山西某礦礦井火災事故起因及處理措施探討

董琦

（新疆焦煤（集團）有限責任公司一八九〇煤礦 新疆烏魯木齊830025）

1 引言

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

2 工程概況

山西某礦當前主采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綜采工作面頂底板巖性如圖1所示。煤層的直接頂與直接底均為泥巖，基本頂為粉砂巖，基本底為細砂巖。5102綜采工作面西鄰5101綜采工作面采空區，東臨5103綜采工作面。

圖1 5102綜采工作面頂底板巖性

3 火災事故情況

3.1 火災發生情況

5102一次采全高綜采工作面為發生火災的重災區，其發火影響范圍主要波及到5102生產工作面、運輸順槽、軌道順槽和瓦斯抽放巷。在事故發生后，相關責任人立刻組織相關領導及救援隊伍對火災事故礦井進行相關救援工作，綜合考慮發火工工作面的位置、通風情況及主要著火點位置、礦井瓦斯體積分數、礦井溫度等因素，同時結合煤層自然發火狀況和礦井以往火災防治措施，積極部署了相關應急救援工作，得以控制災害事故的擴大，減少煤礦企業的經濟損失。

3.2 火災原因分析

火災事故出現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 火災事故三大主要因素

礦井火災事故發生的主要原因有內部原因和外部原因。火災事故發生的外部原因包括明存在與出現明火、爆破未按規定、煤與瓦斯突出、金屬摩擦等。而內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、礦井空氣內氧氣含量較高及礦井通風方式不當[3]。通過對該礦5102綜采工作面火災事故的詳細調查發現，此次火災事故的主要原因是內部因素造成，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量需求的同時，在5102綜采工作面采空區嚴重的漏風現象，造成在5102采空區內遺留煤炭資源的氧化，進而造成熱源的大量積聚，支架頂板之間并伴隨有白霧，而回風順槽內的一氧化碳濃度約為0.04%，結合兩者，認為為是兩者相互影響，最后導致采空區內遺留煤炭資源的發火，造成嚴重的礦井火災事故。

4 火災處理方法與救援措施

4.1 現場救援情況

在現場救援過程中，首先對5102綜采工作面內瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和溫度進行了詳細偵查，偵查結果如圖3所示。

圖3 現場偵查結果

由圖可知，在工作面30#液壓支架至80#液壓支架進行相關數據監測，各監測點氧氣濃度均為18%，而瓦斯濃度含量從機頭的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%。另外對支架測點內的溫度進行了統計，發現工作面中部液壓支架所監測到的溫度相較于工作面兩端的溫度低。同時在偵查時也發現，工作面后方采空區內存在大量的遺留煤炭資源，浮煤量較大，這為火災事故的發生提供了重要的物質資源（可燃物）。

4.2 救援措施

（1）采空區注水

在礦井火災發生后，工作面正常生產作業無法進行，停止工作采煤及運輸設備，同時對工作面混風的順槽進行去全面戒嚴，禁止各類工作人員進入到工作面回風順槽內，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下，對采空區進行注水，以降低工作面熱源的溫度，控制火災的繼續蔓延。在此期間特別要注意采空區內有明火的位置，要對準其著火中心，進行滅火，待明火完全澆滅，繼續向明火位置進行注水降溫，以免著火點文溫度過高，導致采空區遺留煤炭的二次復燃。

（2）采空區定點注膠

在該火災救援處理過程中，由于發火面積較大，位置較高的著火點無法撲滅，采空區注水的措施達不到預期效果，因此在現場實施過程中，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，調整注漿管的位置，使其對準高處著火點。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燃。

（3）采空區全面注氮

在礦井火災基本撲滅后，對采空區內進行大范圍的注氮，一次來進一步控制火災的復燃工作。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進行注氮，一次來鞏固前期的撲滅效果，進一步降低采空區溫度，防止遺留浮煤的再次復燃，增大滅火工程量，影響礦井的正常生產，減少礦井經濟效益。

4.3 救援后情況

在現場救援結束后，同樣對5102綜采工作面內瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和溫度進行了詳細偵查，偵查結果如圖4所示。

圖4 救援后偵查結果

由圖可知，與救援前監測結果相比，各測點氧氣監測濃度未發生變化，而瓦斯濃度含量則從機頭的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 治理效果分析與結論

針對山西某礦5102綜采工作面火災事故，重點分析了該工作面火災發生的原因，并通過現場調研與實測的方法，偵查出重點著火位置，提出相應的采空區滅火處理方法，取得明顯的處理效果。基于此，本文主要得到如下結果：

（1）本次火災事故的發生主要是內部因素導致的起火，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要求，導致采空區遺留浮煤氧化，造成熱量積聚而導致采空區起火。

（2）針對本次火災事故，提出相應的處理措施，主要包括采空區注水、采空區定點注膠、采空區全面注氮，以此來全面控制明火，降低火源溫度。通過監測分析采空區內氧氣與一氧化碳濃度明顯降低，防止采空區遺留煤炭資源的復燃。