雷忠青

(同煤集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,山西大同 037003)

煤礦安全瓦斯火災(zāi)預(yù)防問題*

雷忠青

(同煤集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,山西大同 037003)

社會(huì)的發(fā)展離不開煤礦的開采,而在煤礦的開采過程中,采礦過程中的安全安全也是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題。在煤礦開采的過程中安全的最大威脅就是“一通三防”事故,結(jié)合切身的工作經(jīng)驗(yàn),主要從防瓦斯、防火災(zāi)的方面簡(jiǎn)單介紹了煤礦安全的防御問題。

煤礦;防瓦斯;防火

0 引 言

日常生活中,瓦斯及火災(zāi)是威脅公共安全及個(gè)人生命財(cái)產(chǎn)安全的主要災(zāi)害之一。在煤礦生產(chǎn)中,礦井內(nèi)瓦斯的濃度及火災(zāi)同樣是煤礦企業(yè)安全發(fā)展的一大問題。如何解決煤礦生產(chǎn)工作中的安全問題也是相關(guān)管理者需要認(rèn)真分析的一個(gè)重要問題。

1 礦井火災(zāi)的危害

1.1 人員傷亡

當(dāng)煤礦井內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后,由于煤礦本身的特點(diǎn),有足夠的可燃物,同時(shí)當(dāng)燃燒不完全時(shí)還會(huì)釋放出大量的有毒氣體,除此之外,最直接的損害就是火災(zāi)所引發(fā)的爆炸事故還會(huì)對(duì)工作人員以及機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重的損傷。

1.2 礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張

當(dāng)采礦區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí),尤其在煤柱里的內(nèi)因火災(zāi),通常情況下這樣的狀況在短期內(nèi)難以控制和消除的。發(fā)生這種情況時(shí)許多礦井都會(huì)采取閉火區(qū)的處理方法,這樣會(huì)導(dǎo)致大量的煤炭?jī)鼋Y(jié),從未致使礦井的生產(chǎn)接續(xù)緊張,而如果該企業(yè)又出現(xiàn)企業(yè)資金緊張的情況,那么這種封閉就很有可能導(dǎo)致全礦停產(chǎn)。

1.3 巨大的經(jīng)濟(jì)損失

煤礦開采本身的盈利方式就是以出售礦產(chǎn)資源進(jìn)行盈利,煤炭本身也屬于易燃物,一旦礦井發(fā)生火災(zāi),火情是很難控制的,火勢(shì)會(huì)發(fā)展的非常迅猛,這樣不僅是對(duì)開采的煤礦資源的一個(gè)浪費(fèi),同時(shí)還會(huì)危及到開采煤礦所需要的設(shè)備,許多設(shè)備在高溫下會(huì)失去原有的功能,也有可能全部報(bào)廢。資源的白白浪費(fèi)以及設(shè)備的維修或者是重新夠買,都會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。給資金鏈帶來(lái)超負(fù)荷的壓力。

1.4 污染環(huán)境

如果礦井內(nèi)發(fā)生火災(zāi),難以避免的會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可挽回的污染。礦井本身的特點(diǎn)就是可燃物足量并且摻雜著各種元素,然而礦井內(nèi)的空間是有限的,這樣就會(huì)導(dǎo)致在可燃物充足的的情況下,空氣十分有限,就會(huì)造成大量的礦物質(zhì)進(jìn)行不完全燃燒,而不完全燃燒所產(chǎn)生的物質(zhì)是會(huì)對(duì)環(huán)境造成很嚴(yán)重的污染,甚至?xí)a(chǎn)出許多對(duì)人體十分有害的物質(zhì),對(duì)環(huán)境造成巨大的壓力,最終加重了各種全球性問題,例如溫室效、應(yīng)酸雨等[1]。

2 礦井火災(zāi)發(fā)生的基本要素

要討論如何預(yù)防火災(zāi),就要先考慮到礦井內(nèi)要火災(zāi)所需要具備的一些基本要素。導(dǎo)致礦井火災(zāi)發(fā)生的要素與其他能燃燒的物質(zhì)一樣為三要素:熱源、可燃物、空氣。

說道預(yù)防措施,要先考慮到礦井火災(zāi)發(fā)生的基本要素。和所有的物質(zhì)燃燒一樣,導(dǎo)致礦井火災(zāi)發(fā)生的三個(gè)基本要素為:熱源、可燃物和空氣。

(1)熱源。雖然物質(zhì)是不一樣的,但是所有物質(zhì)都有一個(gè)著火點(diǎn),然而當(dāng)溫度達(dá)到這個(gè)著火點(diǎn)時(shí),就會(huì)使該物質(zhì)燃燒。煤礦也一樣,當(dāng)溫度達(dá)到它的著火點(diǎn)時(shí),就會(huì)發(fā)生燃燒現(xiàn)象,就會(huì)引起火災(zāi)。

(2)可燃物。當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)就會(huì)發(fā)生燃燒現(xiàn)象的物體叫做可燃物,煤礦也是一種可燃物,他也有自己的一個(gè)可燃點(diǎn)。

(3)空氣。燃燒實(shí)際上就是一種劇烈的氧化現(xiàn)象,所有的燃燒基本上都少不了空氣這一要素,更直接一點(diǎn),所有的燃燒都少不了氧氣的參與。

火災(zāi)的三個(gè)要素必須同時(shí)存在時(shí),并且達(dá)到一定的數(shù)量,才能引起礦井的火災(zāi),三個(gè)要素缺一不可。氧化反應(yīng)的同時(shí)也會(huì)放出大量的熱量,而大量的熱量又會(huì)使溫度達(dá)到一些物質(zhì)的著火點(diǎn),這樣就會(huì)形成一個(gè)惡性循環(huán),因?yàn)槊旱V火災(zāi)的預(yù)防應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待。

3 外因火災(zāi)防治的技術(shù)途徑

外因火災(zāi)是由于礦井外部的一些火源所引起的煤礦火災(zāi)。外因火災(zāi)的發(fā)生一般情況下都是比較突然的,同時(shí)還常常伴隨著大量的高溫粉塵煙霧以及許多對(duì)人體以及對(duì)自然有害的有毒氣體,如果在處理過程中拖延時(shí)間較長(zhǎng)或者處理不當(dāng)?shù)脑捑蜁?huì)引起更嚴(yán)重的事故,如引起瓦斯的爆炸、大量的粉塵以及人員和設(shè)備的損害。由礦上的實(shí)際情況來(lái)看對(duì)于外因火災(zāi)的預(yù)防的技術(shù)和途徑主要有兩個(gè)方面:一是防止火災(zāi)產(chǎn)生;二是對(duì)已經(jīng)發(fā)生的火災(zāi)如何能減小其擴(kuò)大,竟可能的降低火災(zāi)所引起的損失[2]。

3.1 預(yù)防外因火災(zāi)產(chǎn)生的措施

火災(zāi)發(fā)生的要素有三:著火點(diǎn)、燃燒物、空氣。然而煤礦本身就是一種可燃物,這是無(wú)法避免的;同時(shí)不管是空氣的流通所需要的硬件環(huán)境還是工作人員的正常生理代謝,都無(wú)法離開空氣而單獨(dú)進(jìn)行;因此火災(zāi)的預(yù)防主要是從著火點(diǎn)來(lái)拓展的。因此就要盡量防止高溫?zé)嵩吹漠a(chǎn)生和存在。對(duì)那些在運(yùn)作過程中容易產(chǎn)生大量的熱量的設(shè)備、熱源和潛在的火源進(jìn)行合理的管理,不但要預(yù)防明火更多的要注意因?yàn)槟Σ?、打滑以及一些超?fù)荷的運(yùn)作而產(chǎn)生的火花。

3.2 預(yù)防外因火災(zāi)蔓延

然而火災(zāi)的產(chǎn)生無(wú)法控制已經(jīng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),我們就要盡量去控制火情,降低火災(zāi)的擴(kuò)大和蔓延。如果火災(zāi)盡量利用已有的防火設(shè)施將火情控制在最小的范圍,然后對(duì)已發(fā)生火災(zāi)的部分進(jìn)行熄火。這就要求在日常工作中就要做好應(yīng)急工作,合理的建立一些消防材料庫(kù)將一些防火設(shè)施安頓在最便于使用的地方,定期的對(duì)其進(jìn)行可用性的檢查,保持其良好的狀態(tài)便于快速使用;合理的在地面副井井口房附近設(shè)置消防水池,必須保證水池的有效性,水池的容積可以按照下一次如若發(fā)生火災(zāi)的全部用水量進(jìn)行計(jì)算[3]。

4 內(nèi)因火災(zāi)防治的技術(shù)途徑

煤礦火災(zāi)發(fā)生條件:①具有自然傾向性的煤呈破碎狀態(tài)并集中堆積在一起;②通風(fēng)設(shè)備完善供氧能力高;③環(huán)境易于蓄熱容易造成;④維持煤和氧化過程不斷發(fā)展的時(shí)間。要形成內(nèi)因火災(zāi),以上四個(gè)條件缺一不可,將其中的一個(gè)或者兩個(gè)甚至全部條件,就可以很有效的防治自然。但是內(nèi)因火災(zāi)的防治比較復(fù)雜,根據(jù)火災(zāi)發(fā)證的機(jī)理和條件,通常從開采技術(shù)、通風(fēng)措施等方面來(lái)進(jìn)行火災(zāi)的防治。

4.1 開拓開采技術(shù)預(yù)防自燃發(fā)火的措施

要對(duì)采區(qū)進(jìn)行合理的布置,不斷提高煤礦的回采率,減少丟煤或者不丟煤,也就是破壞內(nèi)因火災(zāi)發(fā)生的四個(gè)條件中的第一條。對(duì)空氣的流入進(jìn)行限制,減少供氧防止氧氣滲透進(jìn)疏松的一些煤體,也就是消除內(nèi)因火災(zāi)發(fā)生的第二條:充足的氧氣。對(duì)此可以從兩方面著手:一是進(jìn)行檢查消除漏風(fēng)的通道;二是減小礦井內(nèi)的漏壓差?？刂屏飨蚩扇嫉拿后w的漏風(fēng),并且在時(shí)間上對(duì)其進(jìn)行控制,保持在自然發(fā)火期以內(nèi)。

4.1.1 長(zhǎng)壁式采煤

長(zhǎng)壁式采煤法相較于其他采煤法來(lái)說的巷道具有布置相對(duì)簡(jiǎn)單,采煤率大,防火性極強(qiáng)相對(duì)安全,特別是在使用大型采煤機(jī)械時(shí)工作面的回采效率高、生產(chǎn)集中、出煤快,在相同產(chǎn)量的條件下煤壁暴露的時(shí)間短、面積小,對(duì)于防止自燃發(fā)火非常有利。應(yīng)用綜合機(jī)械化采煤,這樣不但可提高工作面的煤炭產(chǎn)出量,又能夠減少煤炭的氧化進(jìn)一步提高出煤率。

4.1.2 頂板管理方法

在合理的采煤方法中也應(yīng)包括相對(duì)應(yīng)的頂板管理方法,我國(guó)長(zhǎng)壁式開采一般采用的頂板管理方法未全部陷落法,如果頂板巖性松軟、易冒落、碎脹比大,而且陷落后會(huì)很快壓實(shí)形成再生頂板,那么對(duì)于這樣的工作面來(lái)說,新鮮風(fēng)流難以進(jìn)入采空區(qū),其相對(duì)應(yīng)煤層自燃的可能性小。相反如果對(duì)于巖層堅(jiān)硬,冒落塊度大的頂板來(lái)說,采空區(qū)所留下的浮煤堆積與漏風(fēng)極易導(dǎo)致自然火災(zāi),則可通過灌漿或用水砂充填等充填法管理板,以減小煤的自燃危險(xiǎn)性[4]。

4.2 通風(fēng)措施預(yù)防自燃發(fā)火的措施

若無(wú)心通過通風(fēng)措施預(yù)防內(nèi)因火災(zāi)發(fā)火,所采取的主要方法就是選擇合理的通風(fēng)系統(tǒng)以及采取控制風(fēng)流的技術(shù)手段。以此來(lái)減少礦區(qū)的漏風(fēng),達(dá)到消除因供氧充足而發(fā)生自然火災(zāi)的隱患,缺失這一必要條件就達(dá)到了預(yù)防和消除內(nèi)因火災(zāi)的目的。漏風(fēng)風(fēng)阻的問題就根據(jù)通風(fēng)阻力定律,漏風(fēng)區(qū)域的漏風(fēng)量隨漏風(fēng)風(fēng)阻的增大而減少。因此,可以通過增加漏風(fēng)阻力減少漏風(fēng),從而起到預(yù)防自然火災(zāi)的作用。

均壓防滅火,又稱為調(diào)壓放滅火,是利用調(diào)壓設(shè)施,改變漏風(fēng)區(qū)域的壓力分布,降低漏風(fēng)壓差,減少漏風(fēng),從而達(dá)到防止遺煤的自燃、減弱蓄熱區(qū),或熄滅火源的目的。

4.2.1 合理的采礦方法

在開采時(shí)要合理的布置采取,在回來(lái)要盡量的避免過分破碎煤體,保證煤體的完整性,加快工作面的回來(lái)速度,以防蓄熱避免采空區(qū)自熱源的形成;對(duì)于那些已采區(qū)和廢棄的舊崗要進(jìn)行及時(shí)的密閉。

4.2.2 實(shí)行分區(qū)通風(fēng)

生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分就是采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

主要包括工作面進(jìn)風(fēng)、工作面回風(fēng)巷道的布置形式和采區(qū)進(jìn)風(fēng)、采區(qū)回風(fēng)、采區(qū)通風(fēng)路線的連接形式,以及采區(qū)內(nèi)通風(fēng)設(shè)施和設(shè)備等基本內(nèi)容。采區(qū)巷道布置及采煤方法與采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)在一定程度上是相互制約的,其采區(qū)需風(fēng)量應(yīng)按照“由里往外”的計(jì)算原則來(lái)計(jì)算,由采、掘工作面、硐室和其它用風(fēng)地點(diǎn)的實(shí)際最大需風(fēng)量總和,再考慮一定的備用風(fēng)量系數(shù)后,繼而計(jì)算出采區(qū)總風(fēng)量。

5 結(jié) 語(yǔ)

礦井火災(zāi)是每個(gè)人都不愿意看到的,礦產(chǎn)火災(zāi)不僅會(huì)對(duì)礦井本身造成一個(gè)嚴(yán)重的損失,還會(huì)對(duì)自然環(huán)境、個(gè)人家庭、社會(huì)和諧造成損害,為了更高質(zhì)量的保證礦產(chǎn)的安全,必須結(jié)合實(shí)際當(dāng)中出現(xiàn)的情況,對(duì)火災(zāi)預(yù)防的一些技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行更深入的研究,以此來(lái)降低礦井內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的概率,提高采礦的安全性。

[1] 秦波濤,王德明.礦井防滅火技術(shù)現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2007(3):12.

[2] 申寶宏,劉見中,張 泓.我國(guó)煤礦瓦斯治理技術(shù)策略[J].煤炭學(xué)報(bào),2007(7):3-5.

[3] 胡社榮,蔣大成.煤層自燃災(zāi)害研究現(xiàn)狀與防治對(duì)策[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2000(1):16-18.

[4] 劉小舟.煤礦火災(zāi)預(yù)防與防治技術(shù)現(xiàn)狀[J].煤礦現(xiàn)代化,2005 (5): 25-26.

Prevention of Gas and Fire in Coal Mine Security

LEI Zhong-qing
(Datong Coal Mine Group Design Research Institute Co.,Ltd,Shanxi Datong 037003,China)

The development of society cannot be separated from coal mining,yet the safety and security of mining is a very serious problem in the mining process.One of the biggest threats to security in the coal mining process is the"one pass three defenses"accident,in this paper,combining with the personal working experiences of the author,the coal mine safety defense is briefly introduced mainly from the aspects of gas prevention and fire prevention.

coal mine;gas prevention;fire prevention

TD608

A

1007-4414(2015)05-0172-03

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.063

2015-07-19

雷忠青(1971-),男,山西大同人,工程師,主要從事采礦設(shè)計(jì)方面的工作。