1 概述
大峰礦羊齒采區位于汝箕溝礦區大峰井田大峰采區和中槽采區之間。北以輔Ⅱ勘探線為界,南以X1勘探線為界,南北間距1400m。東以火區為界,西以羊齒一期工程采止線為界,東西方向寬300~600m,面積0.6km2。可采煤層有二1、二2、三33個煤層,其中二1層煤厚4.2m;二2層煤厚9.8m;二3層煤厚3.5m,其頂底板均為細砂巖。二1~二2層煤間距30m;二2~二3層煤間距為2m。
羊齒采區相對瓦斯涌出量15.49m3/t,為高瓦斯礦井。礦井邊界有大面積火區。煤層頂底板堅硬,采后垮落不實,造成塌陷區漏風。煤質為高變質無煙煤,含水量極少。
羊齒采區于1988年8月15日,建成投產,設計生產能力為15萬t/a,服務年限為29a。采區沿走向劃分7個條帶。采用煤層平峒一上、下山開拓;工作面沿傾斜布置;采煤方法為傾斜長壁下行分層,金屬網假頂采煤法,全部垮落法管理頂板。礦井采用中央壓入式通風方式。截止1996年2月,二1層煤已經全部采完,采掘工作面相繼轉移到二2、二3煤層中。
2 火災概況
2.1 火區位置、范圍
1994年羊齒采區在按設計沿二3層煤頂板掘井I條帶總回風巷時,工作面掘至300m處發現煤壁發熱,巷道中溫度升高,最高溫度為28℃,通過打鉆孔探明工作面接近礦井邊界火區。經研究決定,自工作面迎頭后退65m構筑了紅磚(厚1m)-黃土(厚2m)-紅磚(厚1m)的防火墻,按火區管理有關規定進行管理。日常對防火墻內外空氣成分、濃度、空氣溫度及防火墻體檢查均未發現異常。2月22日上午10:00,防火墻上部突然出現了0.2m×0.3m范圍的明火,風助火勢,火災面積迅速擴大,到下午5:00,救災人員入井撲救時,已形成5m×2m范圍的熊熊燃燒大火。
2.2 火災原因分析
火災發生后,引起了局、礦各級領導的高度重視,接到匯報后,有關領導立即趕赴災區成立了救災指揮部,經救護人員入井對I總回風巷通風、氣體含量、溫度、頂板等情況檢查,報告火情,指揮部成員共同分析,一致判斷火災是井田東部豁口火區侵入井田沿上部二2層煤燃燒到二3層煤,實屬外源火災。
3 滅火措施
3.1 直接滅火
由救護隊員配帶氧氣呼吸器沿進風流方向進入火災地點,利用綜合防塵管路水源直接滅火。
該方法在實施前,我們考慮到由于火勢較大,強力水流射向火源,水與火接觸后會立即生成大量水蒸氣,彌漫整個回風巷道,為了避免生成的大量水蒸氣和煤碴飛濺傷害滅火人員,防止水在高溫作用下分解成H2和CO(水煤汽)與巷道風流中的CH4、CO、CO2形成爆炸性混合氣體,在實施過程中,我們制定并采取了以下措施:
(1)撤出井下所有作業人員,在井口20m外設警戒,嚴禁非滅火人員入井。
(2)根據火災發生在回風巷道中距礦井總回風井口通風路線僅有300m的具體情況,決定保持礦井通風系統不變,維護I總回風巷原風向。
(3)切斷I總回風巷及總回風巷內電氣設備的電源。
(4)始終保持為礦井綜合防塵管路提供水源的地表山峰上100m3高位水池盛滿水。
(5)為了防止火風壓造成風流逆轉,6名救護隊員到達井下后,1名負責指揮滅火,1名協助察看安全隱患。1名專門檢查瓦斯和煤塵,觀測災區氣體和風流變化,其他3名隊員按前、中、后的順序保持2m的間隔距離排成一行,站在距火源外圍5m的I條帶一次改造巷中,每人手持一根與井下綜合防塵管路相連通的長3m、Φ15mm鋼管,從火源外圍逐漸向火源中心噴射高壓水流。
3.2 隔絕滅火
(1)封閉火源點。我們做了以下工作:①明火熄滅后,看到火源點形成了長5m,寬3m,高2m的空洞,經過空洞內有害氣體濃度檢查,發現洞內CH4為4%;CO2為0.6%,CO為0.1%,高頂處CH4為6%;火源點前后巷道頂板壓力增大,金屬棚子支護變形嚴重,危及滅火人員的安全,對該空洞及時進行了處理。②對燃燒的空洞我們采用砂石、紅磚、黃土進行充填封閉。充填時采用高壓水射流形成的扇面不停地對空洞從里向外掃射,及時排除了空洞內積聚的瓦斯,消除了瓦斯災害隱患,確保了安全。③對I條帶總回風巷一次改造巷采用摩擦式金屬支柱加強支護,從根本上杜絕了巷道垮落、發生風流短路及滅火人員傷亡的事故隱患。④對火源點范圍及其前后10m的巷道頂、底、幫噴射了200cm厚的水泥砂漿,對火源點進行了完全封閉。
(2)隔離火區。為了盡快創造有利的滅火條件,擺脫火災的影響,恢復生產工藝,在距發火點60m的I總回風巷平巷段內開口掘進了134m進行二次改造,完善了礦井新的通風系統,使火區與井下采掘工作面隔離,保證了進一步滅火工作與正常生產同時進行,互不影響。
3.3 阻隔滅火
根據具體情況,確定了封閉火區巷道順序,實現阻隔滅火。具體做法:
(1)在I總回風巷與1221采煤工作面風巷的聯絡巷口構筑1#防火墻,聯絡巷內采用黃土進行了充填。
(2)對I總回風巷一次改造巷57m斜巷段,10m平巷段采用黃土進行了充填。
(3)在距I總回風巷一次改造巷口間距10m處用紅磚水泥砂漿砌筑了厚度為1m的3#防火墻。至此,使火區與礦井徹底隔絕。
3.4 聯合滅火
火區隔絕后,為了防止死灰復燃,火區繼續蔓延,又采用聯合滅火方法。
(1)由于羊齒采區地表山高坡陡,從地表無法施工滅火灌漿鉆孔,在井下I總回風巷平巷段內從巷道頂板開口以一定的方位和仰角向火區范圍設計施工了8個灌漿滅火鉆孔。為了防止在灌漿過程中出現鉆孔垮落現象,保證從火區中抽取測定的有害氣體濃度數據真實準確,鉆孔形成后,在鉆孔內布置了嚴密銜接的Φ30mm的無縫鋼管作套管,地面黃土經過網篩篩選后運至井下。在泥漿池中攪拌成泥漿,用泥漿泵通過鉆孔向火區灌漿,充分利用經火區過濾滲入I配風巷的積水,實現灌漿用水的閉路循環,陸續灌漿7個月,累計向火區灌入泥漿量1380m3,灌入黃土230m3。
(2)盡管礦井通風方式為壓入式,經對灌漿鉆孔內外壓差觀測,鉆孔內的空氣壓力均高于I總回風巷空氣壓力20~60Pa,為防止火區復燃向礦井蔓延,采用改變通風系統的方法,使I總回風巷風流反向;在I總回風巷內安設局部通風機,提高I總回風巷的空氣壓力,使火區與I總因風巷道內的空氣壓力趨于平衡,促使火區逐漸熄滅,同時也保證了打鉆灌漿作業人員所需風量的供給。
4 火區檢測
(1)為了進一步探明I總回風巷火區的情況,又分別向已徹底封閉的I總回風巷火區內施工了9#、10#、11#3個探查鉆孔。鉆孔內布設了嚴密銜接的無縫鋼管,用于測定火區內空氣成分、壓差和空氣溫度。
(2)將9#、10#、11#3個鉆孔內無縫鋼管端頭各安設一個帶水針的10mm的小探測孔,利用壓差計、瓦檢器、CO抽氣筒,實現對火區內空氣成分、濃度的測定;各安設一個30mm的大探測孔,利用瓦斯探杖、軟細膠管、溫度計伸入鉆孔內實現對火區空氣溫度的測定。
(3)通過每天三班對9#、10#、11#鉆孔內CH4、CO2、CO濃度、空氣溫度檢查,查得鉆孔內最大CH4為0.5%,CO2為0.1%。CO為0,空氣溫度與其它井巷溫度相同,證實火區穩定。
(4)火區穩定后,回收了局部通風機、風筒,停止向3#防火墻前I總回風巷供風,對距3#防火墻前20m的I總回風巷平巷段進行了封閉,構筑4#防火墻、以減少向I總回風巷火區供氧,把9#、10#、11#鉆孔仍然用無縫鋼管嚴密銜接,從4#防火墻引出,繼續對火區實施檢測,經過1a的檢測,測定結果顯示火區內的空氣溫度為17℃,O2濃度為3%,CO為0,火區的出水溫度為10℃,以上4項指標一直持續穩定,根據《煤礦安全規程》第248條規定,認為火區已熄滅。
5 幾點體會
(1)礦井在生產過程中,防滅火檢查地點必須全面到位,采煤工作面上隅角、掘進工作面冒落的高頂處、密閉內外、防火墻內外的空氣溫度,煤壁高溫,CH4、CO2、CO、O2濃度的定期檢查必須認真仔細,做到檢測內容齊全、數據準確、記錄入檔保管、定期分析,發現異常要及時查明原因,采取措施進行處理。
(2)發現礦井某處有發火征兆,主管礦井通風技術工作的專業人員必須會同通風區隊長、礦總工程師深入井下,認真檢查實測空氣成分、溫度,做好記錄,共同研究制定防火措施,不惜代價及早安排人員、資金,現場督導防火工程的實施,杜絕火災發生。
(3)井下一旦出現明火,救災指揮部成員必須保持清醒的頭腦,冷靜思索,正確分析判斷火災的地點、原因、性質、波及范圍,并制定出切合實際的滅火技術方案。
(4)滅火技術方案在救災指揮部統一指揮實施過程中,參加救災的所有人員,必須服從領導命令,一切行動聽從領導指揮,各部門要團結協作,密切配合,各負其責,確保工程質量,使滅火工作在穩步中進行。