礦井火災(zāi)是煤礦的五大災(zāi)害之一，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的原因不同，一般將礦井火災(zāi)分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。礦井內(nèi)火災(zāi)又稱煤層自然發(fā)火（煤層自燃），是煤不經(jīng)點燃而自行著火的現(xiàn)象。在此，筆者結(jié)合近年來在煤礦“一通三防”工作的經(jīng)歷，簡要談?wù)剬Φ叵旅簩幼匀话l(fā)火防治方面的一些認識和建議。
尊重規(guī)律 科學(xué)施策
任何事物都有其發(fā)展演化規(guī)律，地下煤層自燃也是一樣。地下煤層自燃不是憑空發(fā)生的，也不是無征兆條件下突然出現(xiàn)的，而是在特定條件下逐步發(fā)生的。
關(guān)于煤炭自然發(fā)火的原因，有多種學(xué)說解釋，普遍認可的是煤氧復(fù)合作用學(xué)說，其主要觀點是：煤在常溫下吸收空氣中的氧氣，產(chǎn)生低溫氧化，釋放熱量和初級氧化產(chǎn)物，由于散熱不良，熱量積聚，溫度上升，加速了低溫氧化作用進程，最終導(dǎo)致自然發(fā)火。
實際上，并非所有的煤層都能發(fā)生自燃。煤層自然發(fā)火必須具備一定的條件：一是必須是具有自燃傾向性的煤炭呈破碎狀態(tài)存在，二是必須有連續(xù)的供氧條件，三是熱量易于積聚。上述三個條件必須同時存在，缺一不可。
可以確定的是，煤炭自然發(fā)火防治的主要對象是自燃和易燃煤層。根據(jù)煤礦井下環(huán)境及煤層的賦存狀態(tài)，確定煤炭存在自然發(fā)火隱患的區(qū)域：殘留在采空區(qū)的碎煤和煤柱、存放的煤堆、井下場所裸露的煤體等。
那么，如何防治煤層自然發(fā)火呢？
首先，必須堅持“預(yù)防為主”的自然發(fā)火防治理念，將自然發(fā)火遏制在萌芽狀態(tài)。在掌握了煤炭自然發(fā)火的機理后，我們可以對癥下藥，從以下三個方面入手，預(yù)防煤炭的自然發(fā)火：一是控制氧氣濃度，二是控制或消除可燃物，三是冷卻降溫。
其次，必須因地制宜，針對性采取措施。井下堆煤、裸露煤體等區(qū)域自然發(fā)火問題均可以通過噴漿、降溫等手段進行治理。但受煤礦井下條件限制，目前的技術(shù)手段對采空區(qū)情況仍然未能準確掌握，采空區(qū)自然發(fā)火成為煤礦自然發(fā)火災(zāi)害發(fā)生的主要區(qū)域。
采空區(qū)包括回采工作面的采空區(qū)、已經(jīng)封閉的采空區(qū)兩種。針對已經(jīng)封閉的采空區(qū)，我們通過隔絕漏風、注入惰性氣體等方式控制氧氣濃度進而可以有效防止采空區(qū)自然發(fā)火；針對回采工作面對應(yīng)的采空區(qū)，必須根據(jù)采空區(qū)三帶劃分合理制定防滅火措施，從注漿、噴灑阻化劑、減少遺煤、注氮、合理推進速度、減少漏風等方面采取相應(yīng)的手段進行治理。
需要特別說明的是，放頂煤工作面對應(yīng)采空區(qū)的防滅火措施，傳統(tǒng)的以注漿為主的防滅火措施無法有效覆蓋采空區(qū)垂直方向（豎三帶），且采空區(qū)遺煤相對較多，以注惰為主的防滅火措施則可充滿整個采空區(qū)，充分降低采空區(qū)各個位置的氧氣濃度，有效遏制采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的隱患。
另外，必須綜合分析、精準施策，實現(xiàn)源頭治理。井工煤礦在開采過程中，地質(zhì)條件相對復(fù)雜，在出現(xiàn)自然發(fā)火征兆后，不能盲目治理。例如，在一個回采工作面采空區(qū)發(fā)現(xiàn)一氧化碳（煤層自然發(fā)火指標性氣體）濃度很高，就應(yīng)該綜合分析采空區(qū)漏風情況、周邊小窯情況以及氣體變化規(guī)律等因素，判斷是否是與外界有關(guān)，精準確定一氧化碳異常區(qū)域，從而精準采取措施，進而達到有效遏制煤層自然發(fā)火隱患的目的。若單純地采取加大采空區(qū)注氮措施，即便將采空區(qū)氧氣濃度控制在7%（臨界值）以下，上覆采空區(qū)煤層自然發(fā)火的隱患也無法有效根治，反而會造成本工作面生產(chǎn)環(huán)境中氧氣濃度下降等安全問題。
系統(tǒng)思維 統(tǒng)籌兼顧
安全生產(chǎn)是煤礦發(fā)展永恒的主題，伴隨著煤炭開采行業(yè)裝備水平的不斷提升、開采強度的不斷加大、開采范圍的不斷延伸，煤炭企業(yè)面臨的安全挑戰(zhàn)愈加凸顯。煤礦自然發(fā)火的防治作為礦井安全生產(chǎn)的重要措施之一，必須綜合考慮、統(tǒng)籌兼顧，方可確保礦井安全高效生產(chǎn)。
一是生產(chǎn)與煤炭自然發(fā)火防治協(xié)同實施。從煤層自然發(fā)火的角度出發(fā)，根據(jù)采空區(qū)氧氣含量的分布情況，煤礦回采工作面采空區(qū)存在著煤層自然發(fā)火三帶劃分：散熱帶、氧化帶、窒息帶。采空區(qū)煤炭自燃一般發(fā)生在氧化帶。
從生產(chǎn)角度講，一方面必須保證合理的推進速度，避免采空區(qū)遺煤長時間位于氧化帶；另一方面，采空區(qū)頂板管理效果直接影響采空區(qū)煤層自然發(fā)火三帶劃分，合理的采空區(qū)頂板管理方式可以有效縮短采空區(qū)漏風，使采空區(qū)氧化帶變窄，降低采空區(qū)煤層自然發(fā)火的風險。此外，生產(chǎn)工藝工序等方式也會直接影響采空區(qū)自然發(fā)火防治工作的開展，必須同步考慮生產(chǎn)和防滅火工作，確保礦井安全高效生產(chǎn)。
二是瓦斯與煤炭自然發(fā)火防治協(xié)同治理。在自然發(fā)火與瓦斯等災(zāi)害隱患同時存在的礦井，瓦斯防治與煤礦自然發(fā)火防治其實是相互矛盾的。瓦斯防治重在抽放，抽放必然增加煤體接觸氧氣的機會，瓦斯抽放工作過度，自然發(fā)火隱患便愈加嚴重；反之，自然發(fā)火防治重在隔絕氧氣，單純的防滅火工作，必然導(dǎo)致瓦斯治理效果差，瓦斯隱患將制約礦井安全生產(chǎn)。因此，必須要有系統(tǒng)思維，統(tǒng)籌兼顧瓦斯與火災(zāi)協(xié)同治理問題。
三是頂板與煤炭自然發(fā)火防治協(xié)同解決。在采掘過程中，地質(zhì)構(gòu)造等煤體破碎區(qū)域往往是頂板管理的難點，若頂板管理不好會出現(xiàn)頂板冒落、下沉，對礦井安全生產(chǎn)造成嚴重影響。傳統(tǒng)的頂板管理方式是通過加強巷道支護、灌注高分子材料等方式管理頂板。結(jié)合近年來的案例分析可知，高分子材料的大量使用會產(chǎn)生熱量，在煤體破碎區(qū)域使用高分子材料極易發(fā)生煤層自燃現(xiàn)象。因此，必須綜合考慮兩者之間的相互關(guān)系，協(xié)同解決頂板和火災(zāi)的問題。
目前，我們已經(jīng)逐步開始推廣使用頂板致裂技術(shù)管理頂板，通過水力壓裂、二氧化碳致裂等方式有效切斷應(yīng)力傳遞，維護好巷道頂板的同時，加速了采空區(qū)頂板垮落，阻斷了采空區(qū)漏風通道，避免了高分子材料的使用，同時解決了頂板和采空區(qū)煤炭自然發(fā)火的問題。
四是水患與煤炭自然發(fā)火防治協(xié)同管理。煤礦井下采空區(qū)積水可以有效消除煤炭自然發(fā)火隱患，但同時帶來相鄰區(qū)域采掘過程中的水患。煤礦在采掘過程前，必須要施工鉆孔對周邊及上覆采空區(qū)積水進行排放，但消除水患的同時增加了采空區(qū)漏風通道，造成采空區(qū)自然發(fā)火隱患。有關(guān)研究表明，煤體中水分含量存在一個最佳濕度，此時水對煤炭自燃存在促進作用，但在實際生產(chǎn)中，排空積水的采空區(qū)更易發(fā)生煤炭自燃。我們不能單純地治理水患或治理煤炭自然發(fā)火，必須協(xié)同治理。
例如，針對相鄰采空區(qū)積水排放和防火工作，可以考慮鉆孔綜合利用，放水鉆孔在排放積水完成后與注氮系統(tǒng)連接，對相鄰采空區(qū)實施注氮。一方面，可以增加采空區(qū)氣壓，消除采空區(qū)“呼吸”現(xiàn)象，遏制漏風；另一方面，能有效降低采空區(qū)氧氣濃度，消除自然發(fā)火隱患。塔山煤礦已成功在多個采空區(qū)實施“井下注氮結(jié)合地面鉆孔抽放置換采空區(qū)高濃度瓦斯”技術(shù)，利用放水孔實現(xiàn)了水患、瓦斯及自然發(fā)火隱患協(xié)同治理。
注重細節(jié) 科學(xué)嚴謹
統(tǒng)計近年來發(fā)生的安全事故，不難發(fā)現(xiàn)即便是在強化安全管理的前提下，煤礦自然發(fā)火事故仍時有發(fā)生，具體呈現(xiàn)如下特點。
一是事故常發(fā)生在大家容易忽視的地方，二是低級錯誤致災(zāi)比例越來越小、高級錯誤比例越來越大，三是重特大事故顯現(xiàn)火災(zāi)、突出、爆炸及頂板災(zāi)害轉(zhuǎn)化特征。血的教訓(xùn)告誡我們，任何時候均不能心存僥幸，必須堅決做到以下幾點：
要堅決摒棄習(xí)以為常的慣性思維，從思想上破除束縛，提高政治站位，系統(tǒng)考慮問題，整體把握，著眼于大局。
要堅決摒棄“如果”的想法。安全工作沒有小事，更沒有假設(shè)。要想真正做好煤層自然發(fā)火防治工作，就必須要從點滴小事做起，堅決摒棄僥幸心理，這樣才能夠確保安全。
要防止“百密一疏”，認真對待每一個細節(jié)，避免低級失誤釀成大錯。善于發(fā)現(xiàn)煤層自然發(fā)火防治中最薄弱的環(huán)節(jié)，深刻理解反映安全生產(chǎn)狀況的“木桶”理論：一個礦井的安全狀況不僅是由安全管理最好的區(qū)域或環(huán)節(jié)來決定的，往往是由安全管理最差的區(qū)域或環(huán)節(jié)來決定的。
禍兮福所倚，福兮禍所伏。煤礦安全生產(chǎn)不是在絕對的安全環(huán)境下生產(chǎn)，是在對各類風險進行管控之后，最大限度地保障安全生產(chǎn)環(huán)境的條件下組織的安全生產(chǎn)。低瓦斯礦井發(fā)生突出事故，正是“禍兮福所倚” 的真實寫照，而突出礦井在防突措施到位后，則會最大限度的遏制突出事故發(fā)生，避免安全事故發(fā)生。任何事物都有兩面性，我們不能沉浸在昨天礦井無“火區(qū)”的安全成就上，應(yīng)該直面當前的安全形勢，分析礦井自然發(fā)火風險：以“禍”角度出發(fā)，認真對待煤層自然發(fā)火防治工作，達到“福”的目的，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
勇于創(chuàng)新 多措并舉
隨著當前智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，安全形勢的不斷嚴峻，作為高危行業(yè)的煤礦企業(yè)必須緊跟時代步伐，完善礦井智能化建設(shè)，向智能化辦公轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)“無人”則安。
要做到與時俱進和創(chuàng)新，必須善于創(chuàng)新，拓寬思路，改變傳統(tǒng)模式，將國際領(lǐng)先水平的裝備、技術(shù)引進來，加以優(yōu)化和改造，學(xué)以致用，不斷創(chuàng)新。在煤炭自然發(fā)火防治方面，在保障當前防滅火技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，我們應(yīng)該從以下幾個方面著手，多措并舉，實現(xiàn)“零自燃”。
完善工作面氣體監(jiān)測系統(tǒng)，建立立體式模型，量化工作面配風量、注氮量、抽放瓦斯量對采空區(qū)氣壓、流場運移的影響規(guī)律，實現(xiàn)精確控制采空區(qū)流場，同時治理瓦斯、自然發(fā)火等隱患。
開展煤層自燃前兆信息演化特征與預(yù)警理論研究，確定煤自然發(fā)火期快速測試分析方法，建立一氧化碳氣體異常等特殊生產(chǎn)技術(shù)條件下的預(yù)測預(yù)報指標。
開展防滅火新材料及專用裝備、隱蔽火源精確探測技術(shù)與裝備等方面的研究。
研究智能遠程控制的采區(qū)及工作面快速封閉巷道防爆門技術(shù)及裝備。研究智能巡回檢查機器人對工作面各監(jiān)測點氣體進行智能巡回檢查。■
（作者系晉能控股煤業(yè)集團塔山煤礦通風副總工程師）