李榮亮,張福成

(鶴崗區(qū)域礦山救護(hù)大隊(duì),黑龍江鶴崗154103)

摘　要:詳細(xì)介紹了鶴崗區(qū)域礦山救護(hù)大隊(duì)利用通風(fēng)控制、監(jiān)測(cè)氣體、充砂隔爆等綜合滅火手段成功封閉瓦斯連續(xù)爆炸火區(qū)的范例。

關(guān)鍵詞:通風(fēng)控制;監(jiān)測(cè)氣體;充砂;隔爆

中圖分類號(hào):TD75+2.2　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B　　　文章編號(hào):1003-496X(2006)04-0013-04

　　2003年2月27日4:00,鶴崗礦業(yè)集團(tuán)興安礦三水平北六A(18#層)綜采一隊(duì)工作面發(fā)生火災(zāi)事故。由于火源面積大,影響范圍大,經(jīng)直接滅火無(wú)效后,對(duì)工作面進(jìn)行封閉處理。但封閉后不久,火區(qū)內(nèi)就發(fā)生瓦斯爆炸,將臨時(shí)板閉和永久密閉墻全部推毀。經(jīng)觀測(cè)火區(qū)內(nèi)共發(fā)生6次瓦斯爆炸,沖擊波損壞了該區(qū)通風(fēng)設(shè)施,并造成綜一隊(duì)回風(fēng)巷冒頂,給救災(zāi)工作增加了很大的難度。如封閉不了火區(qū)或大范圍封閉,該礦將有2個(gè)采煤工作面、5個(gè)掘進(jìn)工作面和4個(gè)開拓工作面停產(chǎn),損失不可估量。在這種情況下最后采用通風(fēng)控制、監(jiān)測(cè)氣體、充砂隔爆等綜合方法將火區(qū)安全封閉。整個(gè)事故處理歷時(shí)20 d,救護(hù)隊(duì)共出動(dòng)41隊(duì)次,481人次參加,建臨時(shí)板閉2道,永久密閉4道,灌漿閉1道,砂薄子閉(過濾式密閉)4道,做到了救災(zāi)人員無(wú)一人傷亡,把事故損失降低到了最低限度,證明這是一起成功的戰(zhàn)例。

1　礦井概況

興安礦位于鶴崗礦區(qū)南部,井田走向5 km,傾斜5 km。于1956年開采,經(jīng)過兩次改擴(kuò)建,現(xiàn)生產(chǎn)能力300萬(wàn)t/a。到2002年礦井剩余地質(zhì)儲(chǔ)量4.5億t,可采儲(chǔ)量2.8億t,礦井服務(wù)年限為80~100 a。通風(fēng)系統(tǒng)為中央并列壓入式。

綜采一隊(duì)在北六A(18#層)一區(qū)一段開采,上覆17#層已采區(qū),下覆21層尚未開采,工作面走向長(zhǎng)300 m,傾斜長(zhǎng)130 m,煤厚8.3 m,煤層傾向15°~18°,自然發(fā)火期6個(gè)月,屬Ⅰ類發(fā)火煤層,絕對(duì)瓦斯涌出量為4~5 m3/min,工作面配風(fēng)640 m3/min。巷道布置為集中石門聯(lián)合布置,工作面入風(fēng)為機(jī)道二石門一返上和二返上2條巷道,回風(fēng)為總排石門和北一石門2條巷道,采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械放頂煤,于2002年7月10日正式開采。

2　事故發(fā)生經(jīng)過

2003年2月30日4:00,綜采一隊(duì)工作面下部14~15組架子軟幫發(fā)現(xiàn)明火,當(dāng)時(shí)用防塵水管直接滅火,現(xiàn)場(chǎng)放出50 t巖石,巖溫70℃以上,并消除了高溫隱患。之后采取在工作面布置鉆孔,向高頂及軟幫注水充灰,工作面軟幫不放,硬幫正常推進(jìn)方式,維持了綜一隊(duì)工作面的正常生產(chǎn)。

3　滅火方案的提出及處理經(jīng)過綜采一隊(duì)發(fā)火后,集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)、救護(hù)大隊(duì)、通風(fēng)處等有關(guān)人員立即趕赴礦井,成立了興安礦滅火指揮部,經(jīng)研究制定了2種滅火方案:方案Ⅰ:直接滅火。

(1)保證原通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)不變,利用水管直接撲滅工作面明火,除打鉆滅火人員和救護(hù)隊(duì)人員外,其他人員全部撤離工作面。

(2)在總排石門布置鉆孔向采空區(qū)打鉆,注灰充砂。

方案Ⅱ:綜合滅火。

(1)先將入風(fēng)機(jī)道二石門二返上和回風(fēng)總排石門封閉,使綜一隊(duì)工作面形成一返上入風(fēng)和北一石門回風(fēng),通風(fēng)系統(tǒng)由原兩入兩回變成一入一回,由于對(duì)正常系統(tǒng)沒有太大影響,不管是否封閉工作面,這項(xiàng)工作可提前進(jìn)行。如需封閉也可減少一半工作量。

(2)采用同時(shí)封閉方法在入風(fēng)一返上和北一石門施工板閉將火區(qū)徹底隔絕。

(3)加固嚴(yán)密各道密閉,防止漏風(fēng),繼續(xù)利用鉆孔向采空區(qū)充砂灌漿滅火。

2月28日上午,實(shí)施方案Ⅰ:繼續(xù)進(jìn)行打鉆、注水、充灰工作。并完成了對(duì)機(jī)道二石門二返上和總排石門施工料石閉永久封閉工作。但是到了下午3:00,綜一隊(duì)火勢(shì)進(jìn)一步惡化,上出口又一次噴火,并引燃了回風(fēng)巷的木棚,造成北一石門濃煙滾滾。經(jīng)救護(hù)隊(duì)對(duì)北一石門探查,進(jìn)入130 m巷道全是濃煙(強(qiáng)烈刺眼),檢測(cè)氣體情況是:CH4濃度6%、CO2濃度1.5%、CO濃度8 000×10-6,溫度40℃。回風(fēng)巷探完后又沿機(jī)道進(jìn)入,發(fā)現(xiàn)工作面30 m以上有多處明火,火勢(shì)已經(jīng)很難控制,直接滅火已沒有可能。于是指揮部決定采取方案Ⅱ:封閉火區(qū),進(jìn)行綜合滅火。由于火勢(shì)發(fā)展迅速,北一石門已出現(xiàn)高溫濃煙,決定用板閉先封入風(fēng)側(cè),待火區(qū)穩(wěn)定后再施工回風(fēng)側(cè)密閉。為掌握火區(qū)內(nèi)氣體變化情況,做到安全封閉火區(qū),又采取如下措施對(duì)火區(qū)進(jìn)行觀測(cè):①在北一石門和地面煤泥池井接設(shè)束管,利用救護(hù)隊(duì)束管監(jiān)測(cè)車微機(jī)來監(jiān)測(cè)氣體變化情況(地面煤泥井已報(bào)廢,但和采空區(qū)相透,而且CO濃度已達(dá)到5 000×10-6以上),在觀測(cè)火區(qū)氣體不出現(xiàn)異常情況下,實(shí)施火區(qū)封閉工作;②對(duì)北一石門和煤泥池井氣體進(jìn)行人工觀測(cè),每2 h取樣化驗(yàn)分析1次,每班對(duì)井下進(jìn)行一次測(cè)風(fēng);③根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果和觀測(cè)數(shù)據(jù),繪制火區(qū)氣體變化曲線,用于指導(dǎo)救災(zāi)工作。3月1日北一石門CO濃度高達(dá)1%,說明火勢(shì)還在發(fā)展,但CH4濃度為2%,上升速度不快,指揮部決定抓住時(shí)機(jī)立即實(shí)施封閉工作,對(duì)機(jī)道二石門一返上進(jìn)行臨時(shí)封閉,隔斷火區(qū)入風(fēng)。15:00許,封閉工作結(jié)束,人員撤離了現(xiàn)場(chǎng)。3月2日11:30,救護(hù)隊(duì)準(zhǔn)備加固一、二返上密閉時(shí),發(fā)現(xiàn)密閉已不存在,只看見少量零散碎石和碎板,火區(qū)內(nèi)發(fā)生了第一次瓦斯爆炸。造成通風(fēng)設(shè)施損壞,綜一隊(duì)回風(fēng)巷冒頂。為控制火勢(shì),當(dāng)日晚10:00,指揮部決定不封一、二返上,退回機(jī)道二石門施工一道臨時(shí)板閉(封閉地點(diǎn)圍巖狀態(tài)好)隔絕火區(qū)。于晚11:30,板閉施工完,人員撤離。第二天上午,救護(hù)隊(duì)進(jìn)入檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)板閉再次被摧毀,火區(qū)內(nèi)發(fā)生了第二次瓦斯爆炸,從觀測(cè)記錄和氣體變化曲線看,此次爆炸是在板閉打完4 h后發(fā)生的。

通過火區(qū)內(nèi)發(fā)生的兩次爆炸可以看出,采空區(qū)內(nèi)瓦斯涌出量較大,而且火勢(shì)還在發(fā)展,火區(qū)不穩(wěn)定,這種情況下一但封閉,火區(qū)內(nèi)瓦斯就會(huì)急劇上升達(dá)到爆炸界限發(fā)生爆炸。因此,指揮部決定把控爆、防爆放在救災(zāi)第一位。根據(jù)井下運(yùn)料困難等實(shí)際情況,如果靠碼放防爆砂袋來控爆,工作量大,需要作業(yè)人員多,施工過程中危險(xiǎn)性大,尤其是在封堵防爆墻時(shí)易造成人員傷亡事故。而利用充砂隔爆手段,在機(jī)道二石門,總排石門和北一石門的一段巷道施工砂薄子閉(濾水存砂子),利用灌漿管路,將閉內(nèi)充滿砂子,形成3處8~10 m長(zhǎng)的砂段隔爆墻用于防爆,最后施工永久密閉隔絕封閉火區(qū)。砂段隔爆墻的形成。分為4個(gè)步驟:第一步:施工兩道砂薄子閉,間距8~10 m,把充砂管路吊在閉中間高頂處,為保證巷道流經(jīng)一定風(fēng)量,兩道砂薄子閉要留0.5~1 m2斷面的風(fēng)窗。第二步:砂薄子閉施工完后,利用灌漿管路進(jìn)行充砂,留1~2人觀察充砂情況,當(dāng)砂子達(dá)到風(fēng)窗高度時(shí),停止充砂。第三步:堵風(fēng)量窗,提前將釘在一起的0.5~1 m2的木板放置在閉前,需要封堵時(shí),迅速將風(fēng)量窗堵嚴(yán),人員撤離。第四步:再次充砂,直至將閉內(nèi)充滿,形成一個(gè)整體砂段隔爆墻。

為保證在施工砂薄子閉期間,井下作業(yè)人員安全,采用了通風(fēng)控制和氣體綜合觀測(cè)技術(shù):①保證火區(qū)經(jīng)過一定的風(fēng)量,確?；饏^(qū)內(nèi)瓦斯不積聚,經(jīng)計(jì)算砂薄子閉距頂板留0.6 m×1 m的風(fēng)窗就可以使進(jìn)入火區(qū)的風(fēng)量不低于80 m3/min;②設(shè)置專人修復(fù)3處風(fēng)門,沒有指揮部命令不得隨意開關(guān);③利用束管監(jiān)測(cè)車連續(xù)觀測(cè)、色譜儀每2 h化驗(yàn)分析和人工檢測(cè)相結(jié)合綜合觀測(cè)技術(shù),對(duì)綜一隊(duì)回風(fēng)氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè),掌握火區(qū)內(nèi)氣體變化情況用于指導(dǎo)救災(zāi)。施工期間設(shè)專人檢查作業(yè)點(diǎn)氣體情況,發(fā)現(xiàn)有異常時(shí)立即撤人。

按照指揮部的要求,救護(hù)隊(duì)首先施工機(jī)道二石門砂薄子閉,當(dāng)進(jìn)行到第三步驟,風(fēng)量窗堵完后人員撤離時(shí),感覺有氣浪沖擊,隨后砂塵飛揚(yáng),將施工人員帽斗吹掉,現(xiàn)場(chǎng)人員眼前一片模糊。火區(qū)內(nèi)發(fā)生了第三次爆炸。但威力大大減弱,沒有造成人員受傷。之后,救災(zāi)人員又對(duì)砂薄子閉風(fēng)窗進(jìn)行了封堵,直至閉內(nèi)砂子充滿,火區(qū)內(nèi)又發(fā)生了3次爆炸,但由于閉內(nèi)砂子起到了隔爆作用,砂薄子閉抵抗住子4次瓦斯爆炸沖擊,沒有遭到破壞,起到了隔爆作用,使入風(fēng)機(jī)道二石門得到了徹底封閉。經(jīng)過幾天的觀測(cè),火區(qū)內(nèi)沒有再發(fā)生瓦斯爆炸。之后又對(duì)總排石門和北一石門施工砂薄子閉,形成了三處砂段隔爆墻,最后又進(jìn)行了永久封閉,使火區(qū)得到徹底隔絕,達(dá)到了安全封閉火區(qū)的目的。

4　處理事故特點(diǎn)及效果評(píng)價(jià)

(1)運(yùn)用通風(fēng)控制技術(shù)。高瓦斯礦井發(fā)生火災(zāi),風(fēng)流控制非常重要,如果供風(fēng)量過大,會(huì)造成火勢(shì)加大,增加救災(zāi)難度,如果供風(fēng)量過小,會(huì)造成瓦斯積聚,引起爆炸。因此,火災(zāi)時(shí)期,通風(fēng)管理非常重要,工作面配風(fēng)量也很難掌握。在處理綜一隊(duì)火災(zāi)初期,沒有進(jìn)行縮風(fēng),結(jié)果造成火勢(shì)增大,之后采取隔絕供氧實(shí)施封閉方案,封閉2次,火區(qū)內(nèi)爆炸2次。最后指揮部決定以瓦斯不積聚為前提,進(jìn)行調(diào)風(fēng)、縮風(fēng),待通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定后再施工砂薄子閉,結(jié)果控制住了火區(qū)爆炸。

(2)利用束管監(jiān)測(cè)車、色譜儀和繪制氣體變化曲線等綜合觀測(cè)技術(shù),掌握火區(qū)內(nèi)氣體變化情況,用于指導(dǎo)救災(zāi)?；饏^(qū)內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸,尤其是發(fā)生瓦斯連續(xù)爆炸,救災(zāi)人員進(jìn)入災(zāi)區(qū)時(shí)機(jī)非常關(guān)鍵,也很難確定。即使明確知道每次爆炸的時(shí)間和爆炸的威力,利用爆炸間隙和爆炸威力小進(jìn)入災(zāi)區(qū)也沒有科學(xué)依據(jù),只能做為救災(zāi)參考,因?yàn)榛饏^(qū)內(nèi)由于燃燒在不斷變化,造成爆炸的不確定因素太多,是沒有規(guī)律可循的。但是可以通過觀測(cè)火區(qū)內(nèi)氣體變化,掌握火區(qū)內(nèi)真實(shí)數(shù)據(jù),用于指導(dǎo)各項(xiàng)救災(zāi)工作的實(shí)施。

鶴礦集團(tuán)救護(hù)隊(duì)已處理過多起火區(qū)內(nèi)爆炸事故,利用觀測(cè)手段指導(dǎo)救災(zāi)有很多成功的戰(zhàn)例。綜一隊(duì)火區(qū)發(fā)生爆炸后,利用束管監(jiān)測(cè)車對(duì)火區(qū)內(nèi)氣體進(jìn)行24 h連續(xù)觀測(cè),每2 h采集氣樣利用色譜儀進(jìn)行化驗(yàn)分析和人工檢測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合,整理數(shù)據(jù)繪制CH4、CO2、CO、O2等濃度變化曲線。當(dāng)瓦斯曲線陡時(shí),預(yù)示有爆炸危險(xiǎn)禁止人員進(jìn)入災(zāi)區(qū)。而在通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、通風(fēng)設(shè)施、風(fēng)量穩(wěn)定、氣體曲線平緩時(shí),預(yù)示火區(qū)穩(wěn)定,可以實(shí)施作業(yè)。

(3)充砂防爆和碼放砂袋防爆的比較。封閉有爆炸危險(xiǎn)火區(qū)時(shí),首先要考慮控爆、防爆問題。一般情況下,都要采用先施工防爆墻,然后在防爆墻的掩護(hù)下施工永久密閉。如果不采取防爆措施進(jìn)行封閉,勢(shì)必會(huì)造成密閉被摧毀,人員傷亡的后果,并給下一步救災(zāi)增加難度,這方面的教訓(xùn)已有很多例子。而施工防爆墻靠碼放砂袋或黃土袋來完成,由于受運(yùn)料、巷道環(huán)境等條件的限制,施工防爆墻需要大量人力,作業(yè)時(shí)間也較長(zhǎng),而且在封堵防爆墻過程中易發(fā)生瓦斯爆炸,威脅救災(zāi)人員安全,在安全上沒有保證。處理綜一隊(duì)火區(qū)時(shí),我們采用了施工砂薄子閉進(jìn)行充砂隔爆的方法,最后達(dá)到了安全封閉火區(qū)的目的,和碼放砂袋隔爆相比,充砂隔爆有以下優(yōu)點(diǎn):①安全程度高,施工砂薄子閉操作簡(jiǎn)單,利用地面管路進(jìn)行充砂,充砂期間,井下沒有作業(yè)人員;②充填效果好,砂子易于充填,且均勻分布巷道各個(gè)空隙,形成整個(gè)8~10 m長(zhǎng)的砂堆,沒有薄弱點(diǎn);③充填體積大,充填時(shí)間短,碼放砂袋6 m2斷面共需要砂袋約1 500個(gè),最大充填體積30 m3,而用管路充填8m長(zhǎng),6 m2斷面巷道充填體積達(dá)48 m3,需1個(gè)小班就能完成。

5　發(fā)火原因分析

(1)三水平北六A(18#層)一區(qū)一段上覆17#層已采區(qū),回采結(jié)束后沒有采取預(yù)防灌漿,上下巷道也沒有采取充填隔絕處理,而僅對(duì)各石門進(jìn)行永久封閉。在開采下部時(shí),已采區(qū)受地質(zhì)壓力、采動(dòng)的影響,密閉遭到破壞,也無(wú)法觀測(cè),造成向采空區(qū)漏風(fēng),采空區(qū)內(nèi)留有浮煤形成發(fā)火。

(2)17#層采空區(qū)與回風(fēng)巷連通,回風(fēng)巷與地面報(bào)廢的煤泥池井連通,長(zhǎng)期漏風(fēng)供氧,而回風(fēng)巷與煤泥池井沒有采取相應(yīng)的封堵措施,也導(dǎo)致了已采區(qū)發(fā)火。

(3)三水平北18#層與北17#層一區(qū)三段層間距平均20 m,綜采放頂煤采高10 m,由此與17#層

已采區(qū)導(dǎo)通,17#層發(fā)火后,火通過冒落區(qū)燃燒到18#綜一隊(duì)采空區(qū)引燃綜一隊(duì)軟幫遺煤,導(dǎo)致綜二隊(duì)發(fā)火。

6　幾點(diǎn)體會(huì)

(1)高瓦斯易發(fā)火礦井,必須加強(qiáng)防火工作管理,健全和完善井下防滅火系統(tǒng),認(rèn)真開展好預(yù)防性灌漿工作。采后封閉要嚴(yán)密,并加強(qiáng)檢查和氣體觀測(cè),應(yīng)充分發(fā)揮束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用,發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理,防止隱患升級(jí)。報(bào)廢巷道要做充填處理,防止向采空區(qū)漏風(fēng)。

(2)采空區(qū)發(fā)火后,由于火源點(diǎn)不明確,應(yīng)根據(jù)發(fā)火實(shí)際情況決定是直接滅火還是封閉火區(qū),一般情況下都采用封閉方法處理火區(qū),而高瓦斯礦井火區(qū)封閉則要首先考慮防爆、控爆問題,只有先施工防爆墻,在防爆墻的掩護(hù)下才能封閉火區(qū)。然后采取打鉆灌漿進(jìn)行滅火,如果一味強(qiáng)調(diào)直接滅火,將會(huì)貽誤時(shí)機(jī),導(dǎo)致火勢(shì)增大,增加救災(zāi)難度。

(3)利用充砂隔爆處理瓦斯連續(xù)爆炸,已取得了較好的效果,它的隔爆和抗沖擊性是普通防爆墻無(wú)法替代的,在沒有先進(jìn)的控爆技術(shù)裝備情況下,不失為一種有效的手段。今后應(yīng)繼續(xù)推廣應(yīng)用火區(qū)惰化技術(shù),向火區(qū)注入惰氣或氮?dú)?使火區(qū)失去爆炸性,這是根本防治火區(qū)爆炸的有效手段。而且液氮滅火經(jīng)實(shí)際應(yīng)用已取得了良好的效果,有條件的礦井應(yīng)加大投入,建立注氮滅火系統(tǒng)。

(4)火區(qū)封閉必須要嚴(yán)密,密閉位置要選擇建在圍巖條件好的巷道中,如果漏風(fēng)供氧,最易引起瓦斯爆炸。另外,要慎重選擇火區(qū)封閉順序,處理綜一隊(duì)火區(qū)時(shí),最初制定封閉火區(qū)順序是同時(shí)封閉,由于綜一隊(duì)回風(fēng)巷已出現(xiàn)高溫濃煙,很難做到同時(shí)封閉,因此采用了先封入風(fēng)側(cè)防爆墻,經(jīng)過充砂隔爆,抵抗住了瓦斯爆炸沖擊,經(jīng)觀測(cè)火區(qū)不再發(fā)生爆炸后,最后封閉回風(fēng)側(cè),將火區(qū)完全封閉。

(5)救護(hù)隊(duì)掌握多種技能有利于提高救災(zāi)效率。在處理綜一隊(duì)火區(qū)時(shí),根據(jù)井下巷道特點(diǎn)及救災(zāi)需要,救護(hù)隊(duì)施工了各種密閉。如板閉、料石密閉、支盒子閉和砂薄子閉。每一次都能按要求保質(zhì)保量完成,尤其是火區(qū)發(fā)生爆炸后,在礦方人員有懼怕心里的情況下,救護(hù)指戰(zhàn)員沖鋒在前,獨(dú)立完成了測(cè)風(fēng)和觀測(cè)工作。為指揮部提供了可靠的數(shù)據(jù)。并在高溫濃煙區(qū)進(jìn)行了接管子、開電機(jī)車運(yùn)料等工作,使救災(zāi)工作順利進(jìn)行,提高了救災(zāi)效率。這充分說明了救護(hù)隊(duì)在平時(shí)抓管理和開展各種訓(xùn)練工作中已經(jīng)奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　作者簡(jiǎn)介:李榮亮(1969-),男,吉林扶余人,1990年畢業(yè)于黑龍江礦業(yè)學(xué)院,現(xiàn)在鶴崗區(qū)域礦山救護(hù)大隊(duì)任總工程師。