山西某礦礦井火災(zāi)事故起因及處理措施探討

董琦

（新疆焦煤（集團）有限責(zé)任公司一八九〇煤礦 新疆烏魯木齊830025）

1 引言

礦井火災(zāi)事故是煤礦安生產(chǎn)過程中的主要災(zāi)害之一。礦井火災(zāi)事故的發(fā)生，一方面會破壞礦井生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)而影響到工作面乃至礦井的正產(chǎn)生產(chǎn)，導(dǎo)致礦井生產(chǎn)效益降低；另一方面，若事故處理方法和救援措施不當(dāng)，會嚴(yán)重威脅到礦井生產(chǎn)工人的生命安全，造成巨大的人員傷亡等事故[1]。因此，針對礦井火災(zāi)事故的發(fā)生及處理，必須明確火災(zāi)事故出現(xiàn)后的具體處理方法，并在有工人被困情況下，提出安全、可行、詳細(xì)的救援方案，以使得人員傷亡數(shù)量降低到最小，降低企業(yè)經(jīng)濟損失。本文以山西某礦火災(zāi)事故為背景，重點分析了火災(zāi)事故出現(xiàn)后的緊急處理方案，并針對生產(chǎn)工人被困的現(xiàn)場實際情況，提出具體的救援措施，以此為該礦其他生產(chǎn)工作面預(yù)防和處理火災(zāi)事故提供一定的借鑒作用。

2 工程概況

山西某礦當(dāng)前主采5#煤層，礦井的原始瓦斯含量為12.56 m3/t，瓦斯壓力約為0.95 MPa，為突出礦井，煤層自燃傾向性等級為Ⅱ級，屬自燃煤層。礦井當(dāng)前開采的5102綜采工作面，煤層的平均開采厚度約為4.23 m，煤層平均傾角約為3°，采用一次采全高開采工藝，工作面長度150 m。5102綜采工作面頂?shù)装鍘r性如圖1所示。煤層的直接頂與直接底均為泥巖，基本頂為粉砂巖，基本底為細(xì)砂巖。5102綜采工作面西鄰5101綜采工作面采空區(qū)，東臨5103綜采工作面。

圖1 5102綜采工作面頂?shù)装鍘r性

3 火災(zāi)事故情況

3.1 火災(zāi)發(fā)生情況

5102一次采全高綜采工作面為發(fā)生火災(zāi)的重災(zāi)區(qū)，其發(fā)火影響范圍主要波及到5102生產(chǎn)工作面、運輸順槽、軌道順槽和瓦斯抽放巷。在事故發(fā)生后，相關(guān)責(zé)任人立刻組織相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及救援隊伍對火災(zāi)事故礦井進(jìn)行相關(guān)救援工作，綜合考慮發(fā)火工工作面的位置、通風(fēng)情況及主要著火點位置、礦井瓦斯體積分?jǐn)?shù)、礦井溫度等因素，同時結(jié)合煤層自然發(fā)火狀況和礦井以往火災(zāi)防治措施，積極部署了相關(guān)應(yīng)急救援工作，得以控制災(zāi)害事故的擴大，減少煤礦企業(yè)的經(jīng)濟損失。

3.2 火災(zāi)原因分析

火災(zāi)事故出現(xiàn)的主要要素包括以下三部分：熱源、可燃物與氧氣，如圖2所示[2]。

圖2 火災(zāi)事故三大主要因素

礦井火災(zāi)事故發(fā)生的主要原因有內(nèi)部原因和外部原因?；馂?zāi)事故發(fā)生的外部原因包括明存在與出現(xiàn)明火、爆破未按規(guī)定、煤與瓦斯突出、金屬摩擦等。而內(nèi)部原因則組要包括煤層為易燃煤層、煤層瓦斯含量較高、煤層氧化生成熱量積聚、礦井空氣內(nèi)氧氣含量較高及礦井通風(fēng)方式不當(dāng)[3]。通過對該礦5102綜采工作面火災(zāi)事故的詳細(xì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次火災(zāi)事故的主要原因是內(nèi)部因素造成，由于該礦為高瓦斯礦井且工作面煤層屬于易燃煤層，礦井在增大礦井通風(fēng)量需求的同時，在5102綜采工作面采空區(qū)嚴(yán)重的漏風(fēng)現(xiàn)象，造成在5102采空區(qū)內(nèi)遺留煤炭資源的氧化，進(jìn)而造成熱源的大量積聚，支架頂板之間并伴隨有白霧，而回風(fēng)順槽內(nèi)的一氧化碳濃度約為0.04%，結(jié)合兩者，認(rèn)為為是兩者相互影響，最后導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)遺留煤炭資源的發(fā)火，造成嚴(yán)重的礦井火災(zāi)事故。

4 火災(zāi)處理方法與救援措施

4.1 現(xiàn)場救援情況

在現(xiàn)場救援過程中，首先對5102綜采工作面內(nèi)瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和溫度進(jìn)行了詳細(xì)偵查，偵查結(jié)果如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場偵查結(jié)果

由圖可知，在工作面30#液壓支架至80#液壓支架進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測，各監(jiān)測點氧氣濃度均為18%，而瓦斯?jié)舛群繌臋C頭的0.3%減小到機尾0%、一氧化碳濃度由機頭的0.018%減小到機尾的0.000 1%。另外對支架測點內(nèi)的溫度進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)工作面中部液壓支架所監(jiān)測到的溫度相較于工作面兩端的溫度低。同時在偵查時也發(fā)現(xiàn)，工作面后方采空區(qū)內(nèi)存在大量的遺留煤炭資源，浮煤量較大，這為火災(zāi)事故的發(fā)生提供了重要的物質(zhì)資源（可燃物）。

4.2 救援措施

（1）采空區(qū)注水

在礦井火災(zāi)發(fā)生后，工作面正常生產(chǎn)作業(yè)無法進(jìn)行，停止工作采煤及運輸設(shè)備，同時對工作面混風(fēng)的順槽進(jìn)行去全面戒嚴(yán)，禁止各類工作人員進(jìn)入到工作面回風(fēng)順槽內(nèi)，同時在工作面中40#到70#液壓支架均勻布置4臺高壓水槍，在工作面液壓支架的掩護(hù)下，對采空區(qū)進(jìn)行注水，以降低工作面熱源的溫度，控制火災(zāi)的繼續(xù)蔓延。在此期間特別要注意采空區(qū)內(nèi)有明火的位置，要對準(zhǔn)其著火中心，進(jìn)行滅火，待明火完全澆滅，繼續(xù)向明火位置進(jìn)行注水降溫，以免著火點文溫度過高，導(dǎo)致采空區(qū)遺留煤炭的二次復(fù)燃。

（2）采空區(qū)定點注膠

在該火災(zāi)救援處理過程中，由于發(fā)火面積較大，位置較高的著火點無法撲滅，采空區(qū)注水的措施達(dá)不到預(yù)期效果，因此在現(xiàn)場實施過程中，對位置較高額著火點施行注膠。在工作面中部40%、60#液壓支架上布置注膠管，調(diào)整注漿管的位置，使其對準(zhǔn)高處著火點。注膠的方法能夠有效撲滅位置較高的著火點，同時也能夠在著火點表面附著，增加其作用時間，降低位置較高處著火的溫度，防止位置較高處著火點的二次復(fù)燃。

（3）采空區(qū)全面注氮

在礦井火災(zāi)基本撲滅后，對采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行大范圍的注氮，一次來進(jìn)一步控制火災(zāi)的復(fù)燃工作。在工作面端頭、中部和尾端各布置三套注氮裝備，同時瑞已撲滅火的采空區(qū)進(jìn)行注氮，一次來鞏固前期的撲滅效果，進(jìn)一步降低采空區(qū)溫度，防止遺留浮煤的再次復(fù)燃，增大滅火工程量，影響礦井的正常生產(chǎn)，減少礦井經(jīng)濟效益。

4.3 救援后情況

在現(xiàn)場救援結(jié)束后，同樣對5102綜采工作面內(nèi)瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和溫度進(jìn)行了詳細(xì)偵查，偵查結(jié)果如圖4所示。

圖4 救援后偵查結(jié)果

由圖可知，與救援前監(jiān)測結(jié)果相比，各測點氧氣監(jiān)測濃度未發(fā)生變化，而瓦斯?jié)舛群縿t從機頭的0.2%減小到機尾0%、一氧化碳濃度由機頭的0.015%減小到機尾的0.000 1%。而各支架測點內(nèi)的溫度相較于救援前的溫度明顯降低。

5 治理效果分析與結(jié)論

針對山西某礦5102綜采工作面火災(zāi)事故，重點分析了該工作面火災(zāi)發(fā)生的原因，并通過現(xiàn)場調(diào)研與實測的方法，偵查出重點著火位置，提出相應(yīng)的采空區(qū)滅火處理方法，取得明顯的處理效果。基于此，本文主要得到如下結(jié)果：

（1）本次火災(zāi)事故的發(fā)生主要是內(nèi)部因素導(dǎo)致的起火，由于該礦為高瓦斯礦井，且煤層屬于易燃煤層，礦井為增大工作面通風(fēng)要求，導(dǎo)致采空區(qū)遺留浮煤氧化，造成熱量積聚而導(dǎo)致采空區(qū)起火。

（2）針對本次火災(zāi)事故，提出相應(yīng)的處理措施，主要包括采空區(qū)注水、采空區(qū)定點注膠、采空區(qū)全面注氮，以此來全面控制明火，降低火源溫度。通過監(jiān)測分析采空區(qū)內(nèi)氧氣與一氧化碳濃度明顯降低，防止采空區(qū)遺留煤炭資源的復(fù)燃。