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高瓦斯易自燃综放面火区治理技术研究

文档作者：陈辉文档来源： 1.中煤科工集团重庆研究院有限公司；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点试验室		更新日期： 2026年09月13日	点击数：
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能源环保与安全
一、工作面概况
试验工作面北侧为实体煤，西侧
为采空区，南侧为未开采区域，东侧为
回风下山。采用走向长壁斜切分层综采
放顶煤采煤法，走向长465m，倾斜长
118m，倾角20~21°，采高3.0m，采放
比1:2.5，距地表214~299m。采用超前预
爆破弱化顶板及顶煤，全部垮落法管理
顶板。中部布置有一条名称为+832m中
大槽底板巷的老巷，老巷两端采用密闭
M17和密闭M3进行密闭。在+832m北大
槽施工一措施巷。该工作面于2013年12
月回采，后因停产封闭。2014年4月再次
回采，2014年8月底，工作面因采空区
CO超限封闭至今。目前，工作面距停采
线250m左右。
二、CO超限原因分析
造成采空区遗煤自燃的原因有多
种，综合分析煤层赋存特点、围岩特
性、巷道布置、工作面布置及开采工艺
等因素，认为引起试验工作面采空区遗
煤自燃超限的原因为以下几种。
（1）采空区遗煤自燃试验工作面采
用综放开采，回采速度慢，回采率仅为
75%，遗煤多，供氧充足的情况下容易
引发煤自燃。
（2）+832m中大槽顶板巷破碎煤体
自燃
+832m中大槽顶板巷掘进施工过程
中，顶板或两帮部分区域煤体破碎，随
着试验工作面回采，中大槽顶板巷与试
验工作面采空区沟通，导致富氧空气通
过试验工作面进入中大槽顶板巷，引起
中大槽顶板巷破碎煤体遗煤自燃。
（3）超前预裂爆破的影响
该工作面采用超前预裂爆破工艺提
前松动顶板和顶煤，在预裂爆破过程中
一方面炸药爆炸时会产生高浓度CO，部
分CO残留在煤体裂隙中，随煤体垮落而
逐渐释放出来；另一方面，顶板和顶煤
超前预裂产生大量的裂隙，新鲜风流进
入其中使得煤体提前氧化。
（4）采空区瓦斯抽采的影响试验工
作面封闭期间仍在抽排瓦斯，导致封闭
区域内负压，外部向里大量漏风。
（5）老采空区及周边矿井的影响
试验工作面往井田边界方向存在一
老采空区，存在因密闭不严导致相邻老
采空区CO进入试验工作面。
三、火区探查及治理
1.火区探查
采用测氡法对工作面区域进行探
查，在探测区域内探测出氡值异常区域
3处。为了能够对1号和2号氡值异常区域
是否为高温火源点进行进一步验证，在
1号和2号氡值异常区域内施工了2个探测
钻孔（TCK1、TCK2），封孔后开始测
温和取样分析。通过分析，TCK1温度最
大值为310℃，平均值为147℃；TCK2温
度最大值为80℃，平均值为47.4℃，说
明采空区存在高温。
2.地面注浆 利用试验工作面采空区
地表对应位置的三个钻孔进行了继续注
黄泥浆，共注浆 3815m3。
3.注氮 利用在采空区埋设的注氮管
路对工作面采空区进行间歇式注氮，共
注氮7650m3。
4.井下注浆（胶）
在井下+832北大槽措施巷向试验工
作面采空区疑似高温区域打钻孔注浆。
钻孔从试验工作面临时停采位置向采空
区方向布置14个钻孔，钻孔间距3m。
+832中大槽措施巷向采空区施工5个灌浆
孔，终孔间距5m，走向控制范围为：停
采线向里30m至50m范围，倾向控制范围
为：试验工作面风巷至内侧14m范围；
自试验工作面高位钻场向采空区施工9个
灌浆钻孔，终孔间距10m，走向控制范
围为：停采线向里30m范围，倾向控制
范围为：试验工作面风巷至80m范围。
5.老巷道堵漏风
老巷道封堵采用水泥砂浆加骨料封
堵。根据井下巷道位置关系，结合钻机
施工下行钻孔的性能，确定3个封堵段，
每个封堵段设计4个注浆钻孔和1个检测
钻孔。注浆孔在巷道中布置两排，沿巷
道长度方向钻孔间距为2.0m，钻孔排距
为被封堵巷道宽度的一半。
四、火区治理效果分析
为了考察火区治理效果，治理后
是否达到火区启封条件。采用红外测温
仪、一氧化碳测定器、甲烷氧气两参数
测定器等仪器对密闭内的气体和温度进
行测定。通过44天的气体检测和温度测
定，防火验证孔中检测温度和密闭墙内
的温度基本相同，在13~14℃之间，与
+832北大槽措施巷中的温度（13~14℃）
一致。M15氧气浓度最大值为3.75%，
平均值为2.21%；M16氧气浓度最大值
为4.01%，平均值为2.99%； M3氧气浓
度最大值为4.81%，平均值为3.96%；
M17氧气浓度最大值为4.86%，平均值
为4.33%。四个密闭墙氧气浓度最大值
和M3、M17平均值都满足《煤矿安全规
程》规定的火区启封条件中氧气浓度必
须处于5%以下。在考察期间，所取的气
样中均未检测到乙炔和乙烯，也未检测
到一氧化碳。
五、结论
1.通过对试验工作面位置分析，分
析出工作面CO异常主要来自采空区遗煤
氧化和老巷道漏风。
2 .通过测氡法探测和井下钻孔探
测，在探测范围内存在3处火区。
3.通过对试验工作面采取堵漏风、
注浆、注氮等措施，治理后采空区温度
和气体均达到了火区启封条件。
作者简介：陈 辉（1983— ），男，山东冠县
人，助理研究员，硕士研究生，2010年毕业于中
国矿业大学，在中煤科工集团重庆研究院有限公
司从事煤矿防灭火科研工作。
高瓦斯易自燃综放面火区治理技术研究
陈　辉　　1.中煤科工集团重庆研究院有限公司；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点试验室
【摘　要】通过对试验工作面位置关系的分析，得出工作面CO异常主要来自采空区遗煤氧化和老巷道漏风。采用测氡法探测和井下钻孔探测，在探测范
围内探测出3处火区。通过采取堵漏风、注浆、注氮等措施，治理后达到了火区启封条件。该方法适用于类似工作面火区探测及治理。
【关键词】高瓦斯；易自燃；综放面；火区探测；火区治理

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