大峪煤礦礦井火災防治措施

李 清

(晉煤集團大峪煤業有限公司，山西 長治 047199)

0 引言

礦井火災是影響煤礦安全生產的重大災害之一，對煤礦資源、采掘設備和人員安全造成巨大威脅。礦井火災所附帶的高溫煙流和有害氣體，對環境造成極大破壞，甚至危害到井下工作人員的生命。此外，還極易導致瓦斯和煤塵爆炸等附加災害，導致其危害性大幅提升。目前，我國的礦井安全意識和應對措施仍顯不足，火災事故較為頻發，導致礦井遭受損失。每年因火災導致大量的經濟和資源損失，被迫封閉的工作面達數百個之多，因此導致的凍結煤量超1 000萬t，而且工作面內的綜采、綜掘設備也被迫棄用，嚴重威脅礦井的正常生產經營[1]。

礦井火災是由多方面因素所導致，根據引火熱源的特性，可將其劃分為外因火災和內因火災。其中，外因火災通常是由外部熱源所誘發，煤礦中的外部熱源比較普遍，比較多見的包括明火、瓦斯或粉塵燃燒、電源熱源等[2]。內因火災通常又稱為自燃火災，則是因煤礦內的煤炭等內燃物所引起，在氧氣和溫度的作用下到達某一臨界點而誘發。此類火災在采空區較為多見，尤其在丟煤多且封閉措施不到位的采空區、煤巷掘進的周邊等區域更為普遍[3]。

1 工程背景

以大峪煤礦為研究對象，進行礦井火災防治探討。大峪煤礦屬基建驗收礦井，地處長治縣蔭城鎮大峪村，距離縣城約12 km。井田面積達7.96 km2，批準開采15#煤層。現階段有一個生產采區，年生產規模為30萬t。生產區內現布置有綜采和綜掘工作面，技術人員超過300人。

對大峪煤礦煤層自然傾向性情況，專門委托山西省煤炭工業廳綜合測試中心進行評估。根據2017年3月出具的鑒定報告，該煤礦屬自燃煤層。現采15#煤層的自燃傾向性等級達到Ⅱ級，按照相關標準的規定，自然發火期達到89 d。大峪煤礦的火災危險性很大，因此，煤礦必須制定完善的防滅火措施，建立有效的防滅火系統，防止礦井火災的發生或降低發生火災的損失。

2 礦井火災的原因及防滅火措施

礦井火災的誘因比較復雜，具體可歸納為熱源、可燃物和氧氣。首先，熱源是必然需要具備的。火災的產生需要達到一定的溫度和熱量，煤礦中比較多見的有煤層自燃、施工作業、電路老化、機械摩擦、人為點火等，均是潛在的引火火源[4]。其次，需要具備可燃物，而煤礦中普遍存在的煤便是典型且多見的可燃物。最后，氧氣的濃度也比較關鍵，若氧氣含量低于3%，則無法維持燃燒，低于12%，瓦斯便不具備爆炸性[5]。只有在火災的要素均具備，且符合一定的條件，才能引起火災。

2.1 外因火災的主要原因

礦井火災的外因也比較繁雜，主要是因不規范操作所導致。其中主要包括：存在明火，井下工作人員不遵循工作守則，違規吸煙或帶火種下井，此外還可由電焊等施工所引起。出現明火，通常是因電氣設備失爆，運輸皮帶燃燒等導致[6]。不遵循采掘有關規定，違規放炮所誘發的火災，此外，還可能被瓦斯、煤塵爆炸和機械摩擦、碰撞等原因誘發。

2.2 外因火災防治措施

礦井地面應建立靜壓水池：應該從副斜井將輸水管道引至井下，在消防、灑水、各用水設施等處進行完全覆蓋。對于井下輔運大巷、膠帶大巷、回風大巷、掘進工作面巷道等區域，也應配備井下消防灑水管道。并應在膠帶輸送機巷道配備支管和閥門，間隔設置為50 m。此外，出于方便消防、沖洗巷道和救援的目的，應在其他巷道每隔100 m配備支管和閥門[7]。

專人專責：配備專門的人員，做好消防器材的配備和管理工作，全面覆蓋井上風機房、消防材料庫、井下作業區域等位置。

嚴格檢查：嚴格檢查違禁物品，配備專人負責檢身工作，杜絕任何出現攜帶煙草及易燃物進入井下等情況。

消防材料配備：在地面副斜井位置，應配備消防材料庫；在井底車廠位置，應配備消防材料庫，建立消防器材臺賬和消防器材管理制度。

2.3 內因火災的主要原因及防治措施

主要原因：礦井火災的內因涉及方面也比較多，主要可歸納為需要有大量的自燃煤炭，含氧量需要達到一定的標準，且風速不宜過快，煤氧化產生的熱量不易流失。

防治措施：①合理應用預防性灌漿、噴灑阻化劑等措施，并結合具體需要配備注凝膠或注氮等措施[8]，阻化液噴灑系統流程如圖1所示；②加強自動化監測措施建設，構建完善的煤礦自然發火束管監測系統，對煤層自燃情況及時進行預報；并及時取樣檢測作業區域的氣體，對工作面和采空區潛在的發火動向進行及時預警；及時、認真分析后，制定措施進行處理，實現對礦井自然發火情況的早期預測預報[9]，工作面束管監測測點布置如圖2所示；③在采煤工作面設置安全監控系統，在回風巷等位置及時配備溫度、一氧化碳傳感器；④在采煤工作面，應順槽構筑防火門墻基礎；⑤在采掘區域，盡量采用后退式回采；同時，綜合考慮煤層的自燃等級、自然發火期、回采速度、防火措施等情況，選擇合適的采區和采煤工作面范圍[10]；⑥需要控制自燃帶內的煤層暴露時間，提高工作面的推進速度，確保不超過自然發火期；⑦嚴格控制開采各步驟，杜絕不規范留頂煤和底煤等情況，及時處理工作面浮煤。大量實踐表明，工作面溜頭、溜尾等位置浮煤粒度小，透氣性差，是最容易發生煤塵、煤炭自燃的地點，因此在開采工程中必須及時清理，在采空區杜絕出現浮煤[11]；⑧回采過程需要嚴格按照設計方案，避免留不合理的煤柱和頂煤。對于停采線位置，應及時予以處理；⑨待采煤工作面結束，應設置永久性防火封閉，并做好束管監測，密閉區束管監測布置如圖3所示；⑩繪制火災避災路線圖，對工人做好培訓工作，使工人牢記火災避災路線。

1-供水管路；2-阻化劑車；3-水泵吸液管；4-壓力表；5-灑液管；6-噴灑泵；7-閥門；8-膠管；9-噴槍

1-束管；2-束管采樣頭

1，3-密閉墻外監測點；2，4-密閉墻內監測點

3 結語

針對大峪礦井火災現狀，以及煤層有自燃傾向的問題，以理論研究作為技術支持，制定出嚴謹和科學的應對方案，完善采掘和通風等相關配套設施，研發和引進技術設備創新，提高了防滅火技術的有效性。大峪煤礦在2017年經山西智德安全技術股份有限公司進行安全現狀評價驗收，防滅火系統符合相關規定。