山西鄉(xiāng)寧井壩灣煤礦井下自燃案例分析

牛立東

（中國大唐集團(tuán)公司煤炭產(chǎn)業(yè)部，北京市西城區(qū)，100033）

隨著煤礦企業(yè)兼并重組整合工作的完成，兼并重組整合后的井田內(nèi)部存在很多參與整合的小煤礦將予以關(guān)閉。在關(guān)閉過程中，由于小煤礦的開采方式一般為短壁開采或掘巷開采，因此在采空區(qū)或掘空巷道內(nèi)產(chǎn)生大量的遺煤和松散的煤柱，部分巷道封閉不嚴(yán)或密閉墻損壞造成漏風(fēng)等問題，在特定的情況下極易引發(fā)巷道內(nèi)煤炭氧化、自燃或井下原著火點(diǎn)引起復(fù)燃造成火災(zāi)，對煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成極大的威脅。本文就山西鄉(xiāng)寧曹家渠煤業(yè)有限公司井下原著火點(diǎn)復(fù)燃治理案例進(jìn)行分析。

1 著火點(diǎn)復(fù)燃發(fā)現(xiàn)經(jīng)過

山西鄉(xiāng)寧曹家渠煤業(yè)有限公司是2007年由原曹家渠煤礦、井壩灣煤礦整合而成。2009 年經(jīng)晉煤重組辦發(fā) 〔2009〕85 號文件批復(fù)，被兼并重組整合進(jìn)入山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)東溝煤業(yè)有限公司。

2011年8月20日15時26分，山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)毛則渠煤炭有限公司監(jiān)控室顯示井下740巷一部帶式輸送機(jī)機(jī)頭 （1＃測點(diǎn)）和總回風(fēng)巷 （4＃測點(diǎn)）一氧化碳 （CO）傳感器超限報警，報警值為0.0024%，監(jiān)控室值班員立即向調(diào)度室及地面值班礦長進(jìn)行匯報，并電話通知井下維檢員進(jìn)行處理。維檢員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行排查，并對現(xiàn)場傳感器進(jìn)行調(diào)校。同時地面值班礦長電話通知井下帶班礦長。帶班礦長帶領(lǐng)瓦檢員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)測，未檢測到CO，但傳感器顯示異常，維檢員對傳感器進(jìn)行更換，傳感器更換后，停止報警。

2011年8月21 日8 時53 分，監(jiān)控室再次顯示740巷一部帶式輸送機(jī)機(jī)頭CO 傳感器超限報警，報警值為0.0024%；7404采煤工作面上隅角（3＃測 點(diǎn)）CO 傳 感 器 超 限 報 警，報 警 值 為0.0024%，值班員立即匯報調(diào)度室和地面值班礦長，并電話通知井下維檢員到現(xiàn)場進(jìn)行處理。維檢員到達(dá)現(xiàn)場通過排查，傳感器、分站、線路等均無異常。同時井下帶班礦長安排瓦檢員對兩處報警點(diǎn)CO 濃度進(jìn)行實(shí)測，檢測結(jié)果均為0.0025%。帶班礦長立即要求井下所有人員撤離。

2011年8月22日15時30分，鄉(xiāng)寧縣煤炭局及鄉(xiāng)寧縣礦山救護(hù)隊到達(dá)。4 名救護(hù)隊員入井探查，17時45分到達(dá)1＃測點(diǎn) （740一部帶式輸送機(jī)機(jī)頭），現(xiàn)場測量CO 濃度為0.086%；18時55分到達(dá)2＃測點(diǎn) （740運(yùn)輸巷水倉），經(jīng)實(shí)測CO 濃度為0.006%；3＃測點(diǎn) （7404 采煤工作面上隅角）CO 濃度為0.008%，4＃測點(diǎn) （7404 回風(fēng)巷）CO濃度為0.015%。

經(jīng)研究分析，毛則渠煤炭有限公司井下的CO濃度超標(biāo)可能是鄰近的原山西鄉(xiāng)寧曹家渠煤業(yè)有限公司井下的著火點(diǎn)復(fù)燃引起CO 沿上分層采空區(qū)蔓延至毛則渠煤炭有限公司。

2011年8月22日18時50分，鄉(xiāng)寧縣礦山救護(hù)隊到達(dá)曹家渠煤業(yè)有限公司，打開運(yùn)輸巷密閉。19時30分，3名救護(hù)隊員從運(yùn)輸大巷入井，進(jìn)入130m 后發(fā)現(xiàn)巷道有積水無法通過。材料井近200m處由于水淹巷頂也無法通過。救護(hù)隊員從材料巷一處原廢舊巷道進(jìn)入立井井底，在距立井井底約120m 處發(fā)現(xiàn)煙霧，無法觀察。在整個觀察過程中O2濃度都在20% 以上，瓦斯最高濃度0.04%。在距煙霧200 m 左右測得CO 濃度為0.0014%。

2011年8月23日凌晨4時，臨汾市礦山救護(hù)隊10名指戰(zhàn)員在鄉(xiāng)寧救護(hù)中隊一名隊員的引導(dǎo)下，從帶式輸送機(jī)運(yùn)輸井口進(jìn)入，對著火地點(diǎn)進(jìn)行偵查。從原廢棄的巷道到達(dá)回風(fēng)井底，向前約120m處因煙霧蔓延，無法通過。返回后再從廢棄巷道通過冒落區(qū)約30m 處通過一條聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入材料巷進(jìn)行偵查。當(dāng)通過變電所口后，在前方約60m 發(fā)現(xiàn)火源。經(jīng)檢測，CO 濃度為0.4%，瓦斯為2%。偵查工作結(jié)束，于凌晨5時10分返回地面。

2 火源位置分析及應(yīng)對措施

經(jīng)現(xiàn)場探查，發(fā)現(xiàn)毛則渠煤炭有限公司1＃著火點(diǎn)是主要火源，應(yīng)以撲滅該火源為井下滅火工作的切入點(diǎn)，然后逐步擴(kuò)展。1＃著火點(diǎn)距巷道交叉口之間為60～70 m 的砌碹巷道，巷道為1 m 碹，高2m，寬2.5m；該巷道為2＃煤層下分層巷道，進(jìn)風(fēng)量約為200m3／min左右，火點(diǎn)位于砌碹巷道頂部；火點(diǎn)蔓延方向與風(fēng)流方向相對。

在距1＃著火點(diǎn)9～10m 處，經(jīng)檢查溫度、氣體均正常，火點(diǎn)未蔓延到此處；用炸藥爆破該處2～3m 左右的砌碹巷，清理出道路，進(jìn)入砌碹巷道頂部進(jìn)行滅火。

先由救護(hù)隊對爆破地點(diǎn)進(jìn)行有害氣體、溫度檢測。在確定各項(xiàng)指標(biāo)不超標(biāo)的情況下，在救護(hù)隊的監(jiān)護(hù)下，煤礦組織工人對砌碹巷道進(jìn)行爆破。爆破完成后，由救護(hù)隊對爆破地點(diǎn)進(jìn)行有害氣體、溫度檢測。在確定有害氣體、溫度不超標(biāo)的情況下，由煤礦組織人員對爆破點(diǎn)進(jìn)行清渣、修路、挑頂、支護(hù)等工作。以上工作完成后，再由救護(hù)隊在砌碹巷頂部自上向下，逆燃火點(diǎn)蔓延方向用水滅火。煤礦工作人員及時跟進(jìn)救護(hù)隊滅火進(jìn)度，對已滅火區(qū)域及時進(jìn)行支護(hù)。

鑒于1＃著火點(diǎn)位于底分層砌碹巷道，底部著火已被水澆滅。全力以赴對頂層巷道的2＃著火點(diǎn)直接滅火。同時，救護(hù)隊安排專人繼續(xù)對1＃著火點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，用水熄滅頂部掉下的余火。

由于曹家渠煤業(yè)有限公司總回風(fēng)巷CO 濃度達(dá)到0.0024%左右，并有煙氣，直接影響救護(hù)隊員到達(dá)2＃著火點(diǎn)附近。指揮部決定，立即安排毛則渠煤炭有限公司有關(guān)人員逐漸打開原曹家渠回風(fēng)井防爆門，使立井形成進(jìn)風(fēng)，毛則渠煤炭有限公司回風(fēng)井回風(fēng)，以便曹家渠煤業(yè)總回風(fēng)巷CO 濃度和煙氣大幅度下降。

在條件具備后，救護(hù)隊進(jìn)入井下2＃著火點(diǎn)直接滅火。2＃著火點(diǎn)熄滅后，在靠近1＃著火點(diǎn)附近的進(jìn)風(fēng)巷道構(gòu)筑進(jìn)風(fēng)密閉。

進(jìn)風(fēng)密閉構(gòu)筑后，由井壩灣煤礦總回風(fēng)巷通過熄滅的2＃著火點(diǎn)通往1＃著火點(diǎn)的拱貫，在2＃著火點(diǎn)的回風(fēng)側(cè)構(gòu)筑回風(fēng)密閉。

山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)東溝煤業(yè)有限公司 （井壩灣煤礦）井下平面示意圖見圖1。

3 著火原因分析及滅火方案

3.1 著火原因分析

事后，山西鄉(xiāng)寧曹家渠煤業(yè)有限公司對著火原因進(jìn)行了分析，原著火點(diǎn)復(fù)燃是由于礦井長時間停產(chǎn)，井下頂板壓力增加，造成部分密閉墻損壞漏風(fēng)，使原著火點(diǎn)處氧氣濃度增加，達(dá)到復(fù)燃條件，引起著火點(diǎn)復(fù)燃，并引發(fā)附近支護(hù)圓木燃燒，進(jìn)一步擴(kuò)大燃火面積。

圖1 山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)東溝通煤業(yè)有限公司 （井壩灣煤礦）井下平面示意圖

3.2 滅火方案確定

（1）鎖定井下火區(qū)范圍。經(jīng)各部門協(xié)作多次下井排查，分別在火點(diǎn)附近巷道中進(jìn)行密閉，向火區(qū)內(nèi)注水；后經(jīng)山西省第五地質(zhì)工程勘查院采用物探方式對井下進(jìn)行勘查，劃定火區(qū)范圍為12000m2。

（2）對井下火區(qū)進(jìn)行注漿滅火。地面由地質(zhì)隊對火區(qū)范圍進(jìn)行物探控制，2011年9月10日準(zhǔn)備工作就緒后正式開機(jī)打鉆，設(shè)計布孔39個，其中村民墳下2個，攪拌池下2個，通過調(diào)整，共完成鉆孔35個。最高位置1號鉆孔深度為200 m，最低位置17號鉆孔深度為130.58m。總鉆孔深度為5743.89m。累計采用水泥漿2455.23m3，黃土泥漿15944.77m3，總注漿量為18400m3。注漿工作開始后，井下CO 濃度和溫度下降效果明顯，注完后各地點(diǎn)CO 濃度均為0。

注漿期間，井下安排專職瓦斯員、救護(hù)隊員配合，24h監(jiān)測井下CO 及有毒有害氣體濃度、溫度、水蒸氣等。隨時掌握山頂注漿位置和注漿量，觀測各密閉前滲漿、滲水及CO 濃度變化情況，及時分析，采取相應(yīng)措施處理。安排專職抽水員及電工往密閉內(nèi)注水，每天做好記錄匯報給指揮部。

（3）隔離火區(qū)。為徹底滅火，防止死灰復(fù)燃和火區(qū)范圍擴(kuò)大，造成更大損失，影響周邊礦區(qū)和公司未來開采設(shè)計，請示領(lǐng)導(dǎo)后決定：沿火區(qū)周圍掘進(jìn)隔離巷道并回收煤柱，在火區(qū)周圍形成采空區(qū)隔離，同時清理相關(guān)巷道浮煤，以達(dá)到與火區(qū)隔離的目的。

沿火區(qū)周圍掘進(jìn)隔離巷道3067 m，巷道設(shè)計為梯形斷面，上寬3.2 m，下寬4 m，高2.3 m，采用工字鋼架棚支護(hù)，棚距0.5m。

注漿時，為不影響巷道通風(fēng)系統(tǒng)，2?！??；瘘c(diǎn)未注漿。

通過半年多的觀察，井下各地點(diǎn)CO 濃度均為0，水溫正常。由于該礦井煤層屬自燃煤層，自燃傾向性Ⅱ級，2006 年有煤層自燃現(xiàn)象。加之當(dāng)時2?！??；瘘c(diǎn)未注漿，為了確保 安全，決定再從巷道中敷設(shè)一趟注漿管，在2?！??；瘘c(diǎn)之間注水泥漿，注漿高度1m，目前該項(xiàng)工作正在進(jìn)行，為日后啟封火區(qū)和回撤設(shè)備做準(zhǔn)備。

4 結(jié)語

（1）通過這次火災(zāi)的處理可以知道，在長期停產(chǎn)的礦井密閉管理上要進(jìn)行檢查加固，并實(shí)時監(jiān)測密閉區(qū)域CO 濃度及其他火災(zāi)指標(biāo)氣體含量，防止引發(fā)重大災(zāi)害事故。

（2）這次火災(zāi)處理應(yīng)用了先進(jìn)的物探方法圈定了火區(qū)，為火區(qū)的診斷和治理提供了有效而科學(xué)的依據(jù)。

（3）火災(zāi)的治理綜合應(yīng)用了注水、注漿及氣體分析的技術(shù)措施，確保了火區(qū)治理及時有效。

（4）將火區(qū)周邊采用掘巷隔離，使新的采區(qū)不再受到火區(qū)的影響，以進(jìn)一步保護(hù)礦區(qū)的安全生產(chǎn)及開拓部署。

［1］ 牛立東，王常興等.廢棄小煤窯采空區(qū)自燃火區(qū)治理關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究 ［J］.中國煤炭，2010 （1）

［2］ 隋濤，潘躍飛，鄔劍明.同位素測氡法探測火源位置在柴里煤礦火區(qū)治理中的應(yīng)用 ［J］.山西煤炭，2006 （3）