李 清

(晉煤集團大峪煤業(yè)有限公司，山西 長治 047199)

0 引言

礦井火災是影響煤礦安全生產(chǎn)的重大災害之一，對煤礦資源、采掘設備和人員安全造成巨大威脅。礦井火災所附帶的高溫煙流和有害氣體，對環(huán)境造成極大破壞，甚至危害到井下工作人員的生命。此外，還極易導致瓦斯和煤塵爆炸等附加災害，導致其危害性大幅提升。目前，我國的礦井安全意識和應對措施仍顯不足，火災事故較為頻發(fā)，導致礦井遭受損失。每年因火災導致大量的經(jīng)濟和資源損失，被迫封閉的工作面達數(shù)百個之多，因此導致的凍結(jié)煤量超1 000萬t，而且工作面內(nèi)的綜采、綜掘設備也被迫棄用，嚴重威脅礦井的正常生產(chǎn)經(jīng)營[1]。

礦井火災是由多方面因素所導致，根據(jù)引火熱源的特性，可將其劃分為外因火災和內(nèi)因火災。其中，外因火災通常是由外部熱源所誘發(fā)，煤礦中的外部熱源比較普遍，比較多見的包括明火、瓦斯或粉塵燃燒、電源熱源等[2]。內(nèi)因火災通常又稱為自燃火災，則是因煤礦內(nèi)的煤炭等內(nèi)燃物所引起，在氧氣和溫度的作用下到達某一臨界點而誘發(fā)。此類火災在采空區(qū)較為多見，尤其在丟煤多且封閉措施不到位的采空區(qū)、煤巷掘進的周邊等區(qū)域更為普遍[3]。

1 工程背景

以大峪煤礦為研究對象，進行礦井火災防治探討。大峪煤礦屬基建驗收礦井，地處長治縣蔭城鎮(zhèn)大峪村，距離縣城約12 km。井田面積達7.96 km2，批準開采15#煤層?，F(xiàn)階段有一個生產(chǎn)采區(qū)，年生產(chǎn)規(guī)模為30萬t。生產(chǎn)區(qū)內(nèi)現(xiàn)布置有綜采和綜掘工作面，技術(shù)人員超過300人。

對大峪煤礦煤層自然傾向性情況，專門委托山西省煤炭工業(yè)廳綜合測試中心進行評估。根據(jù)2017年3月出具的鑒定報告，該煤礦屬自燃煤層?，F(xiàn)采15#煤層的自燃傾向性等級達到Ⅱ級，按照相關標準的規(guī)定，自然發(fā)火期達到89 d。大峪煤礦的火災危險性很大，因此，煤礦必須制定完善的防滅火措施，建立有效的防滅火系統(tǒng)，防止礦井火災的發(fā)生或降低發(fā)生火災的損失。

2 礦井火災的原因及防滅火措施

礦井火災的誘因比較復雜，具體可歸納為熱源、可燃物和氧氣。首先，熱源是必然需要具備的。火災的產(chǎn)生需要達到一定的溫度和熱量，煤礦中比較多見的有煤層自燃、施工作業(yè)、電路老化、機械摩擦、人為點火等，均是潛在的引火火源[4]。其次，需要具備可燃物，而煤礦中普遍存在的煤便是典型且多見的可燃物。最后，氧氣的濃度也比較關鍵，若氧氣含量低于3%，則無法維持燃燒，低于12%，瓦斯便不具備爆炸性[5]。只有在火災的要素均具備，且符合一定的條件，才能引起火災。

2.1 外因火災的主要原因

礦井火災的外因也比較繁雜，主要是因不規(guī)范操作所導致。其中主要包括：存在明火，井下工作人員不遵循工作守則，違規(guī)吸煙或帶火種下井，此外還可由電焊等施工所引起。出現(xiàn)明火，通常是因電氣設備失爆，運輸皮帶燃燒等導致[6]。不遵循采掘有關規(guī)定，違規(guī)放炮所誘發(fā)的火災，此外，還可能被瓦斯、煤塵爆炸和機械摩擦、碰撞等原因誘發(fā)。

2.2 外因火災防治措施

礦井地面應建立靜壓水池：應該從副斜井將輸水管道引至井下，在消防、灑水、各用水設施等處進行完全覆蓋。對于井下輔運大巷、膠帶大巷、回風大巷、掘進工作面巷道等區(qū)域，也應配備井下消防灑水管道。并應在膠帶輸送機巷道配備支管和閥門，間隔設置為50 m。此外，出于方便消防、沖洗巷道和救援的目的，應在其他巷道每隔100 m配備支管和閥門[7]。

專人專責：配備專門的人員，做好消防器材的配備和管理工作，全面覆蓋井上風機房、消防材料庫、井下作業(yè)區(qū)域等位置。

嚴格檢查：嚴格檢查違禁物品，配備專人負責檢身工作，杜絕任何出現(xiàn)攜帶煙草及易燃物進入井下等情況。

消防材料配備：在地面副斜井位置，應配備消防材料庫；在井底車廠位置，應配備消防材料庫，建立消防器材臺賬和消防器材管理制度。

2.3 內(nèi)因火災的主要原因及防治措施

主要原因：礦井火災的內(nèi)因涉及方面也比較多，主要可歸納為需要有大量的自燃煤炭，含氧量需要達到一定的標準，且風速不宜過快，煤氧化產(chǎn)生的熱量不易流失。

防治措施：①合理應用預防性灌漿、噴灑阻化劑等措施，并結(jié)合具體需要配備注凝膠或注氮等措施[8]，阻化液噴灑系統(tǒng)流程如圖1所示；②加強自動化監(jiān)測措施建設，構(gòu)建完善的煤礦自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)，對煤層自燃情況及時進行預報；并及時取樣檢測作業(yè)區(qū)域的氣體，對工作面和采空區(qū)潛在的發(fā)火動向進行及時預警；及時、認真分析后，制定措施進行處理，實現(xiàn)對礦井自然發(fā)火情況的早期預測預報[9]，工作面束管監(jiān)測測點布置如圖2所示；③在采煤工作面設置安全監(jiān)控系統(tǒng)，在回風巷等位置及時配備溫度、一氧化碳傳感器；④在采煤工作面，應順槽構(gòu)筑防火門墻基礎；⑤在采掘區(qū)域，盡量采用后退式回采；同時，綜合考慮煤層的自燃等級、自然發(fā)火期、回采速度、防火措施等情況，選擇合適的采區(qū)和采煤工作面范圍[10]；⑥需要控制自燃帶內(nèi)的煤層暴露時間，提高工作面的推進速度，確保不超過自然發(fā)火期；⑦嚴格控制開采各步驟，杜絕不規(guī)范留頂煤和底煤等情況，及時處理工作面浮煤。大量實踐表明，工作面溜頭、溜尾等位置浮煤粒度小，透氣性差，是最容易發(fā)生煤塵、煤炭自燃的地點，因此在開采工程中必須及時清理，在采空區(qū)杜絕出現(xiàn)浮煤[11]；⑧回采過程需要嚴格按照設計方案，避免留不合理的煤柱和頂煤。對于停采線位置，應及時予以處理；⑨待采煤工作面結(jié)束，應設置永久性防火封閉，并做好束管監(jiān)測，密閉區(qū)束管監(jiān)測布置如圖3所示；⑩繪制火災避災路線圖，對工人做好培訓工作，使工人牢記火災避災路線。

1-供水管路；2-阻化劑車；3-水泵吸液管；4-壓力表；5-灑液管；6-噴灑泵；7-閥門；8-膠管；9-噴槍

1-束管；2-束管采樣頭

1，3-密閉墻外監(jiān)測點；2，4-密閉墻內(nèi)監(jiān)測點

3 結(jié)語

針對大峪礦井火災現(xiàn)狀，以及煤層有自燃傾向的問題，以理論研究作為技術(shù)支持，制定出嚴謹和科學的應對方案，完善采掘和通風等相關配套設施，研發(fā)和引進技術(shù)設備創(chuàng)新，提高了防滅火技術(shù)的有效性。大峪煤礦在2017年經(jīng)山西智德安全技術(shù)股份有限公司進行安全現(xiàn)狀評價驗收，防滅火系統(tǒng)符合相關規(guī)定。