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(cái)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(tuán)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(shí)間綜合治理，逐步通風(fēng)啟封的成功經(jīng)驗(yàn)，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(shí)，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(hù)隊(duì)勘查，工作面回風(fēng)巷CH₄濃度為0、CO濃度為120×10^-6,上巷石墻處CH₄濃度為0.18％，CO濃度為80×10^-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(jìn)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(shí)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_(dá)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(xiǎn)又困難。實(shí)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(shí)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(jì)算，但用封閉后閉區(qū)內(nèi)CH₄濃度達(dá)到爆炸時(shí)間計(jì)算，近距離封閉爆炸時(shí)間為12h，而遠(yuǎn)距離封閉爆炸時(shí)間為50h，顯然遠(yuǎn)方封閉更為安全可靠。實(shí)踐證明，遠(yuǎn)方封閉爆炸時(shí)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(dá)到規(guī)定要求，2個(gè)掘進(jìn)工作面也不能生產(chǎn)。而遠(yuǎn)方封閉有利于選擇頂板好、運(yùn)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?；饏^(qū)封閉后，首先采取堵漏措施。對3處防火墻多次進(jìn)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(diǎn)處）改至Ⅱ^#密閉上方（B處），該處實(shí)現(xiàn)入回風(fēng)道均壓，在－90m左0探巷采用風(fēng)機(jī)增壓實(shí)現(xiàn)Ⅰ^#、Ⅱ^#、Ⅲ^#密閉間均壓，采用此措施后10d，O₂濃度下降到5％。火區(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(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》的要求，并且已穩(wěn)定1個(gè)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·min^-1

CH_{4<?namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" ?>}

/%

O₂/%

CO/%

間隔時(shí)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(hù)隊(duì)探查及觀測3d，火區(qū)已熄滅，啟封結(jié)束，進(jìn)入恢復(fù)生產(chǎn)階段。

4 救災(zāi)效果

（1）經(jīng)過切實(shí)可行綜合治理，被凍結(jié)6個(gè)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(dá)300m，但順利采完了1.5萬t優(yōu)質(zhì)煤，并回撤價(jià)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(gè)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，