根据西安科技大学对11113工作面防火技术与装备研究成果，安徽建筑工业学院对采空区“三带”测定、通风系统均压、抽采平衡技术研究的成果和经验，结合现场施工编制潘北矿11313工作面顶分层回采期间防治自然发火技术措施。
1. 概况
1.1 工作面概况
11313工作面位于矿井东一（a组煤）采区，工作面沿走向布置，设计可采走向长780m，倾斜长123m，上风巷长1125 m，下顺槽长1055m，可采储量52.4万吨，工作面上风巷标高-413.8～-442.5m，下顺槽标高-455.8～-480.4m。工作面计划回采时间2013年4月～2013年12月。
3煤面内厚4.55～7.22m，平均5.77m，煤层比较稳定，结构简单，属于半亮-半暗型煤，硬度较小。3煤层上距4-1煤约70m，下距1煤层0.5～1.99m，平均1.28m。1煤厚2.52～4.35m，平均3.5m。根据11313工作面上下顺槽实际揭露资料，发育断层14条，其中落差大于3m的7条，小于3m的7条。
由于a组煤厚度较大，采用分层开采方式，其中a组煤分两层开采，先采3煤顶分层，采高4.5m。。11313工作面a组煤自燃发火期3～6个月。
1.2 通风系统
该面采用u型通风方式，11313工作面顶分层回采期间预计配风量为1080m3/min。
进风路线：
① 地面→副井→-490m东翼运输大巷→-490m东翼轨道石门、-490m东翼皮带石门→-490m东翼a组煤皮带巷→11313下顺槽→11313工作面
② 地面→副井→-490m东翼运输大巷→-490m东翼轨道石门→11313下顺槽进料联巷→11313下顺槽→11313工作面
回风路线：
11313工作面→11313上顺槽→a组煤回风上山→-490m东翼a组煤回风巷→-480m东翼回风石门→-490m东翼回风大巷→风井→地面；
1.3 防灭火系统
（1）灌浆系统
地面设有泥浆搅拌站，总容量144 m3，安设制浆能力13.6 m3/h的泥浆搅拌机3台，泥浆用φ168×12mm管路通过钻孔向井下-490m东、西采区输送。11313上风巷布置一路2吋灌浆管路，约1070m。
灌浆管路敷设路线：地面灌浆站→灌浆钻孔→-490m东翼回风大巷→-480m东翼回风石门→-490m东翼a组煤回风巷→a组煤回风上山→11313上顺槽→11313工作面老塘。
灌浆参数选择：
灌浆参数：灌浆材料选用粘性黄土，泥浆水土比5：1。
黄土量：q=k×m×l×ls×kr
式中k-灌浆系数，取0.04；
m-煤层开采厚度，取4.0m；
l-倾向长度，取123m；
ls-工作面日推进度，取3m；
kr-煤炭回收率，取93%；
则每天需浆量q=0.04×4×123×3×0.93=54.9m3。
（2）注氮系统
地面建有注氮车间，安装kgzd-1000型制氮机两台，单台制氮量为1000m3/h，产氮浓度不低于97%。干管（φ194×12mm）由风井井筒安装，井下敷设φ133×5mm无缝钢管至-490m东、西翼采区。11313下顺槽布置一路4吋注氮管路，约1060m。
注氮管路铺设路线：地面制氮车间 →风井→-490m东翼回风大巷→-490m东翼胶带机大巷→-490m东翼皮带石门→东翼a组煤皮带巷→11313下顺槽→11313工作面老塘。
2. 回采期间防灭火技术措施
2.1 自然发火监测
1）通风队在以下地点必须设点进行防火检查，并建立检查台账：①工作面上隅角、回风流、采空区（测点进入采空区或煤岩体内不少于300mm）每小班设点检查1次；②断层附近、架顶遗煤量大的支架间安设测点，支架间测点架顶、架尾每天检查1次；工作面架档每周全面检查1次；若发现异常，增加架间检查次数；③抽采管路每天检查1次。
2）测气员采用鉴定器、温度计检查工作面上述测点co、温度等参数，每周抽取气样分析1次。出现co地点，每天必须取样用气相色谱仪分析。
3）工作面回风流安置co传感器，安全监控系统实时监测，监测到回风风流中有co时，必须立即汇报相应领导。
4）使用红外热成像仪进行巷道、工作面温度异常点监测。
5）束管监测
利用jsg-7型火灾预报束管监测系统，在工作面上隅角设置固定观测点，自动巡回采样、分析。
2.2 初采期间防灭火技术措施
1）工作面初采期（工作面推进0m-50m）每推进10m，采煤队负责在上、下隅角用“双抗”编织袋装煤（矸）各建一道隔离袋墙，厚度不小于2m，高度接顶，左右到煤帮及综采支架，充填墙用黄泥抹实，确保密实不漏风。
图2.4 采空区两道沙袋充填示意图
2）工作面初次来压后，通过上隅角预埋的灌浆管路灌黄泥浆、下顺槽预埋注氮管路至采空区注氮。
3）在工作面上、下顺槽距切眼40～60m位置按扇形布置方式提前向采空区施工钻孔，钻孔终孔位置位于工作面煤层顶板以上3m。工作面初次来压后使用zhj-10/1.8g矿用移动式防灭火注浆装置通过钻孔向工作面上、下部压注mcj12或mea-1高分子胶体各200m3，处理区域为工作面上下部各30m范围内。如下图所示：
图2.5切眼钻孔位置布置示意图
2.3 工作面正常回采期间防灭火技术措施
1）严格跟顶回采，合理调整支架起伏和控制采高，提高回采率，降低采空区浮煤量；保证月推进速度在60m以上，降低采空区浮煤氧化时间。
2）正常回采时，采煤队每次移架对架后进行洒浆，通风队负责监督。
3）当支架间测点检测有co时，增加采取支架间灌浆钻孔灌浆方法。利用ф19mm高压胶管将打入老塘方向的6分灌浆铁管与敷设至工作面的2吋灌浆软管合茬灌浆。架间钻孔采取非连续灌浆方式，每次灌浆3～5分钟，钻孔孔口漏浆要立即停止灌浆，防止工作面大量跑浆。
4）工作面过断层时，适当加大架后洒浆量；视情况增加采用上隅角预埋2趟灌浆管路交替灌浆和下顺槽预埋注氮管路向采空区注氮措施；过落差大于5m的断层，提前在上顺槽或下顺槽施工钻孔向采空区断层遗煤区域压注mcj12或mea-1高分子胶体（若架间具备钻孔施工条件，可以适当从架间向采空区施工部分钻孔）。
5）工作面日推进度小于2刀或存在自然发火隐患时，利用下顺槽预埋注氮管连续向采空区注氮或co2，压注期间监测工作面上隅角co2、ch4浓度，确保不超限。通风队要经常检查注氮管路及闸阀情况，确保能对工作面后方老塘进行不间断的注氮防灭火，注氮时注入的氮气浓度不得小于97%。
6）工作面过断层或异常区期间（正常回采时视采空区垮落情况）采煤队对上、下三角用“双抗”编织袋装煤、矸充填严实，充填墙用黄泥抹实，确保密实不漏风，充填的煤矸不予回收利用。每次移架后要对充填墙进行加固处理。
7）工作面过断层或异常区利用顶板走向钻场内低位灌浆钻孔实施灌浆。
2.4 工作面停采期间防灭火技术措施
1）在工作面停采前50 m开始，每推进10m，采煤队负责在上、下隅角用“双抗”编织袋装煤(矸)各建一道隔离袋墙，厚度不小于2m，高度接顶，左右到煤帮及综采支架，充填墙用黄泥抹实，确保密实不漏风。
2）上隅角预埋三趟灌浆管灌浆。第一趟40m长，从停采线前40m位置开始预埋；第二趟30m长，从停采线前30m位置开始预埋；第三趟长20m，从停采线前20m位置开始预埋。三趟管路前端9m均为花管，外端分别安设闸阀控制。
3）下隅角预埋两趟注氮管。第一趟长30m，从停采线前30m位置开始预埋；第二趟20m长，从停采线前20m位置开始预埋。两趟管路前端9m均为花管，外端分别安设闸阀控制。若工作面测点检测有co或存在其它自然发火隐患时，连续向采空区注氮。
4）在工作面上顺槽按扇形布置方式提前向采空区施工防火钻孔，钻孔终孔位置位于工作面煤层顶板以上3m，利用钻孔向上、下两端头压注mcj12或mea-1高分子胶体各200m3，在工作面上下部各30m范围形成胶体隔离。当胶体隔离带形成后向采空区内连续注氮，惰化采空区。
5）若架间具备钻孔施工条件，适当从架间向采空区施工部分钻孔压注mcj12高分子胶体或黄泥浆。钻孔终孔位置距架后5～8m，距架顶3m。
6）工作面回采结束后，及时撤除工作面设备并在收作线附近进行双墙永久封闭，收作期间另行编制专项防火措施经审批后贯彻执行。
2.5 通风系统管理
1）通风队设专人检查外围通风设施并作好检查记录，若通风设施损毁应即时修复，确保工作面通风系统稳定。在保证工作面安全生产条件下，合理控制工作面风量。
2）工作面停采时间超过1周，须制定临时停采期间均压系统调整技术措施，严格控制采空区漏风，确保通风系统稳定。
3）调整本工作面区域内的通风系统要编制专门的安全技术措施，报矿总工程师批准后方可进行执行。
3. 应急防灭火技术措施
3.1 应急准备
1）防灭火系统及装备：氮气防灭火系统、zhj-10/1.8g矿用移动式防灭火灌浆装置、注胶防灭火系统。
2）防灭火材料：黄土或粉煤灰、mcj12高分子胶体灭火剂或mea-1煤矿防灭火剂。
3.2 工作面煤层自然防灭火应急预案
3.2.1 工作面co气体超限应急措施
1）加快工作面推进速度；
2）采用“双抗”胶丝袋装煤（矸）充填上下三角，减少向采空区的漏风；
3）加大灌浆量、对隐患区域压注高分子胶体；
4）控制工作面风量，减小向采空区漏风；
5）采取系统均压措施，升高工作面压力，减少采空区有害气体的涌出；
6）利用瓦斯抽放钻孔或注氮管向采空区内压注液态co2气体或黄泥浆。
3.2.2 巷道co超限应急措施
1) 判断co来源及隐患区域，对隐患区域压注液态co2对隐患区域进行迅速惰化降温。
2）针对隐患区域压注高分子胶体，吸收煤体热量彻底隔绝。
3）控制风量，减小漏风。
3.2.3 巷道自燃火灾应急措施
一旦发现巷道自燃情况，必须按照《煤矿安全规程》的有关规定，立即采取措施控制自燃。
1）判定巷道自燃火区范围及严重程度；
a）根据巷道气体监测数据，判定自燃程度；
b）采用红外热成像仪测定巷道表面温度，推断高温区范围；
c）在可自燃区域打钻探测，确定火区范围和严重程度。
2）确定注胶灭火范围及注胶量
根据判定出的巷道火区范围和严重程度，确定注胶灭火范围，并初步估计总的灭火注胶量。
3）布置注胶钻孔注高分子胶体
根据确定的注胶范围，从火区上风侧开始布置注胶钻孔，钻孔孔间为2～3m，长度为4～6m，倾角60度，下1寸套管，并封孔。
注胶材料选用mcj12或mea-1灭火剂形成高分子胶体，添加量为：2%。
3.2.4 采空区自燃火灾应急措施
工作面推进速度较慢时，可能出现采空区自然发火。一旦出现该类自燃，必须按照《煤矿安全规程》有关规定组织灭火救灾工作。
1）确定自燃区域的程度和距工作面的距离
根据工作面温度及气体分析，判断采空区高温区域位置和距工作面的深度和火势大小，并采用相应的应急措施。
a）若自燃区域离工作面距离小于20m，则停止推进，采用灌浆、注胶直接灭火。
b）若自燃区域离工作面距离大于20m，则加快工作面推进速度。
c）若工作面自燃火灾难以控制时，立即断电、撤人，建立临时密闭，制定并实施相应的灭火启封措施。
2）近距离采空区自燃灭火措施
布置注胶钻孔注高分子胶体：在工作面架间（或在工作面煤壁施工钻机窝），向支架顶后部采空区布置注胶钻孔，钻孔终孔位于支架顶2～3m，终孔间距2～3m。下套管并封孔，套管直径为1寸，在注胶灭火过程中，必须设专人检测工作面、上隅角和回风流的气体变化情况。
3）远距离采空区自燃灭火措施
a）采用“双抗”胶丝袋装煤（矸）充填上下三角，减少向采空区的漏风；
b）对采空区两端进行封堵和注复合胶体；
c）控制工作面风量，减小向采空区漏风；
d）若工作面气体浓度较高，人员无法进行工作，则采用系统均压，升高工作面压力，减少采空区有害气体的涌出量，保障工作面有害气体在生产允许的范围内。
e）向采空区压注液态co2，惰化降温采空区
4. 避灾路线
避火灾路线：11313工作面→11313下顺槽→11313下顺槽进料联巷→-490m东翼轨道石门→-490m东翼运输大巷→-490m井底车场→副井→地面。
5. 职责划分
1）通风科负责防火措施编制，负责防火钻孔设计工作，负责监督防火措施的执行。
2）地质测量科负责地质预测预报工作，提供准确的地质资料。
3）调度所负责协调各部门之间工作，记录并及时将防火信息向有关领导汇报。
4）安监处负责监督检查防火措施的执行情况，组织排查防火隐患。
5）生产技术科参与防火计划制定，合理安排生产计划，监督落实工作面防火措施的执行。
6）抽采队负责按防火措施要求施工封闭墙、防火钻孔及注高分子胶体。
7）通风队负责日常防火预测预报并建立台帐，负责灌浆、注氮、注co2等防火工作；现场监督防火措施的执行。
8）监测监控队负责安装维护防火监测系统做到灵敏可靠；监控中心站实时掌握co传感器数据的变化，发现问题应及时向调度所汇报。
9）生产准备队负责安装维护灌浆、注氮管路。
10）采煤队负责落实防火措施，按照防灭火措施的要求组织生产，对现场出现的异常情况及时汇报调度所。
附件1：措施附图
1）11313工作面顶分层平、剖面图
2）11313工作面顶分层通风、防火系统及避灾路线示意图