1 矿井及火区概况
兴隆庄煤矿位于兖州煤田北部、井田面积54km2，煤系地层属石炭二叠纪，稳定可采煤层共5层。现开有3#煤层，平均厚度8.65m。全矿共3个采区，设计生产能力300万t/a。4322-联巷道冒顶比较严重，掘进时与4320下顺槽（采空区）沟通，在4322-联掘进头打木垛处冒出浓烟，不久发现明火，用水直接灭火未能将火区熄灭，随即撤人并对火区进行了封闭，火区封闭巷道120余米，巷道布置如图1所示。
图1 4322综放面巷道布置示意图
2 4322-联火区防灭火技术方案
2.1 灭火总则
在均压、堵漏防止火区漏风、向火区打钻压注惰气泡沫直接灭火的同时，锁风缩小火区，火势得到控制后，启封火区，再采取巷道喷涂，注阻化凝胶及局部处理等措施，最后建立永久密闭，再向火区打钻，压注惰泡，综合防治4322-联火区。
2.2 采用长钻孔压注惰气泡沫扑灭明火
均压灭火以窒熄火区为主，不能直接降低火区内温度，灭火时间相应较长。在采取均压灭火技术的同时，采取其它直接灭火技术，对火区进行综合治理，灭火效果更加明显。4322-联火区范围比较小，集中在4320下顺槽透风的范围内，火源位置比较明确，可以考虑采用灌浆灭火和惰泡灭火。灌浆灭火的优点是工艺简单，不需要增加设备，可以充分发挥其降温、覆盖火区的效果，缺点是泥浆易出现沉底现象，不能有效地充满火区，灭火后巷道恢复工程量大；用大直接灭火也有其致命的缺点，水进入火区后，易沿比较畅通的通道溃泄，很难覆盖并淹没整个火区；惰气泡沫灭火有其得天独厚的优点：首先，惰泡密度很小，可以在后续惰泡的推动下，向周围空间沿漏风通道和煤壁裂隙不断扩散，特别是可以堆积爬高，从而实现三维流动；其次，惰泡以二氧化碳等惰性气体代替空气产生泡沫，在泡沫破裂时可以释放出惰气，起到窒熄火区的作用；另外，惰泡具有较高的膨胀系数（8-12倍），可以有效地堵漏并隔绝氧气，惰泡灭火后，巷道恢复工程量小。
在现密闭墙外，布置5个长钻孔，终孔位置分别位于4320下顺槽顶板和4322-联巷顶板中，如图2所示。通过钻孔向火区压注惰气泡沫，可以对火区起到降温、阻化、堵漏等防灭火作用。
图2 4322-联灭火长钻孔布置示意图
在压注惰气泡沫装备未运到之前，采取了以下措施：
1）由西风井注浆站向钻孔注阻化剂，对火区进一步降温、阻化。
2）1#、3#、4#孔注水玻璃凝胶，充分充填火区空隙，封堵漏风。水玻璃由西风井注浆池送往井下，添加剂在4322-联利用泥浆泵通过反向三通加入。
2.3 锁风缩小火区
在原有火区防火墙外面5～6m处建1道带风门的风墙，救护队员进入，关闭风门，准备一定数量的密闭材料后将原来的火墙打开，救护队员进入火区探查，确认一定距离内无火源后，在距联络巷拐弯处5～6m左右位置建立临时防火墙，防火墙表面及距防火墙1m范围内巷道顶帮喷涂聚胺脂材料，以减少火区漏风。救护队员检查启封段内气体组份，用测爆仪检查启封段气体是否具有爆炸危险。如果火区内瓦斯浓度很高，或具有爆炸危险，则首先进行瓦斯排放，然后恢复通风。为防止火区气体进入4322各掘进工作面，沿回风路线上的掘进工作面应停面、撤人。最后，经救护队员检查火区内各种有害气体指标不超过规程允许范围后，进入巷道恢复段进行排水、清除冒顶等，恢复巷道作业。
2.4 打密集短钻孔压注惰泡直接灭火
火区范围缩小到最小程度后，再在密闭外向火区布置一系列密集较短钻孔，注入大量的化学惰气泡沫。化学泡沫灭火材料为液态，注入火区后，两路液体混合膨胀，发生化学反应产生大量的灭火惰气及泡沫，向周围空间、漏风通道及煤层裂隙不断扩展，从而实现全方位高效灭火的目的。
2.4.1 钻孔布置
在密闭外，向火区布置一系列斜钻孔，钻孔终孔位置要求进入冒落区0.5～1m，钻孔内安设50mm套管，前端套管头部有0.25～0.5m花管。通过钻孔向火区压注惰气泡沫，钻孔布置及压注工艺如图3所示。
图3 钻孔布置及惰泡压注工艺示意图
2.4.2 压注量计算
钻孔布置时，终孔位置间隔为5m，每个钻孔注入惰泡两次，注泡量为：
Q孔＝2SLHK1K2K3
式中 S——处理宽度，4m；
L——处理长度，5m；
H——注泡高度，6m；
K1——火区空隙系数，取0.3；
K2 ——输送系数，取1.2；
K3——成泡系数，取1.3。
计算得 Q孔=112.3m3
Q总=N·Q孔K4
式中 N——钻孔总数，14；
K4——备用系数，取1.5。
计算得 Q总=2 358.72m3
所需药剂：组分A 22.31 t
组分B 14.15 t
添加剂 2.14 t
3 启封火区
3.1锁风探验
火区注入惰泡后，救护队员佩带呼吸器，锁风进入火区，观察灭火效果。监测火区内的温度、O2浓度、CO浓度、CH4浓度等，并对巷道破坏情况作详细的纪录。
3.2 启封火区
达到启封条件，制定具体的启封方案后方可启封火区。
3.3 防止火区复燃
1）处理巷道。火区扑灭后，未喷涂的巷道都要进行混凝土喷涂，以隔绝漏风。冒顶和片帮严重的地方应先做人工假顶、帮后，再进行包顶、包帮、喷浆等处理。最后在巷道顶部或巷帮的松散部位注入阻化凝胶，防止火区复燃。
2）建立永久防火密闭。火区熄灭后，为防止熄灭的火区接触新鲜空气后复燃，需在4322-联巷道与4320下顺槽间建立一道永久密闭防火墙，并向密闭后注入大量的黄泥浆等防灭火材料，隔绝整个火区。
4 结束语
在制定了详细的防灭火技术方案并在矿方的积极配合下，4322-联的火区在短时间内很快扑灭。采用上述灭火措施对兴降庄矿4322-联火区进行处理，达到了很好的效果。
《矿业安全与环保 》 （张军）
