摘 要：根據山陰晉泰煤業易自燃煤層地質條件，采取預防為主、綜合治理的方法，對煤層自然發火進行防滅火處理。利用壓注阻化劑水溶液，把巷道高溫區內煤體降低到常溫狀態;并對巷道或發火區進行了黃泥注漿堵漏防火和壓注膠體泥漿防滅火現場實踐，將巷道或發火區處煤體的自燃隱患排除，保證煤礦順利開工生產。

　　關鍵詞：易自燃煤層;自然發火;黃泥注漿;膠體泥漿

　　1、 概 述

　　山陰晉泰煤業有限責任公司由山陰縣虎頭山煤礦有限公司;山陰尖山煤業有限公司;阜泰通源煤業有限公司三座煤礦整合而成。批準開采4、9、11號煤層，三層煤均較厚，平均約5.8米，頂底板條件均較穩定，適宜于采用閆氏單滾筒短壁綜合機械化采煤法，工作面巷道采用兩進一回方式布置，頂板管理采用全部垮落法，工作面長度150米。設計選用單滾筒短壁大采高綜合機械化開采。其中4、9和11號煤層為全區穩定可采煤層，煤層平均總厚度17.05m，含煤系數15.7%。煤層傾角屬近水平1°～7°，自燃等級為Ⅰ級，容易自燃。自然發火的決定因素是發火地點存在低溫氧化的浮煤、碎煤，同時向它供有足夠的氧氣以及煤炭氧化時有蓄熱準備條件。

　　由于煤的硬度低、節理裂隙發育，巷道的穩定性差，主要表現為掘進工作面易出現冒頂現象;冒頂區內風量既能滿足碎煤氧化的需要，又因風速低不能將氧化熱量帶走，熱量容易積聚，致使煤溫上升，逐漸達到煤的臨界著火點，直至出現自然發火現象，所以冒頂區是巷道自然發火的隱患區(點)。

　　這些高溫區(點)自熱的煤炭，一旦隨工作面推進落入采空區，進入工作面后方的自燃帶內，往往引起采空區煤炭自然發火，出現采空區火災，且火災蔓延迅猛難以控制，使工作面防滅火工作更加復雜，所以開展防滅火技術實踐十分必要。

　　2、防滅火方法

　　采用初期地面熱源探測，圈定自燃發火區范圍;在區域范圍內進行地面打鉆孔深入井下，探測巷道溫度，具體圈定自燃區域，使用黃泥注漿堵漏防火和壓注膠體泥漿來隔斷火源，熄滅煤層自燃發火。

　　通過日常檢測各類氣體濃度，制定啟封措施，安全啟封。后期開采采用如下措施：

　　2.1 巷道兩幫高溫區防火

　　(1)測定煤壁溫度。首先用測溫計測定巷道煤壁的表面溫度，根據巷道內風流溫度和煤壁溫度之差，初步圈定高溫區范圍。

　　(2)在煤壁高溫地段打鉆孔測溫。在圈定的高溫區范圍內，以一定的間距打2～3m深的鉆孔，測定每個鉆孔內溫度和鉆孔內氣體成分，進一步確定危險區范圍，并在該區內打防火鉆孔。

　　(3)處理煤壁高溫區。根據每個防火鉆孔內溫度高低和氣體成分變化規律，分別壓注不同濃度的阻化劑水溶液。如果煤壁高溫區范圍大，煤壁溫度超過50～100℃時，先用5%的阻化劑(CaCl2、MgC12)水溶液降溫，將煤體溫度降到30℃以下時，再用20%的阻化劑水溶液處理。

　　2.2 巷道頂板及冒落區的高溫區(點)防火

　　巷道頂板如果冒落較高、范圍較大，可用阻化劑對巷道高冒垮落區進行防火處理。對巷道頂板高溫浮煤，先在巷道內向頂板浮煤區，打穿過高溫區的鉆孔，然后將側壁上鉆有小孔的鋼管插入鉆孔內，封閉好鉆孔，將鋼管通過高壓膠管與液壓泵相連，啟動液壓泵，將阻化劑水溶液壓人高溫區內降溫防火。

　　由于煤的溫度低于70℃時，采用常規手段很難測出CO濃度，且煤的熱傳導能力低，高溫區中心與周圍煤炭的溫度差別很大。所以，用測量鉆孔內煤體溫度和測量空氣中CO含量的方法來檢測冒頂區內頂煤自熱情況較為困難，往往容易遺漏某些高溫點。為此，對于回采巷道采取預防為主、綜合治理的防滅火技術。把高溫煤體降到常溫，并把回采巷道頂煤自燃隱患消除在工作面前方，以保證綜放工作面回采的順利進行。

　　3、巷道防滅火措施的實施

　　3.1 黃泥注漿堵漏防火技術

　　采用黃泥灌漿系統，對山陰晉泰煤業自燃發火區實施靜壓淺孔黃泥注漿，濕潤煤體，增加煤體水分，起到降溫防火效果。同時黃泥漿中黃泥將煤體中出現的各種裂隙膠結固化，起到堵塞漏風通道，防止破碎頂煤自燃的作用。注漿漿液中水土質量比為3：1—5：1。

　　對于巷道冒落空洞區，采用頂板插管封閉注漿，注漿鋼管由人工直接插入;對于頂板完整的回風巷道，每隔5m布置1排注漿孔，每排2個鉆孔，利用電動鉆機打眼，鉆孔傾角45°，鉆孔深度>4 m。鉆孔內下設直徑∮40mm，長度≥3 m的注漿鋼管，注漿管最前端lm加工成花眼鋼管，便于漿液充分擴散。注漿管插入鉆孔后，利用水泥砂漿封孔，封孔長度0.5—1.0m。工作面回風巷道內全長鋪設注漿干管，干管為直徑∮75 mm的無縫鋼管，利用橡膠管將所有注漿孔連接到注漿干管上。工作面回采前進行連續集中黃泥注漿，確保煤體始終處于常溫，直到工作面回采時停止注漿。

　　3.2 壓注膠體泥漿防滅火技術

　　實踐證明，以充填為主的防滅火方法是解決煤層自然發火的主要途徑，如黃泥注漿和化學凝膠充填等。黃泥注漿被我國大多數自然發火礦井采用，但該方法存在流失量大，封孔措施要求高等缺點。化學凝膠充填時存在充填材料成本高、充填量小的缺陷。為此使用充填量大、流動性好，凝結時間短(可調)、成本低、物理化學性質穩定的充填材料——膠體泥漿及其壓注工藝，即壓注膠體泥漿技術。

　　3.2.1膠體泥漿材料組成

　　膠體泥漿材料是一種特殊的混合物，它由主料黃土、配料水玻璃、促凝劑碳酸氫銨和水組成;主料和配料按一定比例加水稀釋后，攪拌成水玻璃泥漿，該漿液具有很好的流動性能，可實現長距離輸送，不堵管，不凝結。當水玻璃泥漿與促凝劑混合后發生化學反應時迅速凝固，生成固結性膠體材料。

　　3.2.2膠體泥漿材料特點

　　(1)成膠和凝固性能。當水玻璃泥漿與促凝劑混合后迅速反應生成固體，凝固時間可以根據現場防滅火需要進行選擇，通過調節促凝劑摻量大小來實現，初凝時間最短僅幾秒鐘，最長可達到幾分鐘。

　　(2)高水性能。膠體泥漿材料生成的凝結物質是一種含量水很高的硅膠，含水率高達70%～ 80%，具有水的防滅火性能。

　　(3)滲透堵漏性能。高水泥漿成膠前充填于破碎煤體內，滲透到煤層裂隙中，將破碎煤體膠結為一體，堵塞漏風通道。當受到壓力作用膠體材料破裂后，不會出現裂隙，僅改變高水泥漿的存在狀態，使其膠結更加緊密。

　　(4)抗風化性能。實驗室研究表明，在無風干燥、溫度為20C的環境中，高水泥漿膠體析水風化速度為8～12 mm/月，析水風化速度與風速、溫度和濕度有關。經高溫烘干水分完全蒸發后，膠體變成白色固體。充填于煤體縫隙內的高水泥漿膠體所處的環境風速很低，空氣濕度在80%以上，析水風化速度很小，而且析水風化是由表向里的過程，所以膠體泥漿的抗析水風化性能在巷道服務年限1～2年內完全能滿足防火需要。

　　3.2.3壓注膠體泥漿工藝

　　利用地面灌漿站，將主料和配料與水混合攪拌后，由灌漿系統把水玻璃泥漿輸送到井下，在井下利用泥漿泵將促凝劑加入膠體泥漿中，混合后用橡膠管將膠體泥漿壓注到鉆孔中。

　　4、結論

　　通過黃泥注漿堵漏防火和壓注膠體泥漿防滅火措施，對山陰晉泰煤業自燃發火區真正做到完全封堵，熄滅火源的目的，制定安全啟封措施，確保礦井建設安全、平穩、有序進行。