最新煤矿火灾防治技术

煤矿火灾防治技术文学宽研究员煤炭科学研究总院我国煤矿火灾事故概况我国有煤炭自燃的矿井占矿井总数的56%，具有自然发火危险的煤层占可采煤层数的70%；煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的85～90%。近年来我国广泛采用综采放顶煤开采技术，使生产效率大幅提高。但这种采煤方法采空区遗留残煤多、冒落高度大、漏风严重，使得自然火灾发生频繁，造成多人伤亡。常常价值几千万元的综采装备被封闭在火区中，此外还使大量的煤炭被火区冻结，造成巨大的经济损失。煤炭自燃已成为制约高产高效矿井安全生产与发展的主要因素之一。因火灾导致瓦斯爆炸事故时有发生。2004年11月28日07时10分陕西省铜川矿务局陈家山煤矿四采区发生爆炸事故，死亡166人，受伤45人。直接经济损失4165．9万元。2013年吉林省通化市八宝煤矿“3·29‘’、“4·1”短短4天时间发生两起瓦斯爆炸事故，死亡53人。2014年7月5日20时，新疆生产建设兵团大黄山豫新煤业有限责任公司一号井发生重大瓦斯爆炸事故，造成17人遇难、3人重伤。典型火灾事故案例陈家山矿“11.28”瓦斯事故2004年11月28日07时10分陕西省铜川矿务局陈家山煤矿四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、安子沟回风系统等，死亡166人，受伤45人。直接经济损失4165．9万元。1.事故单位概况陈家山煤矿位于铜川市耀州区北部约40km处，为焦坪矿区西部边缘井田，走向长5.5km，倾斜宽3.7km，面积20.4km2。可采储量1.5亿吨，矿井设计能力为150万t／a，服务年限约70a。该矿证、照齐全。职工3504人。该矿属高瓦斯矿井，井田内煤、油、气共生。矿井主要开采侏罗系4--2#煤层，煤层平均厚度12m，煤层坚硬。煤层有自燃发火危险，发火期为3--6个月，最短24天，属易自燃煤层。煤尘爆炸指数为35.42％，有爆炸危险。矿井采用平硐与斜井开拓方式，综合机械化低位放顶煤采煤方法。掘进采用综掘和炮掘。矿井设有3套独立的瓦斯抽放系统、灌浆系统、阻化剂系统、注氮系统和凝胶防灭火系统。采用灌浆、汽雾阻化、堵漏风、注氮气、注凝胶等综合防灭火措施。安装有监控系统和束管监测系统。多井筒进风、边界抽出式通风方式。采掘生产集中在四采区，采区内布置有1个回采工作面、3个综掘工作面、1个炮掘工作面和1个回撤工作面。事故当班，在四采区共有293人作业。2.事故发生过程2004年11月23日l0时30分左右，回顺老塘侧放顶放炮后不久，在上隅角采空区发生瓦斯爆燃，83～89号液压支架后溜槽处发现明火，井伴随大量青烟。经矿救护队员采用干粉灭火器将明火扑灭。随后，工作面采取了洒水等措施降温。24日12时10分上隅角再次发生瓦斯爆燃，且工作面烟雾很大，随后发现53号液压支架的尾梁下部着火，经采用泡沫灭火器和洒水等措施将明火扑灭。在扑灭了23日、24日两次瓦斯爆燃引起的井下明火之后，从24日开始，井下工作面加快推进速度，不放顶煤，到28日工作面向前推进了27m。同时在灌浆巷灌浆、注凝胶，在工作面架间喷洒阻化剂，在联络巷利用抽放钻孔向采空区注水，井下由一个救护小队现场进行监护。11月28日7时10分，井下四泵房安检员韩朝云向调度室汇报，听到爆炸声、巷道烟雾大，随后安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出。四采区瓦斯爆炸事故发生了。415面爆源点415运顺415回风巷415高位巷1号联络巷四总回四皮下四轨下415灌浆巷415工作面注水、注浆、注凝胶24日16时起加快工作面的推进度,事故发生前推进27m。28日7时06分,下隅角尾梁后部强制放顶放炮引起瓦斯爆炸.24日12时10分,上隅角再次爆燃。23日10时40分,上隅角放炮引起爆燃23日10时50分,85架附近发现明火。24日12时14分53号尾梁着火,经洒水火灭。工作面推进3.事故直接原因位于415工作面顶部的l号联络巷与高位巷连接处，2004年11月24日8点班封闭后，造成1号联络巷为盲巷，并形成瓦斯积聚，积聚的瓦斯通过1号联络巷与运输顺槽连接的交叉口及周围裂隙不断涌入工作面下隅角液压支架尾梁后侧区域，由于1号支架处冒顶增大了该处顶部裂隙，进一步增加了瓦斯涌出量，使该区域瓦斯积聚并达到爆炸界限；在下隅角靠采空区侧进行强制放顶时，违章放炮产生明火引燃瓦斯。爆炸性气体混合带采空区冒落带1号联络巷交叉口煤层炮眼新鲜风下工隅作角面陈家山煤矿特别重大瓦斯爆炸事故原因分析图4.事故间接原因(1)巷道布置不合理，安全管理不到位陈家山煤矿为高瓦斯矿井，开采易自然煤层，综放工作面布置高位巷作为专用排瓦斯巷，违反《煤矿安全规程》第137条第七款的规定：四采区二水平大巷存在同一条巷道一段为进风，一段为回风的严重安全隐患；火工品管理混乱，并违反作业规程的规定在下隅角靠采空区侧进行强制放顶放炮；瓦斯治理“十二字方针”（即先抽后采、以风定产、监测监控）不落实，特别是在2004年11月22日发生火灾后，没有加强瓦斯抽放的措施，抽放浓度一直维持在15％～20％，高位巷里段瓦斯浓度一直处于爆炸范围内。(2)矿井安全技术措施不到位2004年11月23日、24日415工作面相继发生瓦斯爆燃，虽然采取了一系列灭火措施，但在实施中管理不严密，特别是11月24日封闭1号联络巷后，没有采取相应的安全措施解决1号联络巷内瓦斯积聚，以及工作面推进过程中随着顶板的垮落1号联络巷内积聚的瓦斯通过交叉点巷道和裂隙涌入下隅角的问题；没有吸取11月23日上隅角放炮强制放顶引起瓦斯爆燃事故的教训，没有采取措施解决上、下隅角空顶大易积聚瓦斯的隐患。(3)超能力生产采掘接替严重失调陈家山矿设计能力为150万t／a，1997年核定矿井生产能力为150万t／a，至事故前2004年实际出煤214．4万t；采掘生产集中在四采区，采区内布置有1个回采工作面、3个综掘工作面、1个炮掘工作面、1个回撤工作面和一个打钻点，还有维修巷道、注浆等工程，415工作面发生瓦斯爆燃后，在没有彻底消除隐患前，既没有减少415工作面区域作业人员，也未停止其他区域的作业，并在11月24日研究决定恢复生产作业，造成事故扩大。5.事故抢救过程因有毒有害气体浓度大、温度高等原因，救护队一直无法进入415采煤工作面、416掘进工作面。12月1日，确定封闭415工作面，以注氮方式进行灭火。12月2日凌晨对415工作面入口密闭喷聚胺脂强化密闭效果，同时向密闭区内实施注氮气。3时25分至10时53分，井下又发生4次爆炸。由于指挥得当，井下参与救灾的61名救护队员无人员伤亡。12月2日3时25分爆炸发生后，时任国家煤矿安全监察局副局长赵铁锤、陕西省原代省长陈德铭、原副省长巩德顺等领导立即赶赴现场，组织研究灭火方案。抢险救灾指挥部根据灾区情况，认为415工作面连续爆炸着火严重，抢险救灾人员不能进入灾区，确定采用注水灭火的方案并开始实施。至2005年2月14日共向井下注水44.3×104立方米，2月16日，经救护队员探明。注水灭火达到预期效果，2月22日矿井主通风系统恢复，开始实施排水，巷道维修及搜救遇难矿工的工作。截至2005年8月17日，166名遇难人员遗体全部找到。典型火灾事故案例2013年吉林通化八宝煤矿“3·29‘’、“4·1”两起瓦斯爆炸2013年吉林通化八宝煤矿“3·29‘’、“4·1”发生两起瓦斯爆炸，死亡53人。事故的直接原因是八宝煤矿－4164东水采工作面上区段采空区漏风，煤炭自然发火，引起采空区瓦斯爆炸，爆炸产生的冲击波和大量有毒有害气体造成人员伤亡。事故前后，共发生6次瓦斯爆炸事故，前3次瓦斯爆炸事故均发生在－416采区－4164东水采工作面上区段采空区，未造成人员伤亡。2013年3月28日下午4点左右，－416采区附近采空区发生第1次瓦斯爆炸，该矿采取了在－416采区－380石门密闭外再加一道密闭和新构筑－315石门密闭两项措施。29日下午2点55分，－416采区附近采空区发生第2次瓦斯爆炸，新构筑密闭被破坏。第2次瓦斯爆炸后，通化矿业公司总工程师宁连江、副总工程师陈维良才接到报告赶赴八宝煤矿，在未向政府有关部门报告的情况下，于29日下午4点59分带领救护队员和工人到－416采区进行密闭作业。晚上7点30分左右，－416采区附近采空区发生第3次瓦斯爆炸，作业人员慌乱撤至井底。晚上9点左右，井下现场指挥人员强令施工人员再次返回，进行密闭施工作业。6名密闭工升井后，坚决拒绝再冒险作业。9点56分，该采空区发生第4次瓦斯爆炸，该矿才通知井下停产撤人并向政府有关部门报告，此时全矿井下共有367人，其中332人自行升井和经救援升井。截至30日下午1点左右，井下搜救工作结束。35人死亡，其中就包括宁连江、陈维良。3月31日又有1人在医院经抢救无效死亡。为逃避调查，通化矿业公司选择容易做通家属工作的7人作为瞒报对象，只上报28人遇难，通化矿业公司董事长兼总经理赵显文、常务副总经理王升宇等直接参与了瞒报。4月5日晚，吉林省前期事故调查组接到群众举报电话，提供了被瞒报的5名死亡人员名单。同时，国家安监总局也接到了举报电话。4月6日，经吉林省人民政府核实，确认企业在八宝煤矿“3·29”事故中瞒报死亡人数7人。事故发生后，吉林省人民政府下达严禁一切人员下井作业的指令，事故似乎到此为止。出人意料的是，4月1日早上7点50分，监控人员通过传感器发现八宝煤矿井下－416采区一氧化碳浓度迅速升高后，通化矿业公司擅自决定派人员下井作业。上午9点20分，通化矿业公司驻矿安监处处长带领救护队员下井，到－400大巷和－315石门实施挂风障措施，以阻挡风流，控制火情。上午10点12分，该区附近采空区发生第5次瓦斯爆炸，又造成17人遇难。据称，这次冒险下井，是为了抢救设备，减少损失。可结果呢？除普通矿工外，八宝煤业副总以上15位领导有8人或遇难、或受伤、或被刑拘，21名救援队员丧生。这是人员损失。若算经济损失，以亿元计，3年也补不回来。4月3日上午8点10分左右又发生第6次瓦斯爆炸，未造成人员伤亡。事故发生后，八宝煤业巳更名为江源煤业公司。典型火灾事故案例新疆豫新煤业“7·5”瓦斯爆炸2014年7月5日20时43分，新疆生产建设兵团第六师大黄山豫新煤业有限责任公司，一号井+708m中大槽综放工作面密闭采空区发生重大瓦斯爆炸事故，造成17人遇难、3人重伤。豫新煤业公司为煤与瓦斯突出矿井，井下共布置3个回采工作面，即：+735m中大槽综放工作面；+733m八尺槽工作面；+708m中大槽综放工作面。+708中大槽综放工作面设计走向长为1200m，倾斜长110m，倾角32～38，进风巷沿煤层顶板布置，标高+708m，回风巷沿煤层底板布置，标高+750m，采用斜切分层综采放顶煤采煤法，工作面上方为上分层工作面采空区。2014年3月18日，+708m中大槽综放工作面进风巷推进7.5m，回风巷推进8.4m时，第45号支架掩护梁出现明火，经现场处理，未能得到有效控制。公司遂决定对工作面进风巷、回风巷及矿井西翼运输石门实施密闭：+708m边界石门设置两道扳闸、两道二四砖闸；+750m回风巷在U型段采用水封，同时在+750m回风巷落平段设置两道二四砖闸；+708m中大槽综放工作面设置两道板闭，并在进风巷距切眼338m处采用水封。2014年7月1日，公司决定压缩已封闭的火区，计划在+708m中大槽综放工作面进风巷切眼以东10m位置设置永久密闭后，施工灭火上山，对+708m中大槽综放工作面实施灭火。7月5日中班，安排13名救护队员到+708m中大槽综放工作面进风巷实施压缩密闭作业，安排7名工人运送打密闭材料等工作。20时43分，密闭内采空区发生瓦斯爆炸。煤矿火灾事故分析1.煤矿火灾的特殊性容易发生受限燃烧（富氧燃烧、富燃料燃烧）；火风压对风流影响较大（烟流滚退、风流逆转）；瓦斯和不完全燃烧产物混合，易引起爆炸；以内因火灾为主，早期难以发现，发现时较猛烈；救灾通道少，直接灭火往往受限，以封闭为主；往往位于采空区，火源点和燃烧范围