1 概 述

礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一。礦井火災(zāi)一旦發(fā)生，輕則影響安全生產(chǎn)，重則燒毀煤炭資源和物資設(shè)備，造成人員傷亡，甚至引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸事故。煤層自燃火災(zāi)的防治，不僅需要具有既能很快地降低煤溫，又能很好的地隔絕煤氧接觸，并同時(shí)在防滅火過程中有安全可靠的技術(shù)保障。

2 礦井概況

拜城縣峰峰煤焦化有限公司宏鑫煤礦位于天山南麓山前丘陵區(qū)，地勢(shì)總趨勢(shì)為北高南低、西高東低的陡斜坡地形。礦區(qū)內(nèi)地形表現(xiàn)為三縱兩橫，即縱向溝谷三條：從東向西依次為阿合東莫學(xué)克溝、阿合西莫學(xué)克溝、采特爾溝，溝谷為“U”型；兩橫為：一條沿A煤組煤層露頭的“U”型谷、一條沿B煤組煤層露頭的“U”型谷。

井田范圍內(nèi)可采煤層二層，自上而下分別是C2、B1煤層；C2煤層平均厚度2.03m，B1煤層平均厚度7.09m。煤層傾角平均47度為急傾斜煤層，目前礦井開采煤層為B1煤層。

2014年5月份[新煤行管（2014）125號(hào)]文批準(zhǔn)鑒定結(jié)果：礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為10.49m3/min，屬于高瓦斯礦井。自燃傾向性鑒定，B1煤層屬于二類易自燃煤層，自燃發(fā)火期4～6個(gè)月。煤塵具有爆炸性。

從地面打鉆資料顯示，采空區(qū)火區(qū)都在露頭煤以下20m左右，分布較淺，并集中在西翼邊界處沿煤層走向共約100m的條帶范圍內(nèi)。

3 問題的提出

礦井生產(chǎn)初期，采煤方法相對(duì)落后，均采用倉(cāng)儲(chǔ)式采煤方法進(jìn)行回采，回采率低，采空區(qū)丟煤嚴(yán)重。淺部開采結(jié)束后，地表受采動(dòng)影響形成塌陷區(qū)，局部造成山體垮塌。地表通過塌陷區(qū)向采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，逐步形成火區(qū)。

丘陵地帶急傾斜煤層地表塌陷自燃發(fā)火區(qū)治理難點(diǎn)：①塌陷區(qū)上方為山體垮落帶下方為采空區(qū)，大型工程機(jī)械無法靠近。②用單一回填黃土方法堵漏，隨著采空區(qū)垮落，治理周期短，人力向塌陷區(qū)運(yùn)土不安全。③從地面向采空區(qū)打孔注漿防滅火，由于采空區(qū)上部塌陷區(qū)與地表導(dǎo)通，上部漏風(fēng)得不到有效治理，預(yù)防性注漿后仍會(huì)死灰復(fù)燃。地表塌陷自燃發(fā)火反反復(fù)復(fù)得不到有效治理逐步向下蔓延將直接影響整個(gè)礦井安全。

4 解決思路

通過總結(jié)以往治理地表塌陷區(qū)自燃發(fā)火經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們成功制定出一套“多點(diǎn)、分層、全覆蓋”一體化模式的防滅火技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中效果良好。

4.1 “多點(diǎn)”

多點(diǎn)即多點(diǎn)布孔，在塌陷區(qū)煤層底板處，沿煤層走向布置順傾向施工注漿鉆孔。由于急傾斜煤層，泥漿向下方滲透較快，四周擴(kuò)散困難，如果鉆孔布置不合理，會(huì)出現(xiàn)采空區(qū)下方密閉墻向巷道潰漿，而局部高處還沒有灌漿現(xiàn)象。考慮這些因素后我們多次在冒落區(qū)模擬采空區(qū)的環(huán)境，相同高度相同角度埋管注漿。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)效果得出鉆孔間距4.5m時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到注漿效果。

4.2 “分層”

分層即分層回填，淺部采空區(qū)與深部采空區(qū)不同，淺部采空區(qū)上方垮落帶與地表直接導(dǎo)通，打鉆注漿后還必須對(duì)上方山體垮落帶進(jìn)行回填封堵，方能達(dá)到滅火效果。簡(jiǎn)單回填黃土，治理周期短，受地理位置限制勞動(dòng)強(qiáng)度大，環(huán)境危險(xiǎn)，而且效果不明顯。垮落帶大致可分為壓實(shí)層、裂隙層和砟石層。針對(duì)不同層位狀態(tài)不同，采用不同材料，通過不同方式進(jìn)行逐層處理。壓實(shí)層由于巖體密實(shí)需要帶壓進(jìn)行注漿，裂隙層用大功率泥漿泵將泥漿通過管路打到山體冒落區(qū)直接澆灌，最后是砟石層，由于山體垮塌后大石塊較多，泥漿不容易留住，利用噴漿機(jī)向大石塊區(qū)域噴射黃土干濕料，不僅充填平整而且密實(shí)，效果非常好。

4.3 “全覆蓋”

全覆蓋即噴射混凝土覆蓋，山體垮塌后，周邊巖體開裂漏風(fēng)，塌陷區(qū)上方新噴射的黃土干濕料容易風(fēng)化減少失去作用，全覆蓋噴射混凝土后，不僅可以加固巖體，還可以保護(hù)黃土層，起到雙重保護(hù)作用。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在宏鑫煤礦井田西部邊界有一處塌陷區(qū)，塌陷區(qū)上部山體垮塌嚴(yán)重，塌陷面積約300m2。塌陷區(qū)范圍內(nèi)常年冒煙，表土層燒焦，近距離可聽見火風(fēng)壓形成的呼呼聲。多處裂隙向井下漏風(fēng)嚴(yán)重。若不能有效治理，內(nèi)部火區(qū)逐步向下延伸會(huì)與1570回風(fēng)巷上部采空區(qū)導(dǎo)通，危害整個(gè)礦井安全。

5.1 塌陷區(qū)形成原因及危害

5.1.1 形成原因

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和圖紙比對(duì)，該處塌陷區(qū)是由礦井早期采用倉(cāng)儲(chǔ)式采煤方法開采淺部煤層后采空區(qū)塌陷造成。由于漏風(fēng)嚴(yán)重采空區(qū)煤炭自燃形成火區(qū)。

5.1.2 危 害

塌陷區(qū)若不能有效治理，內(nèi)部火區(qū)逐步向下延伸會(huì)與1570回風(fēng)巷上部采空區(qū)導(dǎo)通，危害整個(gè)礦井安全。

5.2 塌陷區(qū)治理方案

經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研研究決定，采用“多點(diǎn)、分層、全覆蓋”一體化模式防滅火技術(shù)對(duì)其進(jìn)行治理，首先在煤層底板側(cè)向火區(qū)內(nèi)部打鉆注黃泥漿，然后對(duì)火區(qū)上方垮落帶進(jìn)行分層回填，最后噴漿覆蓋，內(nèi)外兼治的方法徹底治理塌陷區(qū)自燃發(fā)火。

5.2.1 注漿施工工藝流程

放線定孔→鉆孔→下管→封孔管→注漿→封孔。

5.2.2 注漿鉆孔布置與施工

鉆孔采用ZYW-4000鉆機(jī)128mm鉆頭成孔。鉆孔沿B1煤層走向布置沿傾向施工，傾角30°，鉆孔間距4.5m，孔深35m。封孔管采用108mm鋼管，長(zhǎng)度5m，封孔長(zhǎng)度不小于3m。

5.2.3 漿液配置

泥漿材料：水、黃土混合而成。

泥漿配比：1（黃土）：4（水）。

泥漿制作工藝：原材料按照配比要求裝入混凝土攪拌機(jī)充分?jǐn)噭?dòng)，在攪動(dòng)過程中混合均勻，形成漿液。用篩網(wǎng)過濾較大的砂石后輸入注漿泵。

5.2.4 注漿順序

注漿采用BW-250型注漿泵，孔口封閉一次性注漿。注漿時(shí)濃度要由低到高，逐步達(dá)到配比濃度。

6 “多點(diǎn)、分層、全覆蓋”一體化防滅火技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

治理前，塌陷區(qū)范圍內(nèi)常年冒煙，表土層燒焦，近距離可聽見火風(fēng)壓形成的呼呼聲。多處裂隙向井下漏風(fēng)嚴(yán)重。治理后，徹底杜絕了漏風(fēng)現(xiàn)象，地表溫度也恢復(fù)正常。井下1570回風(fēng)巷上部采空區(qū)氣體取樣分析，未發(fā)現(xiàn)一氧化碳。

7 結(jié) 論

該技術(shù)與常用滅火方法機(jī)理相同，但針對(duì)實(shí)際情況存在的問題，采用不同的工藝流程，達(dá)到滅火的效果，一體化防滅火技術(shù)不但投入少，工期短，見效快，還易操作，施工安全。此項(xiàng)工程不僅為企業(yè)節(jié)約成本200余萬元，而且為礦井延伸提供了安全保障。

收稿日期：2018-3-25

作者簡(jiǎn)介：張曉飛（1981-），采礦助理工程師，本科，現(xiàn)任峰峰集團(tuán)拜城縣峰峰煤焦化有限公司宏鑫煤礦總工程師。