摘要：鹤岗矿业集团公司南山煤矿西一区18#层一分段综放面在开采过程中，其采空区与上履煤层采空区大范围联通，存在发火隐患。采取向采空区注氮气、利用罗克休树脂封堵漏风源、调整采空区压力平衡关系等多种手段，有效的控制并逐渐消除采空区联通时自然发火的隐患。
关键词：采空区；注氮；罗克休；均压；防灭火
南山煤矿综采一队连续3a突破百万吨，现开采的西一区18#层一分段，采用综采放顶煤工艺一次采全高。日生产能力为5000t，是鹤矿集团第一个高产高效工作面。该工作面开采过程中，其采空区与上履及邻区的15#煤层采空区大范围联通，形成较大的通透性空间。从投产开始2个月后，工作面高抽巷出现CO，随后在工作面内发现CO，且灾情迅速升级。此时工作面剩余煤量117万t。该矿针对具体情况，采取向采空区注氮气、利用罗克休树脂封堵漏风源、调整采空区压力平衡关系等多种手段，有效的控制并逐渐消除灾情，确保了该工作面的正常回采。
1.工作面及区域概况
1.1 工作面布置
西一区18#层一分段位于西一区中部，走向近南北，煤层厚度：12.7~14.5m，煤层倾角：9°~12°，走向长度875m，倾斜长度110m，可采储量136万t。共有2条回风上山，2条入风上山。入、回风巷断面规格均为15m2，以适应工作面高产高效的需要。在工作面内煤层顶板距离回风道10~15m掘送1条平行于回风道的内错的顶板瓦斯释放尾巷，采用联锁木垛进行维护；又在位于回风道外部的煤层底板岩层中的－98m灌浆道向工作面后部的顶板岩层中掘送了2条顶板瓦斯高抽巷，第一条距切眼50m，位于高抽巷工作面头向工作面上隅角、及工作面前方30 m范围打高抽钻孔12个，利用地面抽放系统进行瓦斯抽放；第二条距切眼150m，在工作面顶板岩石内送过第一条顶板瓦斯尾巷15m后停工，通过开采后，采空区顶板垮落与高抽巷冒透进行排放瓦斯，在回采过程中依靠这3条瓦斯尾巷解决工作面的瓦斯超限问题。
1.2 邻区概况
西一区18#层一段上履的15#层已回采完毕，分割成的8个采空区块断是①北五区15#层三分段；②西一区15层北上块；③西一区15#层北下块；④西一区15#层北上外块；⑤西一区15#层中块；⑥西一区15#层南块；⑦西一区15#层中块小面；⑧西一区15#层北部综放面。前7个块段回采完毕后(均存在着煤层自然发火隐患)，由于西一区15#层北部综放面回采底板层时垮越了前7个块断，破坏了区段间隔离煤柱，造成了整个西一区及北五区采后全部联通。综采一队现开采的西一区18层一段，垮越上述8个块断进行回采，采用综采放顶煤工艺一次采全高。
1.3 工作面通风状况
西一区18层一分段开采初期工作面配风量500m3/min，回风风量640m3/min，在一回风联络巷处设1台2×30kW风机吹上隅角，未端风量114m3/min。该面绝对瓦斯涌出量达到8.21m3/min，相对瓦斯涌出量2.36 m3/t。
2.自然发火隐患发生过程
该工作面最初回采的2个月期间，利用后部第一高抽巷的高抽钻孔通过管路接入抽放系统进行排放瓦斯，以解决工作面的瓦斯超限问题。停抽时钻孔内CO为0.0459%，O2为4.52%；第一高抽巷停抽后，开始利用第二高抽巷排放瓦斯，风量为157m3/min，CH4浓度为5.4%。
首先在第二高抽巷内发现CO浓度为0.018%；工作面CO浓度为0.028%，当天晚间达到0.05%，此时工作面已推出120 m；1周之后，工作面上隅角CO浓度为0.05%，工作面CO浓度为0.028%，后部刮板输送机CO浓度为0.038%，回风流中CO浓度为0.018%。尾巷内CO浓度0.459%，CO2浓度5.71%。
此后1周，工作面前方瓦斯尾巷正常，对第一高抽巷进行封闭，封闭时，尾巷内CO为0.0944%，O2为3.8%，C2H4为0.0001%。
3.采取的措施及治理方案
3.1 对相关巷道进行排查对有关密闭进行堵漏
西一区－80m综采一队撤架子道岩巷亦发现CO浓度：710×106。随后对矿内周围与综采一队有关的西一区15#层等7块已采面密闭及与综采一队采区相联的密闭进行了排查，未发现重大漏风问题。之后对与之有关的西一区及北五区所有巷道进行了排查，发现北五区75绞车道－20 m片盘以下27 m处，碹皮出现的裂隙向外来风。
通风区对综采一队后部－90 m灌浆道通75绞车道处风门进行了缩风，并将－90m灌浆道通北部老暗井总回处封闭，又对－90m灌浆道通综采一队联络巷风门进行封闭，以降低－90m灌浆道的通风负压，减少其与综采一队采空区的负压差。调压后，－90m灌浆道的风量由原180m3/min降至70m3/min。经过以上处理，综采一队顶板瓦斯尾巷的CO含量呈下降趋势，但在北五区75绞车道－120m片口处出现CO，浓度为2700×106。
通过上述判定，综采一队与西一区15#层有关的7块已采区及北五区75绞车道相通联，而75绞车道存在着较大的漏风源。为了证实这一判断，该矿与安监局、通风处、地测处组成联合调查组到周边小井广源煤矿释放SF6进行探测。
于广源煤矿入风井释放SF6；与此同时在西一区18#层一分段综采一队顶板瓦斯尾巷、北五区75绞车道－80m入风总闭、北五区75绞车道15#、18#层机道闭(－115 m机道闭)、北五区75绞车道－80m机道4处地点进行接收。
经检测中心化验分析结果为：
西一区18层一分段综采一队顶板瓦斯尾巷内SF6无。
北五区75绞车道－80 m入风总闭内SF6浓度0.0095×106。
北五区75绞车道15#、18#层机道闭(－115m机道闭) SF6浓度0.0012×106。
北五区75绞车道－80 m机道闭内SF<sub>6</sub>浓度为0.0065×106。
由此证实联通关系存在。
通过在西一区北部15#层二段238工作面及在－145m通－80m机道2处地点释放SF6，证实这两处地点与西一区18#层一段存在连通关系，通过区段煤柱向西一区18#层一段供风，于是对西一区北部15#层二段(238工作面)、西一区－120 m通－80 m机道两端进行封闭，以防止通过巷道抽冒顶处向18#层一段采空区供风。
为减少西一区18层一段综采一队采空区的漏风，矿组织人力物力对与之存在联通关系的已采区的8个块段的密闭进行堵漏。新打闭4道、加固密闭18道。同时对75绞车道局部挂网喷碹，长度70m；并对75绞车道的－80m联络巷闭、－80m入风总闭、－115m机道闭、－120m9#层闭、－120m通－115m机道联络巷密闭进行喷碹堵漏，又对－115m机道密闭内注“罗克休”树脂进行充填处理，堵住了巷道围岩裂隙的漏风。
3.2 调整采空区压力分布以减少采空区的漏风
经过先后2次在北五区18#层六段上块现正在回采的综采二队工作面下隅角释放SF6，证实了综采二队采空区通过被破坏的区段煤柱，与西一区18层一段采空区联通。为保证综采二队工作面的正常回采，和减少综采二队与西一区18#层一段(综采一队)采空区间的透风，进行压力测定，通过相关通风设备的调整，使综采一队采空区内压力达到平衡，并减少外围向综采一队采空区漏风。[page]
通过对与综采一队、二队有关的通风设备的调整，利用综采一队上隅角风机及回风的缩风板闭的控制，使上述10个测点的压力值稳定在附表所示数值。
与此同时，在综采一队上出口与－98m灌浆道及75绞车道间铺设2趟束管，设2只“U”型压差计。通过对一水平三石门通75绞车道风门、－90m灌浆道风门、－90m灌浆道通老暗井总回缩风板闭三处通风设备进行风量调节，确保2个“U”型压差计所指示的压差不超过50Pa。使得综采一队采空区与北五区75绞车道及－90 m灌浆道两者间的压力达到平衡，进一步减少综采一队采空区的漏风。
3.3 利用氮气及罗克休树脂进行防火消除采空区发火隐患
采用2台制氮机(MD－800型井下移动式膜分离制氮机，产氮量：800m3/h，浓度：＞97%，氮气压力：＞0.85MPa)，设置在－145m机道变电所处，下巷铺设2趟Φ108mm直径的管路至工作面下隅角，埋入后部采空区以内30m，管路长度900余m。连续24h不间断的向采空区内注入氮气，以置换采空区的其它气体，且主要目的是降低采空区的氧气含量，在工作面与采空区间形成隔离带，以减少采空区后部CO向工作面的流入量。
利用多功能泵通过36#钻孔向西一区15#层北上块与北下块之间的断层煤柱内注“罗克休”树脂157筒。
4.防治效果分析
(1)注入氮气及罗克休树脂产生的效果。对采空区连续不间断注入氮气，对36#孔利用多功能泵注入“罗克休”树脂157筒后，通过37#钻孔采样观测。37#钻孔内CO浓度0.1640%、O2浓度3.07%、C2H4浓度0.0008%，第3天钻孔内CO浓度：0.012%，O2浓度：1.33%，C2H4浓度：0%。
(2)外围堵漏及调整采空区压力分布产生的效果。通过对与综采一队采空区相联通的15#层已采区8个块段的有关密闭进行堵漏及对北五区75绞车道进行喷碹，并通过压力调整改变综采一队采空区内压力分布，有效的减少了采空区的漏风。通过上述工作，确保了综采一队工作面正常回采。从发生隐患至8月1日工作面总计推进了120m，工作面距开切眼已达240 m，已接近于1#回风上山。
对综采一队外段回风抽高顶处注入罗克休和喷碹，以彻底消除回风道发火隐患，并坚持向采空区注入氮气，进一步调整采空区内压力分布，有效的控制采空区漏风，确保了西一区18#层一分段综采一队的顺利开采。
从灾情发生到消除险情，前后历时近60d，该工作面共采出原煤117万t，不仅保证了综采一队的正常生产，带来巨大的经济效益和社会效益，并为今后的防灭火工作提供了借鉴。
