• 下沟煤矿“10?20”火灾事故的处理与分析
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    2008年10月20日18时30分,下沟煤矿ZF1807工作面在回撤43#支架时,突然架后发现明火,火助风势迅速蔓延。彬煤公司救护队迅速出动地面两个值班小队,携带装备赶到事故地点,快速封闭了该工作面,并通过采取注氮、灌浆、堵漏技术,彻底扑灭了火灾,确保了一采区下段ZF1816工作面的安全生产。
    1  矿井概况
    陕西省彬县下沟煤矿位于距彬县县城以西5Km的水帘村内,1997年10月23日建成投产,设计生产能力45万t/a。1999~2005年经过三次大的技术改造,生产能力达到450万t/a。矿井变传统的普通机械化采煤工艺为综放开采,斜井改箕斗提升为“人”字花纹强力大倾角皮带连续运输,新开凿了年产300万t的西区二采区,在中国煤炭史上创立了“彬县下沟模式”(煤炭企业与科研院所合作,采用先进的科学技术改造传统采煤工艺)。矿井通风方式为边界分区式,通风方法为抽出式。东区进风量3200m3/min,西区进风量8600m3/min,矿井总进风量12000m3/min。东区瓦斯绝对涌出量3.0m3/min,相对涌出量0.67m3/t;西区瓦斯绝对涌出量31.6m3/min。相对涌出量4.81m3/t。矿井采用4斜1立综合开拓,其中一条主斜井、一条辅助运输斜井、一条行人斜井、东区一条回风斜井、西区一条回风立井。东区一采区ZF1807工作面位于上分层1806和1808采空区下方。
    2 火灾发生
    2008年10月20日18时30分,采煤队工人在ZF1807工作面进行回撤支架时,待撤的43架利用掩护架往出一抽,支架上方煤块冒落,出现火红的煤块,工人随即采用水浇,难以扑灭,火势蔓延迅速,并产生大量浓烟。井下跟班矿井领导立即下令将工作面回风巷所有工作人员撤到1采区轨道下山新鲜风流巷道内,并向调度室汇报。
    3 处理方案
    公司负责领导果断做出决定:立即封闭该工作面。矿井负责在工作面进风巷道内建造1道风门(当时有一合拆下的风门),用泥糊严;救护队负责在工作面回风巷建造1道板闭,挂铁丝网用艾格劳尼喷涂。临时密闭墙5m处各建两道双料石密闭墙中间填1m黄土;料石墙面及往外10m巷道采用喷浆处理;同时加强向封闭工作面内注氮、灌浆。
    4 事故救援
    4.1工作面回风巷打板闭
    4.1.1工作面回风巷选择板闭位置
    彬煤公司救护队二、三小队赶到事故地点,将轨道下山与运输顺槽联络巷设为井下基地,二小队待机,总工程师带领三小队佩用氧气呼吸器进入探查选择板闭位置,从三岔口向内行走30m,巷道顶部出现烟雾,检测CO浓度为700ppm、O2浓度为18%、CH4浓度为0.3%,T为26℃。继续向前行进到长15m的泵站大断面处,巷道顶板破碎,靠南侧巷道底板回撤转载被溜槽拉成1m的深坑,积满水,无法从南边通过,泵站里边工具、油桶、木垛东西乱七八糟,一时难以清理完毕,且不易通过。泵站向里8m长巷道两帮出现煤包,回撤通道8m长巷道顶板压力较大,局部破碎,有煤包。泵站向里10~12m巷道两帮铁丝网完好,巷道顶板平整。为了缩小火区封闭范围,板闭墙建造效果好,速度快,决定将板闭墙位置选择在此处两个托梁之间(托梁间距1m)。同时,迅速丈量巷道尺寸,宽4.3~4.4m、高3.1~2.9m。确定柱子数为3个,间距1.1m(不超过1.2m)。为了争取时间,快速隔绝风流,控制火势,准备了巷道维修用的直径15~20cm,长度3.3~3.5m的刺槐木棒(刺槐耐压强度比杨木高,有塑性,杨木较脆)。
    4.1.2建造木板密闭 
    三小队撤出待机,副队长带领二小队进入剪铁丝网,掏柱窝,打点柱,三根柱子打在同一个面内。打成后,地面临时封闭材料运到轨道下山与运输顺槽联络巷口处,三小队携带木板进入钉木板,二小队撤出待机。由于木板密闭难以完全密封严实,考虑先用泥糊再等封堵泵到位再喷涂,指挥部安排采煤一队4个工人在轨道下山与运输顺槽联络巷内和泥。泥和好,木板已钉完,二小队撤出。三小队每人携带一包泥抹板缝、墙顶、两帮、墙底,将木板泥糊严实,灌浆管口用蛇皮袋包扎并用泥糊严,二、三小队升井。一小队接班用艾格劳尼距板闭10~15cm处挂双层铁丝网,进行喷堵,形成结实墙体。10月21日2时30分,采煤一队将板闭建成,一小队负责监护,通过束管检测运输、回风顺槽密闭墙内气体:CO浓度为800ppm、O2浓度为16%、CH4浓度为0.5%;CO浓度为80ppm、O2浓度为17%、CH4浓度为0.3%。指挥部安排从地面往下运料石密闭材料,开始给ZF1807工作面注氮。
    4.2建造料石密闭墙
    指挥部安排在轨道下山各安装一台5.5kW局部通风机,用直径600mm的风筒向运输、回风顺槽巷内供风,风筒出风口距密闭10m。10月21日10时,采煤一队在工作面回风顺槽铁风门密闭墙向外5m开始建造1道双料石密闭墙;救护队在工作面回风巷板闭墙向外5m建造1道料石密闭墙,对运输顺槽墙先封口,回风巷后封口。14时,采煤队工人到运输顺槽巷口搬运电缆,回风顺槽料石墙缝隙大量冒出烟,ZF1807回风顺槽巷口、ZF1816回风顺槽、1采区回风下山CO传感器报警,立即通知ZF1816工作面工人撤到ZF1807运输顺槽口向上的轨道下山处,救护队立即用泥进行泥封。通过束管检测运输、回风顺槽密闭墙内气体:CO浓度为1000ppm、O2浓度为12%、CH4浓度为0.8%;CO浓度为200ppm、O2浓度为13%、CH4浓度为0.5%。指挥部决定赶紧配第二道填土料石密闭墙材料。
    10月22日14时,把第二道填土料石密闭墙建成。运输顺槽的第二道密闭墙建成后,回风顺槽料石墙向外巷道煤体裂隙大量向外冒烟,上分层1808回风顺槽密闭墙向外冒烟,救护队立即进行封泥。指挥部决定对上分层1808、1806密闭墙及之间巷道,ZF1807工作面两条巷密闭墙及向出10m巷道煤体进行喷浆。
    4.3对火区进行黄泥灌浆
    10月22日18时,黄泥灌浆管路形成,开始对ZF1807工作面火区进行灌浆降温、覆盖,救护队开始每班安排3人进行监护。
    4.4密闭墙及巷道煤体喷浆
    10月23日,采用喷浆机对上分层1808、1806密闭墙及之间的回风下山巷道、ZF1807密闭墙及墙前10m巷道煤体进行了喷堵。14时,通过束管检测运输、回风顺槽密闭墙内气体CO浓度为900ppm、O2浓度为10%、CH4浓度为1.0%;CO浓度为150ppm、O2浓度为9%、CH4浓度为0.5%。
    4.5救护队监护
    10月24日零点班,发现ZF1807运输顺槽密闭墙顶部一处渗水,用比长式烟雾管检测向里漏风,救护队监护人员用速凝剂和水泥进行了抹封严实。14时,通过束管检测运输、回风顺槽密闭墙内气体CO浓度为500ppm、O2浓度为6%、CH4浓度为1.0%;CO浓度为50ppm、O2浓度为7%、CH4浓度为0.5%。经过15天的注氮、灌浆,火区内气体CO浓度逐渐降到10ppm以下、O2浓度降到5%以下,救护队撤离(见工作面火灾事故处理示意图)。
     
    下沟煤矿“10•20”ZF1807工作面火灾事故处理示意图
     
    5 着火原因分析
    5.1工作面孤岛开采
    ZF1807工作面处于上分层1806、1808采空区下方,下层北边是ZF1808采空区,采动压力大,使工作面在垂直方向和三条下山产生漏风。打锚索时锚索长7m,ZF1807工作面局部顶煤厚仅6m,也产生漏风。
    5.2对工作面防灭火工作重视不够
    ZF1807下分层综放工作面布置,从轨道下山开口开始掘进到100m时,CO超限,采取从下分层巷道给顶分层打孔注氮、灌浆,直到工作面推完;工作面撤到10架时,从上分层裂隙涌出CO,以后CO就一直超限。
    5.3上分层注三相泡沫、氮气效果不佳
    三相泡沫及注氮气防灭火技术在综放工作面整层开采,以及在工作面搬家期间注入采空区,确实起到了良好的效果。但是,在这次通过钻孔给上分层注入效果并不明显,泡沫含量不多,氮气随漏风通道泄漏,不能有效停留惰化空区气体,覆盖升温氧化的浮煤体。
    5.4钻孔施工出现塌孔
    打孔时难度大,容易塌孔,打6~7个孔,成功的只有一个。回撤支架时工作面下沉,钻孔破坏,导致注量不足,难以起到防灭火的作用。
    5.5自然风压影响系统不稳定
    下沟矿所处地面昼夜温差大,东区进风井比回风井低40m,尤其是到午后尤为明显,工作面风量减少,CO含量升高;到17时以后就慢慢呈下降趋势。
    5.6黄泥灌浆质量不好
    黄泥灌浆系统在矿区工业广场对面的山腰架设一趟直径108mm的管路直通井下工作面,灌浆时工人用水枪将山腰的黄土冲刷下来,流入管口灌倒工作面空区,黄土中的石子颗粒没有粉碎就随同灌入,无法保证灌浆质量。
    5.7支架回撤速度慢
    工作面撤到26架时,矿山压力增大压架,一个单班只能撤2架,正常一个单班能撤5架,进一步加剧了采空区漏风。
    6 经验和教训
    (1)指挥部果断决策,材料供应及时为救援工作赢得了宝贵时间,从而很快控制了火势。
    (2)救护队一小队当班就在井下监护,及时将井下情况反馈给下井指挥员,在地面材料未运到前利用井下维修巷道的木头迅速打成了点柱,木板一到及时建造板闭,隔绝了风流。
    (3)指挥部决定在轨道下山接风机,大大改善了建造密闭处的工作环境,加快了密闭墙的建造进度。
    (4)矿井尽快完善黄泥灌浆系统,保证灌浆的质量和数量。
    (5)对于施工钻孔出现塌孔应该采取空心钻杆套管技术,钻孔一打成将空心钻杆留在孔内,通过钻杆空心向上分层注浆注氮。
    (6)三相泡沫防灭火泡沫效果不好,不能很好覆盖浮煤体,考虑采用高分子胶体,充填松散煤体裂隙,包裹煤体、封堵漏风通道、降低煤温、防止了煤炭氧化自燃。
    (7)矿井应在井下消防材料库配备一些点柱、木板,尺寸根据井下巷道形状而定(在本次封闭时,柱子已打完,地面材料运送到现场较慢)。特大型矿井综放工作面应在顺槽口建立防火门,一旦出现灾情,能够利用防火门迅速隔绝风流,控制火势。
    (8)救护队2008年新招的队员,初次进入灾区工作,心理比较紧张和恐慌,导致在抬圆木时一名队员的头被铁风门碰伤。救护队在以后处理事故和日常训练中应加强队员的心理素质教育和锻炼。