日前，华晋焦煤沙曲一矿“无煤柱开采切顶双留巷采空区煤自燃防控关键技术研究”项目获评山西焦煤2025年科技项目一等奖。这一项目成果有效保障了全国首创前沿技术——无煤柱开采切顶双留巷采煤工艺的圆满落地，也为推动煤炭行业安全高效绿色开采提供了重要示范参考。

比常规工艺更难防的自燃风险

2023年，针对五采区工作面的特殊布局，基于安全、高效、成本的综合考量，沙曲一矿创新尝试无煤柱切顶双留巷开采工艺，这在国内行业中尚属首例。

所谓双留巷，即取消工作面两侧煤柱、完整保留两侧巷道，实现无煤柱回采。该工艺好处显而易见：煤炭资源回采率大幅提升，上隅角瓦斯集聚难题得到有效破解。但风险也不容回避，自燃防控难度远超常规开采工艺——

一是漏风管控难度大幅升级。双留巷双侧巷道与采空区直接连通，通风空间大幅拓展，漏风通道多、强度大，致使采空区遗煤氧化速率显著加快，自燃风险持续升高。沙曲一矿通风区区长闫亮亮介绍，双留巷工作面自然发火标志性气体生成率较普通110工法单留巷工艺高出1.5倍以上，自燃触发概率显著增大。

二是参数体系缺失、监测防控难度大。作为国内首创开采工艺，双留巷采空区“三带”——散热带、氧化带、窒息带分布规律无行业参考标准，无法沿用传统U型、Y型、H型工作面成熟参数，只能边开采、边实测、边优化。加上高应力导致顶板破碎失稳，火源监测盲区识别难度极大。

“漏风大、供氧足、参考少、监测难，这些特殊性因素叠加，让双留巷煤自燃防控成为极具挑战的技术课题。”闫亮亮说。

校企联手攻克防控难题

面对双留巷开采煤自燃防控的行业技术空白，沙曲一矿携手华北科技学院开展系统攻关，全力打通这一阻碍双留巷开采的防灭火堵点。

校企双方精准分工、高效联动。矿方立足生产现场，全程负责工况监测、气样采集、数据统计，提供真实可靠的一线生产数据。科研院所依托专业技术优势，搭建实验室仿真模型，模拟煤自燃全过程演变规律，摸清气体指标参数，推演最优防控技术方案。

“为确保数据准确性，我们每5天抽取一次采空区气体送至实验室进行专业化验监测。”沙曲一矿矿防灭火组长张岳峰介绍，监测设备的保护问题成棘手难题——技术团队最初尝试在巷道墙体上穿套管布设传感器，没想到顶板垮落时却直接砸断了管线；后改为在支架中间布设，挪移支架时又容易挤断管线。几经思考，技术团队最终确定了在巷道底板开挖沟槽、将管线和传感器埋入后覆煤保护的方案，才保障了监测数据的连续性。

针对双留巷采空区“三带”参数空白问题，沙曲一矿建立常态化实测机制，每推进100米完成一次全维度参数测定，动态跟踪“三带”变化规律，对比分析U型、H型、Y型等不同通风模式下的采空区风险特征，精准锁定核心防控区域。

依托海量一线实测数据，科研团队在实验室模拟不同漏风工况下的煤体氧化全过程，对比分析注氮、注二氧化碳等多种惰化灭火技术的适配性与效能，精准测算出最优工艺参数，形成适配双留巷开采场景的专属防控技术方案。

成套防控体系筑牢“防火墙”

两年多的技术攻关，最终形成一套包括堵漏、惰化、预警、应急处置技术的“事前预防、事中管控、事后处置”的全流程、分级式煤自燃综合防控体系。

摸清煤自燃演化规律。科研团队系统厘清多煤层条件下不同粒度煤体氧化燃烧特性，摸清煤自燃发生发展完整规律，并结合井下现场漏风实测结果，搭建多维度煤自燃预判指标体系，建立采空区发火数学模型，精准划定不同工作面自燃“三带”范围与裂隙高危区域，进一步完善了开放式采空区煤自燃防控理论。

靶向堵漏控风，压缩氧化空间。矿井在传统风筒布、钢筋网堵漏基础上，增设表层喷涂隔离材料，强化巷道密闭堵漏效果；针对顶板受压产生的裂缝隐患，采用高分子膨胀材料动态补漏，精准封堵细微漏风通道，最大限度减少采空区漏风量，压缩煤体氧化范围。

精准惰化降氧，阻断自燃源头。通过精准定量注入工艺，沙曲一矿定期向采空区氧化带内注入97%以上浓度的氮气，有效降低采空区氧气含量，从根源阻断煤体氧化反应。一旦出现自燃征兆时立即切换二氧化碳应急灭火，快速处置风险隐患。

超前智能预警，前移防控关口。该项目首次将光纤测温技术融入双留巷开采全流程，构建温度、气体浓度联动分析算法，精准识别隐蔽火源、预判自燃风险，实现从被动处置向超前预警的防控模式转变。

全套防控体系落地应用后，安全成效显著。从2023年工作面开采至今，沙曲一矿矿双留巷工作面全程未发生煤自燃、气体超标等安全隐患，采空区温度稳定保持在30℃以下，各项安全指标持续达标。

这一成套防控技术体系，填补了国内开放式采空区煤自燃防控技术空白，是适配双留巷首创工艺的专属安全技术方案。“该成果为特殊无煤柱开采工艺安全落地提供了成熟实践范例，对推动煤炭行业安全高效、绿色智能开采高质量发展具有重要示范意义。”闫亮亮表示。