1 工作面概況
常村煤礦屬易燃礦井，生產能力180萬 t/a。現(xiàn)正在回采的21072綜放面是河南省首個“小煤柱護巷外錯布置的超長綜放面”。
21072綜放面位于礦井唯一主采盤區(qū)——21盤區(qū)3個條下山以東自上而下的第4個工作面，上、下為已采完畢的21052綜采面和21092綜放面，東為盤區(qū)東部邊界斷層帶，西為盤區(qū)下山保護煤柱，屬孤島區(qū)段。走向長1 460 m，傾向長220 m。煤層產狀較平緩，傾角8°～17°，可采煤厚6.3～10 m。圈定范圍內地質構造較簡單，切眼外220 m范圍內有5條落差為1～2.5 m的斷層。工作面上巷上距21502下巷5.5 m，下距21051下巷16 m。下巷下距21092上巷7 m，上距21091上巷11 m。里段580 m基本為實體煤，外段全部處于21091,21071,21051采空區(qū)的下層。所采煤層為侏羅紀中統(tǒng)下部義馬組2～3煤，煤巖以亮煤為主，普氏系數(shù)?=2~2.5。煤種低變質的長焰煤，揮發(fā)份含量高達42.3％，自燃傾向性極其嚴重，自然發(fā)火期15～30 d。煤層瓦斯含量整體上較小，相對瓦斯涌出量為1.35～1.76 m3/t。但受盤區(qū)東翼局部頂板砂巖體條帶自上而下縱貫全區(qū)的影響，工作面沿走向有221 m原始煤層的瓦斯含量較大，相對瓦斯涌出量達到4.2～5.77 m3/t。煤塵具有危險性，爆炸指數(shù)48.33％。通風方式為“U”型上行負通風。
工作面采用自然垮落法管理頂板。割煤高度2.6 m±0.1 m，放煤高度3.6～7.3 m，采放比為1:(1.25~1.27)，機頭、機尾各3架不放頂煤。
2004年2月8日，工作面回采273.5 m時，回風流CO濃度呈快速增大趨勢，一天時間內由0.006％增大到0.024％。120架以上支架后尾梁架縫CO達到0.06％～0.5％。130～135架的后尾梁架縫CO最大，達到0.5％，但整個工作面及回風流沒有煙霧。上述征兆表明工作面采空區(qū)已發(fā)火。
2 火點位置判定及發(fā)火原因分析
2.1 火點位置判定
準確判定火點位置，是有效，快速滅火的關鍵。火情出現(xiàn)后，根據(jù)CO氣體涌出特征、采空區(qū)漏風特征及近段工作面生產狀況等對火點位置進行綜合分析、判定。
1）根據(jù)工作面120架以上支架后尾梁均涌出高濃度CO氣體，且130～135架后尾梁架縫CO氣體濃度明顯高于其兩側，結合采空區(qū)漏風軌跡、CO氣體擴散運動規(guī)律、工作面130架以上頂煤放出情況，以及130架頂層對應于21051下巷的實際，初步判定發(fā)火點有2處：一是130架頂層的21051下巷下幫松動破碎的高溫煤體落入本煤層采空區(qū)后遇風自燃；二是工作面下半部局部架后采空區(qū)遺煤自燃。
2）現(xiàn)場觀測期間，機組在43架停滯時，43～45架后尾架縫CO濃度由0.008％錳增到0.3％。并且，10架以上后尾梁架縫CO濃度均不同程度增大。當機組上行離開后，該處后尾梁架縫CO濃度突降到0.05％，且10架以上后尾梁架縫的CO濃度基本恢復原狀。根據(jù)工作面局部存在較大風壓差時采空區(qū)的漏風軌跡和CO氣體擴散涌出特征，可進一步判定下部火點位于10架以下局部架后，且距工作面較近。
3）2月4日4點班，氣割工作面下端頭架上側后立柱頂部連接銷時，曾引燃過架頂碎煤。并且，自該班起，受工作面下半部頂板破碎，支架工作阻力較小失穩(wěn)倒斜的制約，工作面下口幾乎未動。加之當時下隅角巷頂客觀存在高冒區(qū)，其中的碎煤出現(xiàn)自燃隱患時，前期往往不易被檢測到，落入采空區(qū)后，誘發(fā)自燃的可能性極大。由此可鎖定下部火點位于3架以下、且靠近支架后尾梁的架后遺煤。隨后的滅火實踐證實了該判定是準確的。
2.2 發(fā)火原因分析
造成發(fā)火的原因除煤層自身具有極易自燃的特性外，主要有：
1）工作面3架以下采空區(qū)遺煤發(fā)火原因 一是未徹底處理干凈氣割引燃架頂?shù)乃槊海斐蓾撛诘摹⒆钪苯拥陌l(fā)火危險源；二是下隅角巷頂高冒區(qū)出現(xiàn)高位自燃隱患點未及早檢測到，支護棚梁回撤后頂煤塌落，疏松程度增大，觸氧面和吸氧條件由弱變強，氧化速率加快后釋放的熱量積聚；三是受工作面下部支困倒斜扶正的影響，推進速度很快，自燃隱患點的外部條件未得到較大改變而使蓄熱環(huán)境遭到破壞。尤其是10架以下，幾乎是原地不動。上述因素綜合的結果則造成發(fā)火。
2）130架頂層的21051下巷遺煤發(fā)火原因 根據(jù)“O”型圈理論可知，雖然21051工作面早已采過，但沿巷道周邊客觀存在著未壓實條帶，本分層工作面頂煤放出后，勢必與其連通。加之21072上巷頂板存在多處高冒區(qū)，在礦井通風負壓的作用下，極易形成很難被檢測發(fā)現(xiàn)的、復雜的“一源多匯”漏風通道，造成向頂層采空區(qū)遺煤連續(xù)漏風供氧而積熱。隨著工作面向前推進，熱煤體落入本分層采空區(qū)后，疏松程度大增，供氧充分，氧化速率加快。雖然有防火工程，但受采空區(qū)防火工程的局限性和管理不力等因素的影響，安全有效性較差。一旦工作面推進速度變緩或停滯，很容易發(fā)火。
