山西某矿矿井火灾事故起因及处理措施探讨

董琦

（新疆焦煤（集团）有限责任公司一八九〇煤矿 新疆乌鲁木齐830025）

1 引言

矿井火灾事故是煤矿安生产过程中的主要灾害之一。矿井火灾事故的发生，一方面会破坏矿井生产设备，进而影响到工作面乃至矿井的正产生产，导致矿井生产效益降低；另一方面，若事故处理方法和救援措施不当，会严重威胁到矿井生产工人的生命安全，造成巨大的人员伤亡等事故[1]。因此，针对矿井火灾事故的发生及处理，必须明确火灾事故出现后的具体处理方法，并在有工人被困情况下，提出安全、可行、详细的救援方案，以使得人员伤亡数量降低到最小，降低企业经济损失。本文以山西某矿火灾事故为背景，重点分析了火灾事故出现后的紧急处理方案，并针对生产工人被困的现场实际情况，提出具体的救援措施，以此为该矿其他生产工作面预防和处理火灾事故提供一定的借鉴作用。

2 工程概况

山西某矿当前主采5#煤层，矿井的原始瓦斯含量为12.56 m3/t，瓦斯压力约为0.95 MPa，为突出矿井，煤层自燃倾向性等级为Ⅱ级，属自燃煤层。矿井当前开采的5102综采工作面，煤层的平均开采厚度约为4.23 m，煤层平均倾角约为3°，采用一次采全高开采工艺，工作面长度150 m。5102综采工作面顶底板岩性如图1所示。煤层的直接顶与直接底均为泥岩，基本顶为粉砂岩，基本底为细砂岩。5102综采工作面西邻5101综采工作面采空区，东临5103综采工作面。

图1 5102综采工作面顶底板岩性

3 火灾事故情况

3.1 火灾发生情况

5102一次采全高综采工作面为发生火灾的重灾区，其发火影响范围主要波及到5102生产工作面、运输顺槽、轨道顺槽和瓦斯抽放巷。在事故发生后，相关责任人立刻组织相关领导及救援队伍对火灾事故矿井进行相关救援工作，综合考虑发火工工作面的位置、通风情况及主要着火点位置、矿井瓦斯体积分数、矿井温度等因素，同时结合煤层自然发火状况和矿井以往火灾防治措施，积极部署了相关应急救援工作，得以控制灾害事故的扩大，减少煤矿企业的经济损失。

3.2 火灾原因分析

火灾事故出现的主要要素包括以下三部分：热源、可燃物与氧气，如图2所示[2]。

图2 火灾事故三大主要因素

矿井火灾事故发生的主要原因有内部原因和外部原因。火灾事故发生的外部原因包括明存在与出现明火、爆破未按规定、煤与瓦斯突出、金属摩擦等。而内部原因则组要包括煤层为易燃煤层、煤层瓦斯含量较高、煤层氧化生成热量积聚、矿井空气内氧气含量较高及矿井通风方式不当[3]。通过对该矿5102综采工作面火灾事故的详细调查发现，此次火灾事故的主要原因是内部因素造成，由于该矿为高瓦斯矿井且工作面煤层属于易燃煤层，矿井在增大矿井通风量需求的同时，在5102综采工作面采空区严重的漏风现象，造成在5102采空区内遗留煤炭资源的氧化，进而造成热源的大量积聚，支架顶板之间并伴随有白雾，而回风顺槽内的一氧化碳浓度约为0.04%，结合两者，认为为是两者相互影响，最后导致采空区内遗留煤炭资源的发火，造成严重的矿井火灾事故。

4 火灾处理方法与救援措施

4.1 现场救援情况

在现场救援过程中，首先对5102综采工作面内瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气和温度进行了详细侦查，侦查结果如图3所示。

图3 现场侦查结果

由图可知，在工作面30#液压支架至80#液压支架进行相关数据监测，各监测点氧气浓度均为18%，而瓦斯浓度含量从机头的0.3%减小到机尾0%、一氧化碳浓度由机头的0.018%减小到机尾的0.000 1%。另外对支架测点内的温度进行了统计，发现工作面中部液压支架所监测到的温度相较于工作面两端的温度低。同时在侦查时也发现，工作面后方采空区内存在大量的遗留煤炭资源，浮煤量较大，这为火灾事故的发生提供了重要的物质资源（可燃物）。

4.2 救援措施

（1）采空区注水

在矿井火灾发生后，工作面正常生产作业无法进行，停止工作采煤及运输设备，同时对工作面混风的顺槽进行去全面戒严，禁止各类工作人员进入到工作面回风顺槽内，同时在工作面中40#到70#液压支架均匀布置4台高压水枪，在工作面液压支架的掩护下，对采空区进行注水，以降低工作面热源的温度，控制火灾的继续蔓延。在此期间特别要注意采空区内有明火的位置，要对准其着火中心，进行灭火，待明火完全浇灭，继续向明火位置进行注水降温，以免着火点文温度过高，导致采空区遗留煤炭的二次复燃。

（2）采空区定点注胶

在该火灾救援处理过程中，由于发火面积较大，位置较高的着火点无法扑灭，采空区注水的措施达不到预期效果，因此在现场实施过程中，对位置较高额着火点施行注胶。在工作面中部40%、60#液压支架上布置注胶管，调整注浆管的位置，使其对准高处着火点。注胶的方法能够有效扑灭位置较高的着火点，同时也能够在着火点表面附着，增加其作用时间，降低位置较高处着火的温度，防止位置较高处着火点的二次复燃。

（3）采空区全面注氮

在矿井火灾基本扑灭后，对采空区内进行大范围的注氮，一次来进一步控制火灾的复燃工作。在工作面端头、中部和尾端各布置三套注氮装备，同时瑞已扑灭火的采空区进行注氮，一次来巩固前期的扑灭效果，进一步降低采空区温度，防止遗留浮煤的再次复燃，增大灭火工程量，影响矿井的正常生产，减少矿井经济效益。

4.3 救援后情况

在现场救援结束后，同样对5102综采工作面内瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气和温度进行了详细侦查，侦查结果如图4所示。

图4 救援后侦查结果

由图可知，与救援前监测结果相比，各测点氧气监测浓度未发生变化，而瓦斯浓度含量则从机头的0.2%减小到机尾0%、一氧化碳浓度由机头的0.015%减小到机尾的0.000 1%。而各支架测点内的温度相较于救援前的温度明显降低。

5 治理效果分析与结论

针对山西某矿5102综采工作面火灾事故，重点分析了该工作面火灾发生的原因，并通过现场调研与实测的方法，侦查出重点着火位置，提出相应的采空区灭火处理方法，取得明显的处理效果。基于此，本文主要得到如下结果：

（1）本次火灾事故的发生主要是内部因素导致的起火，由于该矿为高瓦斯矿井，且煤层属于易燃煤层，矿井为增大工作面通风要求，导致采空区遗留浮煤氧化，造成热量积聚而导致采空区起火。

（2）针对本次火灾事故，提出相应的处理措施，主要包括采空区注水、采空区定点注胶、采空区全面注氮，以此来全面控制明火，降低火源温度。通过监测分析采空区内氧气与一氧化碳浓度明显降低，防止采空区遗留煤炭资源的复燃。