席敦剛 王志寶 閆春來

（山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司，山東 兗州 273100）

1 概述

星村煤礦3306 工作面因智能化改造計劃春節(jié)放假常規(guī)停工12 d，后因突發(fā)疫情影響停工10 d，停采總時間22 d。停工期間工作面煤體破碎，采空區(qū)、順槽頂煤、支架上方煤體存在自然發(fā)火重大風險。

該礦在汲取以往綜放工作面停工防火處理經(jīng)驗基礎(chǔ)上，采取強化常規(guī)防火措施、風險因子積聚重點區(qū)域全面治理后封閉注氮的方式，配以均壓等輔助手段有效解決了長期停工期間自然發(fā)火重大隱患。

2 長期停工工作面自然發(fā)火重大風險分析

2.1 風險分級

根據(jù)《煤礦安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防機制實施指南》（DB37/T 3417-2018）對風險進行分級管控。

按照風險矩陣分析法（如圖1），通過分析風險發(fā)生的概率、特征、損壞程度等技術(shù)指標，由風險發(fā)生的可能性和可能造成的損失評定分數(shù)，進而確定相應的風險等級，其計算公式為：

R=L×S

式中：R表示風險度；L表示危險事件發(fā)生的可能性；S表示危險事件可能造成的損失。

根據(jù)以上敘述結(jié)合風險矩陣圖（圖1），風險等級確定：長期停工工作面自然發(fā)火為重大風險。

圖1 風險矩陣圖

2.2 重大風險分析

根據(jù)工作面停工的現(xiàn)狀，長期停工期間自然發(fā)火風險因子積聚位置主要為支架上方破碎煤體、采空區(qū)遺煤、兩順槽破碎頂煤。針對不同的風險因子積聚地點采取針對性措施進行管控自然發(fā)火重大風險。

3 長期停工工作面自然發(fā)火重大風險對策研究

3.1 技術(shù)措施研究

根據(jù)重大風險分析結(jié)果確定長期停工期間自然發(fā)火風險因子積聚位置主要為支架上方破碎煤體、采空區(qū)遺煤、兩順槽破碎頂煤。針對以上重點位置采取針對性技術(shù)措施，主要從強化常規(guī)防滅火措施、重點區(qū)域全面處理、封閉注氮、均壓四個技術(shù)措施方面來控制自然發(fā)火重大風險。強化常規(guī)措施可以有效地強化處理重點防火區(qū)域；重點區(qū)域全面處理可以確保不遺漏任何一個可能發(fā)生隱患的地點，達到全面治理的目的；封閉注氮有效地減少了采空區(qū)漏風，封堵漏風通道，降低采空區(qū)溫度；均壓進一步控制漏風通道，保證采空區(qū)始終處于均壓的狀態(tài)下。以上四個方面的綜合運用有效地控制了自然發(fā)火的三要素，作用顯著，效果明顯，確保自然發(fā)火隱患消滅在初期。

3.2 強化常規(guī)防火措施

（1）停工前一個月每周兩次注防火劑或注漿，每次注漿量不少于100 m3，注漿出口根據(jù)束管分析結(jié)果進行調(diào)整與確定，同時不注漿時注氮氣對采空區(qū)遺煤進行處理，降低采空區(qū)氧氣濃度。

（2）縮短預埋管路間距，由不大于30 m 調(diào)整為不大于20 m，且停工前30 m 管路增設(shè)沿工作面敷設(shè)的多出口注漿管一路。

（3）每天對采空區(qū)、回風隅角、回風流、支架每隔10 架采樣分析一次。

（4）縮短采空區(qū)束管埋設(shè)間距，由≤20 m 調(diào)整為≤10 m。

3.3 風險因子積聚重點區(qū)域全面處理

（1）兩順頂板煤體全面進行超前防火處理，延緩煤體氧化，重點對破碎區(qū)域進行反復壓注凝膠。

（2）停工后兩順施工隔離墻，減少采空區(qū)漏風。停止移架后對兩順頂板、工作面1～10#煤體破碎區(qū)域支架架前、架間及架后施工防火鉆孔壓注防火材料，延緩支架上方、架后煤體氧化。

（3）停工期間根據(jù)束管分析報表選擇性注氮氣、阻化泡沫對采空區(qū)處于氧化自然帶區(qū)域的遺煤進行處理。

3.4 封閉后注氮

（1）根據(jù)工作面現(xiàn)狀，采取軌道順槽在集控室以里、運輸順槽在防火門墻處施工板閉的封閉方式，封閉前溜尾預留注氮管路，封閉后利用溜尾附近預留的管路注氮降低封閉區(qū)氧氣濃度，消除工作面自然發(fā)火隱患，為復工后工作面回采創(chuàng)造有利條件。

（2）每天取樣分析一次，查看封閉區(qū)域內(nèi)氣體變化情況。

（3）根據(jù)束管分析結(jié)果內(nèi)的氧氣濃度變化情況及時調(diào)整注氮量。

3.5 均壓

均壓是一種有效地減少采空區(qū)漏風、降低自然發(fā)火風險的重要手段。根據(jù)工作面通風系統(tǒng)現(xiàn)狀，以減少采空區(qū)漏風、為作業(yè)人員創(chuàng)造良好工作環(huán)境為目的，調(diào)整工作面運煤巷風門，未封閉注氮前風量調(diào)整為正常生產(chǎn)期間的二分之一，封閉期間風量盡可能在滿足最低風速的要求下往下調(diào)整。

4 效果分析

3306 工作面經(jīng)歷了停采進行智能化改造、疫情期間封閉和啟封、恢復生產(chǎn)的過程，分別采取了不同的防火措施。

（1）停工后未封閉前，回風隅角、回風流一氧化碳氣體濃度穩(wěn)定呈下降趨勢；運順采空區(qū)一氧化碳、氧氣濃度下降，氧氣濃度降至10%以下；進風隅角一氧化碳，存在間歇性超限現(xiàn)象，軌順采空區(qū)一氧化碳上升，個別束管監(jiān)測點超過100 ppm。

（2）工作面停止生產(chǎn)后，工作面及兩順采空區(qū)氣體相對穩(wěn)定，運順采空區(qū)氧氣濃度升高、一氧化碳濃度降低；軌順采空區(qū)氧氣濃度較低，進風隅角氧氣低于7%；工作面架間鉆孔一氧化碳濃度較高，24～25、34～35、44～45、54～55 號架架間鉆孔分析一氧化碳濃度都超過500 ppm，工作面一氧化碳氣體總量不大。采取架前、架間鉆孔全面注凝膠處理，架間一氧化碳濃度下降并趨于穩(wěn)定。

（3）工作面進行封閉，軌順在集控室以里、運順在防火門墻處施工板閉，采取注氮抑制自然發(fā)火，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整了注氮出口、流量和時間，工作面一氧化碳氣體先上升后下降。束管采樣分析數(shù)據(jù)與監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)相差較大，束管鋪設(shè)距離長、采樣等因素影響束管采樣分析數(shù)據(jù)存在誤差。

（4）工作面恢復正常生產(chǎn)后回風隅角、回風流一氧化碳氣體濃度穩(wěn)定呈下降趨勢；運順采空區(qū)一氧化碳濃度有所上升；進風隅角一氧化碳，存在間歇性超限現(xiàn)象；軌順采空區(qū)一氧化碳先上升后下降，氧氣濃度變化較大。整體分析無自然發(fā)火隱患。

5 結(jié)論

（1）長期停工綜放工作面根據(jù)不同風險因子積聚點采取針對性措施是有效的，最經(jīng)濟安全有效的方式需要結(jié)合工作面的實際情況、地質(zhì)條件、煤體破碎程度、礦井最短自然發(fā)火期等參數(shù)來確定。

（2）注氮可以有效地抑制采空區(qū)氧氣濃度，從而從根本上消除自然發(fā)火隱患，氧氣濃度的高低直接決定了自然發(fā)火的危險程度。

（3）均壓是自然發(fā)火防控的一大重要手段，簡單均壓從自然發(fā)火的三要素上“持續(xù)的通風供氧條件”進行了有效控制。