安徽淮北矿业朱仙庄煤矿位于安徽省宿州以东13km处，井田面积26.3km2。1983年4月投产，原设计年生产能力120万t，现核定年生产能力为245万t。矿井主要可采煤层为10煤层(平均厚度2.3m)，8煤层(平均厚度9.98m)和7煤层(厚度1.5m)。煤层间距分别是75m和20m，倾角12°~40°，属于高瓦斯矿井，矿井南翼8层煤曾经发生过瓦斯动力现象。矿井地压大，煤尘有爆炸危险，爆炸指数在31.4%~50.81%之间。尤其是该矿的煤层具有自燃倾向性，发火期在3个月左右，为一级自然发火矿井。

    建矿以来，该矿曾多次发生过自然发火事故，其中间隔最近的两次发火，时间仅为2天，煤层自然发火由此成为制约矿井安全发展的主要瓶颈。近年来，该矿吸取事故教训，采取科学预防等综合治理，有效杜绝了煤层自然发火现象，确保了矿井安全生产。

    找火因 吸取教训

    1983年4月，朱仙庄煤矿正式投产。投产之初，该矿采用传统的分层炮采工艺，工作面装备水平低，技术含量低。当时有7个采区同时生产，点多面广，系统复杂，接替紧张，劳动强度大，瓦斯超限、顶板冒落、自然发火等生产事故时常发生，尤其是煤层自然发火事故，不仅威胁矿工的生命安全，还造成大量煤炭资源的浪费。

    矿井统计资料显示，自1986年至1998年的12年间，朱仙庄煤矿先后发生18次自然发火，其中17次发生在8号层煤。发火规律明显，发火地点集中，在回采面收作线附近(7次，占38.9%)和巷道施工或生产过程中漏顶及区段溜斜过煤段处(10 次，占55.6%)；每次发火的时间间隔越来越短，平均每年发火1.5次， 1997年2月10日和1997年2月12日，两次发火的间隔仅为2天。发火征兆较为明显，CO浓度呈上升趋势，有煤油味，出现烟雾，有高温点及出现明火等。 而造成煤层自然发火的主要原因， 一是生产接替紧张，打乱了生产布局，导致一个区段布置多个采煤工作面同时进行回采，采煤工作面之间的压茬时间和压茬距离均不够，有些采煤工作面的开切眼和收作线不可避免地落在高负压区，增加了采空区漏风。二是矿井地压大，巷道失修严重，巷道围岩裂隙发育，封闭墙墙体时常被压坏，致使采空区封闭困难。同时，因巷道失修严重，通风断面缩小，通风阻力增大，增加了采空区的压差。三是预测预报手段落后，对于高温点不能及时发现，导致了火灾范围扩大。

    防火险 综合治理

    为切实加强煤层自然发火防治工作，保障职工生命安全和国家财产不受损失，朱仙庄煤矿采取了多种举措，对煤层自然发火进行了综合治理。

    矿里成立了防治煤层自然发火领导小组，定期召开专题会，解决发火工作所需的人、财、物。同时，开展多种形式的宣传教育及培训活动，提高全员防火意识和防火技能。矿里还组织防火会战，制定了会战目标、会战重点、会战措施、奖罚方法和防火会战工程量。每半年进行一次考核验收，增强了各级管理人员的防火责任心。

    在此基础上，矿里采取了多种举措，齐抓共管，对煤层自然发火进行了综合治理。

    一是加强全矿高温点的探查工作，成立了专业精干的火灾隐患探查小组，对火灾隐患进行预测预报。对放顶煤工作面机、风巷及上隅角的普查，主要采用了远红外测温仪、CO检测报警仪和锥形管取样等方法进行普查。实践证明，这些方法既实用也可靠，能够查出所有自然发火的不安全隐患。对查出的隐患点，矿里实行了挂牌、建档、填图管理；并根据隐患的危险程度，采取相应的防火措施。

    二是装备矿井火灾预报束管监测系统，进行煤层自然发火的早期预报。在开切眼、收作线等可能发火的地点埋管监测，进行煤层自然发火的早期预报，将高温点隐患消灭在萌芽状态。同时，矿里还对现有的气相色谱仪进行技术改造，使其达到能化验分析标志自然发火的烯、烃、烷类气体的要求。

    三是加强采煤工作面均压通风工作。矿里从龙头抓起，严把设计关，避免将开采切眼和收作线布置在高负压区内；同时，合理安排生产接替和生产布局，保证上下分层采煤工作面压茬时间大于6个月，压茬间距大于200m。对于高瓦斯工作面，则加强了瓦斯抽放，减少配风量。对采煤工作面两巷加强维护，降低通风阻力，以降低其进、回风侧的压差。

    四是做好喷浆、堵漏工作。通过对可疑地点或出现隐患的地点进行全封闭喷浆，隔绝空气，控制煤层氧化，以达到防治煤层自然发火。

    五是加强防火的灌浆和注氮工作。采煤工作面收作前，通风区按规定把灌浆管路接到收作线，留好三通，并沿收作线向下5~10m安设好试通管路后再移交给施工单位使用。对8层煤所有的采煤工作面，实行随采随灌，对倾斜较长的采煤工作面，下部进行洒浆，并重点落实采后集中灌浆的质量。另外，根据工作面直接顶的稳定性、推进度及工作面漏风压差等参数，确定每次灌浆间距和灌浆量。

    六是注凝胶防火。采取注凝胶防火技术先后处理了8410—2机、风巷，831—3上风巷及8413—2上风巷冒顶区的高温和CO隐患，取得了非常明显的效果。在处理 8410—2工作面中，因该工作面为简易放顶煤工作面，其机、风巷由于沿底板掘进，巷道顶部为全煤，在施工过程中共发生40多处2~5m左右的冒顶。为此，该矿在每处冒顶区及时施工了注浆孔，共打孔46个，经取样化验分析，孔内CO最高达600×10-6以上，矿里随即又对各孔进行注凝胶处理。共注水玻璃6.36t，化肥4.79t，经过一段时间的观察，孔内CO浓度均大幅度地下降，有些孔内CO绝迹，从而排除了这些冒顶区的自然发火隐患，保证了8410—2放顶煤工作面的安全回采。

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    除火患 创新科技

    近年来，随着采煤机械化水平的提高，该矿又针对综放工作面存在收作时间长、地质结构复杂、采空区遗煤不能及时甩入窒息带等严重自然发火隐患，通过科学试验后，采用了三相泡沫防灭火新技术。

    三相泡沫是一种物理性的泡沫，通过物理机械搅拌形成，由固态不燃物黄泥分散在液体水中、添加有极少量的发泡剂，通入惰性气体(N2)，经过三相泡沫发泡器充分搅拌混合后形成的含有气—液—固三相的泡沫物质。

    矿里通过在地面制浆站，将一定比例的水和黄泥搅拌混合形成黄泥浆体，再由定量螺杆泵将发泡剂加入到注浆管路中，通过灌浆管路的自然垂直高差输送到井下，浆液与发泡剂在输送管中混合后进入发泡器，在发泡器上接入氮气管路，氮气与含有发泡剂的黄泥浆在发泡器的作用下产生含固体颗粒的三相泡沫，通过注浆管路注入防、灭火区域。

    在873综放工作面的调整歪架期间，朱仙庄矿应用该项新技术，并创新采用了高位钻孔、工作面架间插管、老塘埋管等立体综合防治技术，向采空区大量灌注三相泡沫，经过20天的灌注，从工作面下隅角的煤体裂隙中看到了三相泡沫扩散出来，说明三相泡沫均匀充满了整个采空区，并进入了煤体的裂隙和漏风通道，有效地包裹了整个采空区低、高处的浮煤，封堵了采空区的煤体裂隙，有效地控制了采空区内自然发火。灌注期间 O2及CO浓度持续下降，最终 O2长期保持在5％以下，CO持续稳定为零，确保了工作面安全回采。

    通过在II865综放面初采期间、II867及873综放面收作期间的进一步推广应用，三相泡沫解决了易燃、特厚煤层综放工作面初采、收作及推进速度缓慢等特殊条件下的煤层自然发火防治难题，为特殊条件下综放工作面高产高效、安全开采，提供了技术支撑。该工艺具有流量大、工艺简单、稳定可靠的特点，灭火速度快，效率高，较好地解决了易燃、特厚煤层综放工作面初采、收作及推进缓慢条件下的煤层自然发火难题。

    近年来，朱仙庄矿不断探索煤层自然发火治理经验，已连续12年未发生煤层自然发火事故，为国内同类型矿井整治煤层自然发火提供了借鉴。

    链接：

    煤层自然发火是指暴露在空气中的煤，由于氧化放热导致温度逐渐升高，至70~80℃以后温度升高速度骤然加快，当达到煤的着火点(300℃~350℃)时，引起燃烧，这种现象称为煤层自燃。根据煤层自燃的难易程度通常分为四级，即：一级为极易自燃 二级为容易自燃 三级为较易自燃 四级为不易自燃。但是煤层发生自燃必须具备以三个必要条件，即具有自然倾向的煤呈破碎状态；连续供氧；氧化生成的热容易聚集。