山西乡宁井坝湾煤矿井下自燃案例分析

2013-03-15牛立东

中国煤炭 2013年6期

牛立东

（中国大唐集团公司煤炭产业部，北京市西城区，100033）

随着煤矿企业兼并重组整合工作的完成，兼并重组整合后的井田内部存在很多参与整合的小煤矿将予以关闭。在关闭过程中，由于小煤矿的开采方式一般为短壁开采或掘巷开采，因此在采空区或掘空巷道内产生大量的遗煤和松散的煤柱，部分巷道封闭不严或密闭墙损坏造成漏风等问题，在特定的情况下极易引发巷道内煤炭氧化、自燃或井下原着火点引起复燃造成火灾，对煤矿安全生产构成极大的威胁。本文就山西乡宁曹家渠煤业有限公司井下原着火点复燃治理案例进行分析。

1 着火点复燃发现经过

山西乡宁曹家渠煤业有限公司是2007年由原曹家渠煤矿、井坝湾煤矿整合而成。2009 年经晋煤重组办发〔2009〕85 号文件批复，被兼并重组整合进入山西乡宁焦煤集团东沟煤业有限公司。

2011年8月20日15时26分，山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司监控室显示井下740巷一部带式输送机机头（1＃测点）和总回风巷（4＃测点）一氧化碳（CO）传感器超限报警，报警值为0.0024%，监控室值班员立即向调度室及地面值班矿长进行汇报，并电话通知井下维检员进行处理。维检员到达现场进行排查，并对现场传感器进行调校。同时地面值班矿长电话通知井下带班矿长。带班矿长带领瓦检员到达现场进行实测，未检测到CO，但传感器显示异常，维检员对传感器进行更换，传感器更换后，停止报警。

2011年8月21 日8 时53 分，监控室再次显示740巷一部带式输送机机头CO 传感器超限报警，报警值为0.0024%；7404采煤工作面上隅角（3＃测点）CO 传感器超限报警，报警值为0.0024%，值班员立即汇报调度室和地面值班矿长，并电话通知井下维检员到现场进行处理。维检员到达现场通过排查，传感器、分站、线路等均无异常。同时井下带班矿长安排瓦检员对两处报警点CO 浓度进行实测，检测结果均为0.0025%。带班矿长立即要求井下所有人员撤离。

2011年8月22日15时30分，乡宁县煤炭局及乡宁县矿山救护队到达。4 名救护队员入井探查，17时45分到达1＃测点（740一部带式输送机机头），现场测量CO 浓度为0.086%；18时55分到达2＃测点（740运输巷水仓），经实测CO 浓度为0.006%；3＃测点（7404 采煤工作面上隅角）CO 浓度为0.008%，4＃测点（7404 回风巷）CO浓度为0.015%。

经研究分析，毛则渠煤炭有限公司井下的CO浓度超标可能是邻近的原山西乡宁曹家渠煤业有限公司井下的着火点复燃引起CO 沿上分层采空区蔓延至毛则渠煤炭有限公司。

2011年8月22日18时50分，乡宁县矿山救护队到达曹家渠煤业有限公司，打开运输巷密闭。19时30分，3名救护队员从运输大巷入井，进入130m 后发现巷道有积水无法通过。材料井近200m处由于水淹巷顶也无法通过。救护队员从材料巷一处原废旧巷道进入立井井底，在距立井井底约120m 处发现烟雾，无法观察。在整个观察过程中O2浓度都在20% 以上，瓦斯最高浓度0.04%。在距烟雾200 m 左右测得CO 浓度为0.0014%。

2011年8月23日凌晨4时，临汾市矿山救护队10名指战员在乡宁救护中队一名队员的引导下，从带式输送机运输井口进入，对着火地点进行侦查。从原废弃的巷道到达回风井底，向前约120m处因烟雾蔓延，无法通过。返回后再从废弃巷道通过冒落区约30m 处通过一条联络巷进入材料巷进行侦查。当通过变电所口后，在前方约60m 发现火源。经检测，CO 浓度为0.4%，瓦斯为2%。侦查工作结束，于凌晨5时10分返回地面。

2 火源位置分析及应对措施

经现场探查，发现毛则渠煤炭有限公司1＃着火点是主要火源，应以扑灭该火源为井下灭火工作的切入点，然后逐步扩展。1＃着火点距巷道交叉口之间为60～70 m 的砌碹巷道，巷道为1 m 碹，高2m，宽2.5m；该巷道为2＃煤层下分层巷道，进风量约为200m3／min左右，火点位于砌碹巷道顶部；火点蔓延方向与风流方向相对。

在距1＃着火点9～10m 处，经检查温度、气体均正常，火点未蔓延到此处；用炸药爆破该处2～3m 左右的砌碹巷，清理出道路，进入砌碹巷道顶部进行灭火。

先由救护队对爆破地点进行有害气体、温度检测。在确定各项指标不超标的情况下，在救护队的监护下，煤矿组织工人对砌碹巷道进行爆破。爆破完成后，由救护队对爆破地点进行有害气体、温度检测。在确定有害气体、温度不超标的情况下，由煤矿组织人员对爆破点进行清渣、修路、挑顶、支护等工作。以上工作完成后，再由救护队在砌碹巷顶部自上向下，逆燃火点蔓延方向用水灭火。煤矿工作人员及时跟进救护队灭火进度，对已灭火区域及时进行支护。

鉴于1＃着火点位于底分层砌碹巷道，底部着火已被水浇灭。全力以赴对顶层巷道的2＃着火点直接灭火。同时，救护队安排专人继续对1＃着火点进行监视，用水熄灭顶部掉下的余火。

由于曹家渠煤业有限公司总回风巷CO 浓度达到0.0024%左右，并有烟气，直接影响救护队员到达2＃着火点附近。指挥部决定，立即安排毛则渠煤炭有限公司有关人员逐渐打开原曹家渠回风井防爆门，使立井形成进风，毛则渠煤炭有限公司回风井回风，以便曹家渠煤业总回风巷CO 浓度和烟气大幅度下降。

在条件具备后，救护队进入井下2＃着火点直接灭火。2＃着火点熄灭后，在靠近1＃着火点附近的进风巷道构筑进风密闭。

进风密闭构筑后，由井坝湾煤矿总回风巷通过熄灭的2＃着火点通往1＃着火点的拱贯，在2＃着火点的回风侧构筑回风密闭。

山西乡宁焦煤集团东沟煤业有限公司（井坝湾煤矿）井下平面示意图见图1。

3 着火原因分析及灭火方案

3.1 着火原因分析

事后，山西乡宁曹家渠煤业有限公司对着火原因进行了分析，原着火点复燃是由于矿井长时间停产，井下顶板压力增加，造成部分密闭墙损坏漏风，使原着火点处氧气浓度增加，达到复燃条件，引起着火点复燃，并引发附近支护圆木燃烧，进一步扩大燃火面积。

图1 山西乡宁焦煤集团东沟通煤业有限公司（井坝湾煤矿）井下平面示意图

3.2 灭火方案确定

（1）锁定井下火区范围。经各部门协作多次下井排查，分别在火点附近巷道中进行密闭，向火区内注水；后经山西省第五地质工程勘查院采用物探方式对井下进行勘查，划定火区范围为12000m2。

（2）对井下火区进行注浆灭火。地面由地质队对火区范围进行物探控制，2011年9月10日准备工作就绪后正式开机打钻，设计布孔39个，其中村民坟下2个，搅拌池下2个，通过调整，共完成钻孔35个。最高位置1号钻孔深度为200 m，最低位置17号钻孔深度为130.58m。总钻孔深度为5743.89m。累计采用水泥浆2455.23m3，黄土泥浆15944.77m3，总注浆量为18400m3。注浆工作开始后，井下CO 浓度和温度下降效果明显，注完后各地点CO 浓度均为0。

注浆期间，井下安排专职瓦斯员、救护队员配合，24h监测井下CO 及有毒有害气体浓度、温度、水蒸气等。随时掌握山顶注浆位置和注浆量，观测各密闭前渗浆、渗水及CO 浓度变化情况，及时分析，采取相应措施处理。安排专职抽水员及电工往密闭内注水，每天做好记录汇报给指挥部。

（3）隔离火区。为彻底灭火，防止死灰复燃和火区范围扩大，造成更大损失，影响周边矿区和公司未来开采设计，请示领导后决定：沿火区周围掘进隔离巷道并回收煤柱，在火区周围形成采空区隔离，同时清理相关巷道浮煤，以达到与火区隔离的目的。

沿火区周围掘进隔离巷道3067 m，巷道设计为梯形断面，上宽3.2 m，下宽4 m，高2.3 m，采用工字钢架棚支护，棚距0.5m。

注浆时，为不影响巷道通风系统，2＃～3＃火点未注浆。

通过半年多的观察，井下各地点CO 浓度均为0，水温正常。由于该矿井煤层属自燃煤层，自燃倾向性Ⅱ级，2006 年有煤层自燃现象。加之当时2＃～3＃火点未注浆，为了确保安全，决定再从巷道中敷设一趟注浆管，在2＃～3＃火点之间注水泥浆，注浆高度1m，目前该项工作正在进行，为日后启封火区和回撤设备做准备。