煤礦火災(zāi)事故綜合防治技術(shù)實(shí)踐

劉麗莎

（同煤集團(tuán)馬脊梁礦，山西 大同 037027）

1 工程概況

同煤集團(tuán)馬脊梁礦位于大同市西部邊緣40km處，是一座已有70年開采歷史的礦井，設(shè)計生產(chǎn)能力300萬t/a。當(dāng)前礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件復(fù)雜，自燃災(zāi)害較為頻繁。馬脊梁礦救護(hù)隊針對該礦火災(zāi)事故頻發(fā)的情況，建立了“超前預(yù)防、動態(tài)檢查”預(yù)防性安全檢查機(jī)制，樹立“以人為本、安全施救”的救災(zāi)理念，并在應(yīng)急救援過程中進(jìn)行安全風(fēng)險評估，建立安全風(fēng)險指數(shù)決策機(jī)制，總結(jié)了該礦火災(zāi)事故處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)要點(diǎn)，努力實(shí)現(xiàn)安全救援目標(biāo)。

2 馬脊梁礦火災(zāi)事故救援的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與技術(shù)分析

針對馬脊梁礦火災(zāi)事故的特點(diǎn)，煤礦火災(zāi)事故處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)分析如下。

2.1 功能完善的防滅火設(shè)備

預(yù)先準(zhǔn)備功能完備的防滅火設(shè)施是進(jìn)行成功救援的關(guān)鍵。馬脊梁礦救護(hù)隊結(jié)合本礦井的火災(zāi)類型和特點(diǎn)，針對性地對防滅火設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行服務(wù)式臺賬巡檢，與煤礦管理方協(xié)調(diào)配合，確保防滅火設(shè)施和設(shè)備的有效、到位。在開展預(yù)防性安全檢查期間，加強(qiáng)防滅火設(shè)施和設(shè)備的檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即處理，及時解決問題，保證發(fā)生火災(zāi)時，設(shè)備能夠正常使用。

2.2 成熟的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

建立全面成熟的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括CO傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器等對火災(zāi)監(jiān)測起到預(yù)警作用。CO傳感器應(yīng)設(shè)置齊全，通過多個傳感器進(jìn)行判斷，可以有效避免誤判，同時在進(jìn)行監(jiān)測分析時要去除干擾因素的影響。為了避免風(fēng)流的影響，應(yīng)以CO絕對涌出量判斷自然發(fā)火，由于電子式（光學(xué)）檢測儀的局限性，應(yīng)對局部地點(diǎn)進(jìn)行取樣分析化驗。紅外測溫儀、紅外成像儀對判斷高溫點(diǎn)（火源）有較好作用。

2.3 風(fēng)流、風(fēng)壓調(diào)控

火災(zāi)發(fā)生初期，正確調(diào)控風(fēng)流可以有效控制火災(zāi)發(fā)生后有毒有害氣體的流向，減少人員中毒或窒息傷亡；火區(qū)封閉后，可以降低風(fēng)壓，減少漏風(fēng)，控制封閉區(qū)內(nèi)氣流的運(yùn)移方向、分布范圍，有利于火的熄滅。處理爆炸事故及獨(dú)頭巷道火災(zāi)，救護(hù)隊進(jìn)入災(zāi)區(qū)后應(yīng)保持災(zāi)區(qū)通風(fēng)現(xiàn)狀；直接滅火失敗后應(yīng)對火區(qū)進(jìn)行封閉。一般處理流程包括：斷火區(qū)風(fēng)流，盡快打開進(jìn)回風(fēng)間風(fēng)門，以降低進(jìn)回風(fēng)間壓差減少漏風(fēng)；注惰性氣體，使火區(qū)內(nèi)火勢迅速穩(wěn)定；加固密閉、堵漏；進(jìn)一步均壓，增強(qiáng)惰化效果，均壓的同時應(yīng)注意通風(fēng)系統(tǒng)及大氣壓變化對均壓造成的影響；注水、注漿或水淹，使著火點(diǎn)徹底降溫，防止啟封后復(fù)燃。

2.4 火區(qū)封閉

利用防火門迅速隔斷風(fēng)流，人員迅速撤離現(xiàn)場，同時還可利用水淹隔斷風(fēng)流，建造密閉的同時注惰性氣體并利用抽放管路減緩?fù)咚狗e聚，選擇安全的密閉地點(diǎn)，合理選擇封閉順序。

2.5 火區(qū)啟封

必須確保火已熄滅才能啟封火區(qū)，需要注意的是各項氣體指標(biāo)要達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，注意火區(qū)內(nèi)氣流的運(yùn)移方向，所取氣樣應(yīng)能夠反映火區(qū)內(nèi)真實(shí)情況，火區(qū)縮封或進(jìn)入偵察必須謹(jǐn)慎，鎖風(fēng)必須可靠，嚴(yán)防新鮮風(fēng)流擴(kuò)散到封閉區(qū)內(nèi)。自然發(fā)火的火區(qū)啟封后復(fù)燃的可能性很大，必須采取防止復(fù)燃措施。高瓦斯礦井和采煤工作面火區(qū)啟封排放瓦斯難度大、風(fēng)險大，實(shí)踐證明，采用局部通風(fēng)、全風(fēng)壓通風(fēng)、抽放聯(lián)合排放瓦斯的措施效果較明顯。

3 火災(zāi)事故綜合防治技術(shù)實(shí)踐

3.1 火災(zāi)事故概況

該礦14-2煤層8804工作面走向長410m，傾斜長101m，平均煤層厚1.83m，14-2煤自然發(fā)火期48d，配風(fēng)量為600m3/min。2017年2月25日，工作面回風(fēng)隅角檢測出CO，溫度23℃，回風(fēng)流絕對量達(dá)到0.0058m3/min。通過采取進(jìn)風(fēng)隅角注氮?dú)狻⒒仫L(fēng)隅角注粉煤灰漿、采面進(jìn)回風(fēng)隅角上封下堵垛渣袋墻、高位鉆孔注水等措施，CO絕對量下降至0.0035m3/min以下。

3.2 事故發(fā)生經(jīng)過

工作面從出現(xiàn)CO至完成擴(kuò)幫支護(hù)期間，回風(fēng)隅角CO濃度保持在20ppm以下，回風(fēng)流CO保持在3ppm以下，CO絕對量在0.0015～0.0058m3/min之間，溫度無明顯變化。后期檢測發(fā)現(xiàn)38號支架頂部CO濃度上升至39ppm，隨后CO濃度上升至130ppm；膠帶巷6鉆場3、5號頂板孔CO濃度由20ppm分別上升至110ppm和56ppm；檢測發(fā)現(xiàn)38號支架頂部CO上升至355ppm。

3.3 火區(qū)密閉

立即封閉8804采面進(jìn)行治理。構(gòu)建兩道永久密閉、兩道臨時密閉、一道調(diào)節(jié)風(fēng)墻。8848采面進(jìn)風(fēng)巷5鉆場外10m建1道臨時密閉，臨時密閉外構(gòu)筑1道大方磚密閉（永久密閉）；8848回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷以里10m建1道臨時密閉，臨時密閉外構(gòu)筑1道大方磚密閉；8848回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷1道調(diào)節(jié)風(fēng)墻。

進(jìn)回風(fēng)永久密閉外段各通過1臺同型號風(fēng)機(jī)供給新鮮空氣，回風(fēng)密閉外段兩組風(fēng)門呈開啟狀態(tài)，通過回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷調(diào)節(jié)風(fēng)墻控制風(fēng)量，利用均壓技術(shù)減少采空區(qū)漏風(fēng)，達(dá)到降低或消除CO的目的。進(jìn)回風(fēng)兩側(cè)永久密閉墻上分別采用提前敷設(shè)好的3寸管對接d300抽放管，為后期啟封做準(zhǔn)備。圖1為8848采面封閉示意圖。

圖1 8848面封閉示意圖

3.4 火區(qū)啟封

封閉區(qū)的瓦斯，采取回風(fēng)提前預(yù)抽配合進(jìn)風(fēng)全風(fēng)壓控制排放的方法。對封閉區(qū)瓦斯的測算，瓦斯?jié)舛阮A(yù)測79%，瓦斯積存量為3079m3，預(yù)計將瓦斯?jié)舛瘸榉胖?%，瓦斯積存量為150m3，考慮采空區(qū)瓦斯正常涌出量為4m3/min，因此，需要管路抽放瓦斯量為2942m3，理論測算共計需要近7個小時才能降到5%，方可進(jìn)入瓦斯排放流程。

按照既定方案和措施，對火區(qū)開始啟封。救護(hù)隊到達(dá)指定地點(diǎn)后，安排專人查驗應(yīng)設(shè)警戒哨、現(xiàn)場安全環(huán)境和重新封閉材料備用等情況，現(xiàn)場對CO濃度、CH4濃度進(jìn)行監(jiān)測。回風(fēng)密閉墻內(nèi)（3寸抽放管內(nèi)）CH4濃度81%，CO濃度600ppm，墻外CH4濃度0.8%，CO無。進(jìn)風(fēng)密閉墻內(nèi)（觀測孔）CH4濃度10%，CO無，墻外CH4、CO無。回風(fēng)側(cè)靠近永久密閉墻縫隙處，測得CH4濃度0.4%、CO濃度12ppm。穩(wěn)定約10min后啟封回風(fēng)永久密閉墻，同時保持里側(cè)臨時密閉的原狀。回風(fēng)側(cè)永久密閉從頂部往下逐層拆除，拆至距地板30cm時，臨時密閉邊緣處溢出CH4濃度58%，將人員全部撤離。等到CH4濃度降為4.2%后，將回風(fēng)側(cè)局部風(fēng)機(jī)停止工作，關(guān)閉兩道風(fēng)門，由回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷調(diào)節(jié)風(fēng)墻控制該工作面瓦斯的釋放，實(shí)現(xiàn)風(fēng)壓有效控制風(fēng)流中瓦斯?jié)舛扰c管路瓦斯抽放的有機(jī)配合。等待CH4濃度的降低后，將剩余的臨時密閉全部拆除，并將回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷調(diào)節(jié)風(fēng)墻拆除，形成全風(fēng)壓通風(fēng)。

3.5 處置效果分析

從安全監(jiān)控、現(xiàn)場監(jiān)測和取樣化驗得知，該采面CO、C2H4、C2H2標(biāo)志性氣體有升高趨勢，指揮部綜合分析研判，確定該區(qū)域著火，立即進(jìn)行封閉治理。采取均壓通風(fēng)滅火措施，利用8848回風(fēng)密閉3寸措施管向封閉區(qū)注液態(tài)氮?dú)狻Ｍㄟ^持續(xù)有效的綜合滅火措施，火區(qū)內(nèi)的各項指標(biāo)持續(xù)穩(wěn)定了1個月以上，經(jīng)取樣化驗分析，專家反復(fù)論證研究，證實(shí)火已熄滅。救護(hù)大隊負(fù)責(zé)啟封火區(qū)、排放瓦斯，啟封后3d內(nèi)進(jìn)行了動態(tài)監(jiān)護(hù)、取樣化驗分析，確認(rèn)火區(qū)完全熄火，全部工作安全順利完成。

4 結(jié)論

以馬脊梁礦火災(zāi)事故救援為例，總結(jié)分析了火災(zāi)事故救援的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括準(zhǔn)備功能完善的防滅火設(shè)備，建立成熟的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，做好風(fēng)流、風(fēng)壓的調(diào)控，制定火區(qū)封閉和火區(qū)啟封的安全技術(shù)措施。并以14-2煤層8804工作面的火災(zāi)事故為例闡述了火災(zāi)事故應(yīng)急處理及救援工作步驟及實(shí)踐過程，僅僅依靠先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)設(shè)備檢測氣體參數(shù)，科學(xué)分析有害氣體數(shù)據(jù)變化，準(zhǔn)確辨識干擾因素，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)事故救援處置工作的應(yīng)急得當(dāng)、處置合理、救援高效。