礦井火災(zāi)是煤礦生產(chǎn)過程中的主要災(zāi)害之一,按引火源分為內(nèi)因和外因火災(zāi)兩種,若治理方法不當(dāng),均會造成人員大量傷亡,財產(chǎn)巨大損失,凍結(jié)煤量使礦井接續(xù)緊張。本文分析了雞西礦業(yè)集團杏花礦西一南石門采區(qū)外因火災(zāi)快速遠(yuǎn)方封閉,短時間綜合治理,逐步通風(fēng)啟封的成功經(jīng)驗,為高瓦斯工作面火災(zāi)治理提供參考。
1 采區(qū)礦西一南石門采區(qū),生產(chǎn)布局為1采2掘,為上山采區(qū),兩翼走向長壁后退式回采。著火工作面為23#右二工作面,采用高檔普采回采工藝。工作面斜長210m,走向長330m,采用下行為U型通風(fēng),供風(fēng)量為730m3/min,回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.4%,絕對瓦斯量為2.92 m3/min,屬高瓦斯工作面,煤層無自然發(fā)火傾向。當(dāng)工作面推至上巷一落差為4.0m正斷層處,改用留巷回采。2002年6月19日19:35留巷推至46m時,上隅角石墻處發(fā)生瓦斯燃燒產(chǎn)生外因火災(zāi)。
2 火區(qū)的治理
火區(qū)產(chǎn)生后,經(jīng)公司、礦與救護隊勘查,工作面回風(fēng)巷CH4濃度為0、CO濃度為120?-6,上巷石墻處CH4濃度為0.18%,CO濃度為80?-6,采空區(qū)內(nèi)有煙。經(jīng)勘查分析,火源是卸壓挑頂眼終孔與冒落頂板自由面<0.3m最小抵抗線,放炮產(chǎn)生明火引燃采空區(qū)高頂瓦斯,無法直接滅火,決定進行永久封閉。
2.1火區(qū)封閉方案的確定
關(guān)于火區(qū)封閉空間的確定,國內(nèi)外專家爭議較大,但對于火區(qū)范圍較大或位置難以確定的,以遠(yuǎn)方封閉火區(qū)最為可靠。其理論依據(jù)如下。
(1)采用遠(yuǎn)方封閉有利于均壓滅火,縮短煤炭凍結(jié)時間。右二、右三為無煤柱連續(xù)回采,若近距離封閉工作面,需新設(shè)2道防火墻,加固3處密閉改為防火墻,而遠(yuǎn)方封閉只需設(shè)3處防火墻而且有利于均壓滅火。
(2)從爆炸學(xué)角度分析,遠(yuǎn)方封閉更為安全可靠。封閉后會造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn),當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哌_到爆炸指數(shù),遇火源必然產(chǎn)生爆炸,爆炸沖擊波直線傳播威力最大。若采用近距離封閉工作面,所設(shè)5道設(shè)施將全部沖毀,二次封閉既危險又困難。實踐證明,遠(yuǎn)方封閉爆炸后只損壞Ⅱ#號防火墻的風(fēng)門。瓦斯爆炸時間推斷,對火區(qū)安全封閉尤為重要。瓦斯爆炸是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程,風(fēng)流逆轉(zhuǎn)影響因素諸多也難計算,但用封閉后閉區(qū)內(nèi)CH4濃度達到爆炸時間計算,近距離封閉爆炸時間為12h,而遠(yuǎn)距離封閉爆炸時間為50h,顯然遠(yuǎn)方封閉更為安全可靠。實踐證明,遠(yuǎn)方封閉爆炸時間為52h45min,此推斷較準(zhǔn)確。
(3)按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,近距離封閉火區(qū)指標(biāo)未達到規(guī)定要求,2個掘進工作面也不能生產(chǎn)。而遠(yuǎn)方封閉有利于選擇頂板好、運輸便利的防火墻位置。
可見,采用圖1所示的遠(yuǎn)方封閉更為可靠。
圖1 通風(fēng)系統(tǒng)及火區(qū)封閉位置示意圖
2.2 火區(qū)的治理
(1)封閉火區(qū)和堵漏。封閉火區(qū)滅火的目的是,減少向火區(qū)漏風(fēng)、斷氧。火區(qū)封閉后,首先采取堵漏措施。對3處防火墻多次進行噴漿,但在負(fù)壓作用下O2仍在5%以上。
(2)第二步采取均壓滅火。首先將相距220m的南石門采區(qū)入回風(fēng)巷間風(fēng)道車場風(fēng)門(圖1A點處)改至Ⅱ#密閉上方(B處),該處實現(xiàn)入回風(fēng)道均壓,在-90m左0探巷采用風(fēng)機增壓實現(xiàn)Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#密閉間均壓,采用此措施后10d,O2濃度下降到5%?;饏^(qū)內(nèi)CH 4、O2濃度變化曲線見圖2。
圖2 火區(qū)內(nèi)CH 4、O2深度變化曲線圖
3 火區(qū)啟封
采取均壓滅火后,CO、C2H2、C2H4 O2等氣體的各項指標(biāo)均達到《煤礦安全規(guī)程》的要求,并且已穩(wěn)定1個月以上,初步確定火區(qū)已熄滅。根據(jù)遠(yuǎn)方封閉火區(qū)狀況,鎖風(fēng)探查路線長,決定采用逐步通風(fēng)啟封的方法。啟封步驟及其觀測數(shù)據(jù)詳見表。
表1 啟封步驟及-90m探巷觀測數(shù)據(jù)
步驟
采取措施
供風(fēng)量
/m3%uB7min-1
CH4
/%
O2/%
CO/%
間隔時間
/d
一步
打開Ⅰ#、Ⅲ#觀察孔
15
由26.6下降到20.6
由2.4
上升到
5.91
無
5
二步
打開Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#觀察孔
30
11.4
12.28
無
7
三步
打開Ⅰ#、Ⅱ#密閉風(fēng)門
1 200
1.43
19.45
無
2
經(jīng)采取如上步驟,由救護隊探查及觀測3d,火區(qū)已熄滅,啟封結(jié)束,進入恢復(fù)生產(chǎn)階段。
4 救災(zāi)效果
(1)經(jīng)過切實可行綜合治理,被凍結(jié)6個月零24d、30萬t優(yōu)質(zhì)煤的南石門采區(qū)得以恢復(fù)生產(chǎn)。
(2)雖然損壞通風(fēng)設(shè)施14道,造成800m巷道冒頂,嚴(yán)重段達300m,但順利采完了1.5萬t優(yōu)質(zhì)煤,并回撤價值近700萬元的高檔普采設(shè)備。
5 結(jié)論
南石門采區(qū)火災(zāi)成功治理關(guān)鍵是以下幾個方面:
(1) 確定火災(zāi)范圍及火源位置是火區(qū)治理方案的前提。①能夠直接滅火要盡快滅火,