1 工作面概況
　　常村煤礦屬易燃礦井，生產(chǎn)能力180萬(wàn) t/a?，F(xiàn)正在回采的2107₂綜放面是河南省首個(gè)“小煤柱護(hù)巷外錯(cuò)布置的超長(zhǎng)綜放面”。
　　2107₂綜放面位于礦井唯一主采盤區(qū)——21盤區(qū)3個(gè)條下山以東自上而下的第4個(gè)工作面，上、下為已采完畢的21052綜采面和21092綜放面，東為盤區(qū)東部邊界斷層帶，西為盤區(qū)下山保護(hù)煤柱，屬孤島區(qū)段。走向長(zhǎng)1 460 m，傾向長(zhǎng)220 m。煤層產(chǎn)狀較平緩，傾角8°～17°，可采煤厚6.3～10 m。圈定范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，切眼外220 m范圍內(nèi)有5條落差為1～2.5 m的斷層。工作面上巷上距21502下巷5.5 m，下距21051下巷16 m。下巷下距2109₂上巷7 m，上距2109₁上巷11 m。里段580 m基本為實(shí)體煤，外段全部處于2109₁,2107₁,2105₁采空區(qū)的下層。所采煤層為侏羅紀(jì)中統(tǒng)下部義馬組2～3煤，煤巖以亮煤為主，普氏系數(shù)ƒ=2~2.5。煤種低變質(zhì)的長(zhǎng)焰煤，揮發(fā)份含量高達(dá)42.3％，自燃傾向性極其嚴(yán)重，自然發(fā)火期15～30 d。煤層瓦斯含量整體上較小，相對(duì)瓦斯涌出量為1.35～1.76 m3/t。但受盤區(qū)東翼局部頂板砂巖體條帶自上而下縱貫全區(qū)的影響，工作面沿走向有221 m原始煤層的瓦斯含量較大，相對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到4.2～5.77 m3/t。煤塵具有危險(xiǎn)性，爆炸指數(shù)48.33％。通風(fēng)方式為“U”型上行負(fù)通風(fēng)。
　　工作面采用自然垮落法管理頂板。割煤高度2.6 m±0.1 m，放煤高度3.6～7.3 m，采放比為1:(1.25~1.27)，機(jī)頭、機(jī)尾各3架不放頂煤。
　　2004年2月8日，工作面回采273.5 m時(shí)，回風(fēng)流CO濃度呈快速增大趨勢(shì)，一天時(shí)間內(nèi)由0.006％增大到0.024％。120架以上支架后尾梁架縫CO達(dá)到0.06％～0.5％。130～135架的后尾梁架縫CO最大，達(dá)到0.5％，但整個(gè)工作面及回風(fēng)流沒(méi)有煙霧。上述征兆表明工作面采空區(qū)已發(fā)火。
　　2 火點(diǎn)位置判定及發(fā)火原因分析
　　2.1 火點(diǎn)位置判定
　　準(zhǔn)確判定火點(diǎn)位置，是有效，快速滅火的關(guān)鍵?；鹎槌霈F(xiàn)后，根據(jù)CO氣體涌出特征、采空區(qū)漏風(fēng)特征及近段工作面生產(chǎn)狀況等對(duì)火點(diǎn)位置進(jìn)行綜合分析、判定。
　　1）根據(jù)工作面120架以上支架后尾梁均涌出高濃度CO氣體，且130～135架后尾梁架縫CO氣體濃度明顯高于其兩側(cè)，結(jié)合采空區(qū)漏風(fēng)軌跡、CO氣體擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)規(guī)律、工作面130架以上頂煤放出情況，以及130架頂層對(duì)應(yīng)于21051下巷的實(shí)際，初步判定發(fā)火點(diǎn)有2處：一是130架頂層的21051下巷下幫松動(dòng)破碎的高溫煤體落入本煤層采空區(qū)后遇風(fēng)自燃；二是工作面下半部局部架后采空區(qū)遺煤自燃。
　　2）現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)期間，機(jī)組在43架停滯時(shí)，43～45架后尾架縫CO濃度由0.008％錳增到0.3％。并且，10架以上后尾梁架縫CO濃度均不同程度增大。當(dāng)機(jī)組上行離開(kāi)后，該處后尾梁架縫CO濃度突降到0.05％，且10架以上后尾梁架縫的CO濃度基本恢復(fù)原狀。根據(jù)工作面局部存在較大風(fēng)壓差時(shí)采空區(qū)的漏風(fēng)軌跡和CO氣體擴(kuò)散涌出特征，可進(jìn)一步判定下部火點(diǎn)位于10架以下局部架后，且距工作面較近。
　　3）2月4日4點(diǎn)班，氣割工作面下端頭架上側(cè)后立柱頂部連接銷時(shí)，曾引燃過(guò)架頂碎煤。并且，自該班起，受工作面下半部頂板破碎，支架工作阻力較小失穩(wěn)倒斜的制約，工作面下口幾乎未動(dòng)。加之當(dāng)時(shí)下隅角巷頂客觀存在高冒區(qū)，其中的碎煤出現(xiàn)自燃隱患時(shí)，前期往往不易被檢測(cè)到，落入采空區(qū)后，誘發(fā)自燃的可能性極大。由此可鎖定下部火點(diǎn)位于3架以下、且靠近支架后尾梁的架后遺煤。隨后的滅火實(shí)踐證實(shí)了該判定是準(zhǔn)確的。
　　2.2 發(fā)火原因分析
　　造成發(fā)火的原因除煤層自身具有極易自燃的特性外，主要有：
　　1）工作面3架以下采空區(qū)遺煤發(fā)火原因 一是未徹底處理干凈氣割引燃架頂?shù)乃槊海斐蓾撛诘?、最直接的發(fā)火危險(xiǎn)源；二是下隅角巷頂高冒區(qū)出現(xiàn)高位自燃隱患點(diǎn)未及早檢測(cè)到，支護(hù)棚梁回撤后頂煤塌落，疏松程度增大，觸氧面和吸氧條件由弱變強(qiáng)，氧化速率加快后釋放的熱量積聚；三是受工作面下部支困倒斜扶正的影響，推進(jìn)速度很快，自燃隱患點(diǎn)的外部條件未得到較大改變而使蓄熱環(huán)境遭到破壞。尤其是10架以下，幾乎是原地不動(dòng)。上述因素綜合的結(jié)果則造成發(fā)火。
　　2）130架頂層的2105₁下巷遺煤發(fā)火原因 根據(jù)“O”型圈理論可知，雖然2105₁工作面早已采過(guò)，但沿巷道周邊客觀存在著未壓實(shí)條帶，本分層工作面頂煤放出后，勢(shì)必與其連通。加之2107₂上巷頂板存在多處高冒區(qū)，在礦井通風(fēng)負(fù)壓的作用下，極易形成很難被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的、復(fù)雜的“一源多匯”漏風(fēng)通道，造成向頂層采空區(qū)遺煤連續(xù)漏風(fēng)供氧而積熱。隨著工作面向前推進(jìn)，熱煤體落入本分層采空區(qū)后，疏松程度大增，供氧充分，氧化速率加快。雖然有防火工程，但受采空區(qū)防火工程的局限性和管理不力等因素的影響，安全有效性較差。一旦工作面推進(jìn)速度變緩或停滯，很容易發(fā)火。
　　3 治理組織、技術(shù)對(duì)策
　　3.1 治理組織對(duì)策
　　明確工作思路，強(qiáng)力組織實(shí)施是決定滅火工作安全、快速進(jìn)行的關(guān)鍵。因此，根據(jù)發(fā)火點(diǎn)位置的分析判定，確定以“決策合理、落實(shí)到位、確保質(zhì)量、綜合防治”的思路統(tǒng)籌整個(gè)滅火工作。加強(qiáng)通防、采煤隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)配合協(xié)調(diào)，實(shí)施齊抓共管。每班布置的作業(yè)計(jì)劃，必須保質(zhì)保量完成，從各方面為強(qiáng)力推動(dòng)綜合滅火進(jìn)度提供可靠的組織保障。
　　3.2 治理技術(shù)對(duì)策
　　1）全方位封堵下隅角主漏風(fēng)通道。對(duì)下隅角進(jìn)行全方位封堵，可有效減弱向火點(diǎn)的漏風(fēng)供氧量，遏制火患蔓延發(fā)展，為快速滅火提供條件。封堵時(shí)，按照“空間分層、長(zhǎng)短結(jié)合、扇形散開(kāi)、全面充填”的方式，布置深、淺鉆孔各5個(gè)。深鉆孔的參數(shù)為孔深8～10 m；角度與巷頂呈30°仰角；布置方式；首個(gè)鉆孔沿走向距下巷下幫煤壁0.3 m，終孔位置依次相隔1 m等間距布置。淺鉆孔的參數(shù)為孔深4～6 m；角度與巷頂呈25°～30°仰角；布置方式基本同深鉆孔。鉆孔下管均采用Φ40 mm的鋼管，其前端1～1.5 m的管壁上間鉆有8～10個(gè)Φ18～20 mm的小孔。
　　封好孔后，先用土水比為1:(4~6)的稀漿液大流量灌注，后改注膠體泥漿進(jìn)行大量充填封閉。該處共充填了130 m3。
　　2）工作面局部均壓。工作面實(shí)施局部“均壓”，一是可降低火點(diǎn)上、下端的壓差，減小其漏風(fēng)共氧量；二是通過(guò)調(diào)整均壓幅度，可抑制高濃度的CO氣體涌入工作面，為各項(xiàng)滅火工程的實(shí)施創(chuàng)造相對(duì)安全的外部環(huán)境；三是可防止注入采空區(qū)的氮?dú)獯罅啃孤?。均壓時(shí)，分別在工作面下巷跨膠帶建一組三道風(fēng)門和上巷建造一組三道調(diào)節(jié)風(fēng)門后，利用安設(shè)于下巷風(fēng)門以外的DBSF-6.3型大功率（2×22 kW）局部通風(fēng)機(jī)向工作面供風(fēng)，對(duì)工作面實(shí)施半開(kāi)區(qū)聯(lián)合均壓。風(fēng)筒出口位于里道風(fēng)門以里30 m處。均壓程度以“工作面回風(fēng)量控制在原回風(fēng)量的65％～70％、且風(fēng)流中CH4濃度不超或增幅不大”為準(zhǔn)。實(shí)施均壓后工作面的回風(fēng)量由原來(lái)的720 m³/min降到490 m³/min。穩(wěn)定6h后，回風(fēng)流CO濃度由0.042％降到0.008％～0.01％，CH₄濃度由0.68％降到0.52％。
　　3）穩(wěn)定工作面通風(fēng)系統(tǒng)。保持穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)是準(zhǔn)確分析、掌握各項(xiàng)防火工程的有效性、火患發(fā)展變化勢(shì)態(tài)和均壓穩(wěn)定程度的基礎(chǔ)。因此，整個(gè)滅火期間，安排專人看管上、下巷均壓風(fēng)門。并且，均壓風(fēng)機(jī)實(shí)行“雙風(fēng)機(jī)、雙電源及自動(dòng)倒臺(tái)”。保證工作面回風(fēng)量穩(wěn)定在490～510 m³/min，上巷風(fēng)門內(nèi)、外壓差穩(wěn)定在430 Pa。
　　4）采空區(qū)注氮惰化。采空區(qū)注氮不僅可控制3架以下火點(diǎn)和130架處火點(diǎn)的蔓延發(fā)展速度，同時(shí)可有效防止采空區(qū)發(fā)生新的自燃隱患點(diǎn)。因火點(diǎn)靠外，用采空區(qū)預(yù)先未壓管，注氮先用鉆孔法。鉆孔布置于工作面下隅角，共布置3個(gè)深度15 m，仰角10°左右的注氮孔。注氮工作在下隅角全方位充填堵漏后開(kāi)始，氮?dú)饬髁? 000 m³/h，連續(xù)進(jìn)行注氮，注氮量以工作面及其回風(fēng)流中O2濃度不低于18％為準(zhǔn)。
　　該采空區(qū)共注氮130 452 m³。隨工作面向前推進(jìn)，注氮孔即將報(bào)廢時(shí)，利用其向采區(qū)充填膠體泥漿37 m³再次封堵。
　　5）充填封堵頂層采空區(qū)的漏風(fēng)通道。打鉆充填惰性材料，是阻斷21051下巷漏風(fēng)通道的有效途徑。鉆孔布置方式；分組間隔布置，每組3～4個(gè)，孔間距2 m，組間距50 m?？咨钜源蛲笧闇?zhǔn)?？讖溅?0 mm。封好孔后，先大量注稀泥漿對(duì)浮煤體充分濕潤(rùn)，漿水沿遺煤體裂隙向兩側(cè)滲流，滲入架后發(fā)火煤體的漿水可直接滅火。隨后又改注膠體泥漿或阻化粉煤灰漿阻斷隔離，切斷漏風(fēng)供氧通道，防止外部的未壓實(shí)帶發(fā)生新的自燃隱患點(diǎn)。
　　6）加快工作面推進(jìn)速度。強(qiáng)化支架糾斜扶正，恢復(fù)工作面正常推進(jìn)一定程度上不僅可使火點(diǎn)被壓實(shí)窒息，而且可防止采空區(qū)遺煤出現(xiàn)新的自燃隱患。支架扶正時(shí)，沿工作面下部易冒落段煤墻打單體柱控頂放炮落煤，但不放頂煤。單體柱間距不超過(guò)0.5 m，循環(huán)進(jìn)尺0.5 m。采一排，支架拉一排。放炮落煤范圍：易冒落區(qū)及其以上10 m。工作面向前推進(jìn)5 m后，支架全部扶正，機(jī)組開(kāi)始“通刀”割煤，仍不放頂煤，繼續(xù)外推10 m后，恢復(fù)到正常的生產(chǎn)狀態(tài)。
　　4 結(jié)語(yǔ)
　　治理采空區(qū)發(fā)火時(shí)，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：
　　1）應(yīng)先根據(jù)CO氣體涌出的外部征兆，結(jié)合工作面的推進(jìn)度和上學(xué)收集、統(tǒng)計(jì)的自燃隱患資料，判定出火點(diǎn)位置后，有的放矢。
　　2）應(yīng)明確整體滅火工作思路，加強(qiáng)各方面的管理監(jiān)督，尤其是現(xiàn)場(chǎng)組織配合十分重要。
　　3）實(shí)施各項(xiàng)措施時(shí)，應(yīng)分清其作用程度、針對(duì)性等，有條不紊的嚴(yán)格落實(shí)，充分發(fā)揮綜合治理效果，是能夠有效、快速滅火的。