吳官屯煤礦水泉小井火災(zāi)分析及滅火技術(shù)研究

1水泉小井火災(zāi)大同吳官屯煤礦屬于大同煤田，位于大同南郊區(qū)云岡市。礦井設(shè)計(jì)能力60萬t/a,截至1993年,該礦共有404、406、101副巷及水泉小井4個(gè)火區(qū),1995年大井產(chǎn)煤35萬t,水泉小井因發(fā)火封閉。水泉小井火區(qū)于1992年11月11日因井下變壓器及電纜著火,形成外因火災(zāi)。由于火勢(shì)較大,采用水直接滅火失敗后,封閉該井。1993年2月在水泉小井被水淹沒后啟封抽水,2月23日與大巷通風(fēng)系統(tǒng)溝通后恢復(fù)巷道,但火區(qū)復(fù)燃較快,4月21日已出現(xiàn)明火并在回風(fēng)巷測(cè)得CO含量10.2×10-3,CO2含量4.4%,CH4含量為1.6%,氣體溫度高于50℃,并引起101副巷溫度上升,加速101火區(qū)自燃,因而再度封閉該井。2水泉小井滅火方案在吳官屯煤礦總體滅火設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)該礦火災(zāi)具體情況,結(jié)合我國(guó)目前煤礦滅火技術(shù),提出用惰氣泡沫抑制大面積明火,注凝膠撲滅局部小范圍火區(qū),用快速密閉噴涂堵漏,在清渣過程中用高壓水直接撲滅復(fù)燃火。惰泡是惰氣和泡沫相結(jié)合的產(chǎn)物,惰氣是由煤油燃燒除氧而成,具有惰化窒息火區(qū)和降低火區(qū)溫度,抑制瓦斯爆炸的作用。在101副巷滅火中,曾兩次分別向101副巷注入惰氣和惰泡。第一次注入惰氣11.25萬m3,注入惰泡8.1萬m3;第二次注入惰氣3.75萬m3。由于水泉小井曾被水淹沒長(zhǎng)達(dá)27個(gè)月,巷道內(nèi)不可能有大范圍明火,故決定不采用惰泡滅火,而在保證不發(fā)生瓦斯爆炸的前提下,啟封后直接清渣,遇明火或復(fù)燃時(shí)用高壓水直接滅火,輔以凝膠和快速密閉堵漏。水泉小井從1996年5月開始排水,至8月8日坑底排空,共排水6.09萬m3。在形成通風(fēng)系統(tǒng)后立即沿北一大巷清渣,隨著清渣的深入,煤開始復(fù)燃且火勢(shì)越來越大,此時(shí)用高壓水槍將水直接噴射至火點(diǎn)周圍并逐漸移向火源中心,對(duì)面積較大的明火,水槍供水量很大,噴射至火點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生大量水蒸氣,使工人無法工作,乃用水槍與“狼牙棒”(即用38mm鐵管,頂部封死,管子中上部鉆若干小孔,供水時(shí)向四周噴射,水覆蓋面積大)交替使用,待明火熄滅后再清渣。清渣后立即支護(hù)頂板,以防冒落,對(duì)巷道頂板采用墊黃土灌漿方式,防止底板復(fù)燃。至1997年2月滅火結(jié)束,共恢復(fù)水泉小井火區(qū)巷道600m。吳官屯煤礦整個(gè)滅火工作于1995年10月開始,1997年3月份結(jié)束并開始恢復(fù)生產(chǎn)。1997年產(chǎn)原煤65萬t,至1999年原煤產(chǎn)量已達(dá)90萬t/a,其中水泉小井為18萬t/a,從1997年2月至今已安全生產(chǎn)3.5a。3水流控制技術(shù)對(duì)小井火災(zāi)區(qū)的流紋帶3.1清渣困難,轉(zhuǎn)風(fēng)道長(zhǎng)在火區(qū)啟封后,過火煤復(fù)燃很快,因此救災(zāi)期間的供風(fēng)將成為主要矛盾。當(dāng)供風(fēng)量較大時(shí),可加速煤的復(fù)燃,使火勢(shì)增大,清渣困難,還可能引燃回風(fēng)巷道;當(dāng)供風(fēng)量較小時(shí),煙和大量的水蒸氣又無法迅速排出,可能造成煙流逆轉(zhuǎn),危及施工人員安全。為避免上述兩種情況的發(fā)生,結(jié)合火區(qū)實(shí)際,將供風(fēng)量控制在60～90m3/min,最大供風(fēng)量不超過100m3/min。3.2風(fēng)機(jī)風(fēng)力過大,火區(qū)通風(fēng)阻力水泉小井坑底水排完后,發(fā)現(xiàn)北二大墻處CO含量為600×10-6;北一大墻處CO含量為300×10-6;西一密閉處CO含量為4×10-3。這說明井下雖然被淹2a有余,但火區(qū)內(nèi)仍有明火存在。為解決通風(fēng)問題,在大井打開西三密閉,形成全負(fù)壓通風(fēng)。其水泉小井通風(fēng)線路如下:水泉小井→北一大巷→西三巷→101副巷(火已滅)→總回風(fēng)巷。水泉小井井口入風(fēng)量為84～96m3/min,工作面風(fēng)量為60～72m3/min。當(dāng)清渣至10d時(shí),煤開始復(fù)燃并產(chǎn)生大量煙氣,加上水流噴至火上產(chǎn)生大量的水蒸氣,使火區(qū)通風(fēng)阻力不斷增大。當(dāng)清渣至120m處,火勢(shì)已較大,這時(shí)僅僅靠全負(fù)壓通風(fēng),煙和水蒸氣已無法排出,工人無法正常作業(yè),清渣進(jìn)度緩慢,于是在大井西三密閉處安裝一臺(tái)28kW局部通風(fēng)機(jī)抽風(fēng),根據(jù)火勢(shì)大小,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)排風(fēng)量。實(shí)踐證明,風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制在150m3/min以內(nèi)時(shí)火區(qū)氣體就可以順利排出。隨著火勢(shì)的不斷增大,火區(qū)溫度逐漸升高,煙和水蒸氣越來越多,火區(qū)通風(fēng)阻力也越來越大,此時(shí)把西三風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)至最大也無法滿足排風(fēng)需要,滅火工作面煙氣彌漫,有害氣體嚴(yán)重超標(biāo),工人無法作業(yè)。因此決定采用原防滅火設(shè)計(jì)的通風(fēng)方案,即在水泉小井進(jìn)風(fēng)井筒內(nèi)加裝硬質(zhì)風(fēng)筒,采用抽出式通風(fēng),同時(shí)封閉西三回風(fēng),在水泉小井內(nèi)形成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。3.3火區(qū)內(nèi)所有氣體溫度變化在未安裝硬質(zhì)風(fēng)筒時(shí),火區(qū)氣體由西三巷經(jīng)101副巷進(jìn)入總回風(fēng)道。因此必須監(jiān)測(cè)西三回風(fēng)側(cè)的氣體成分和溫度,防止引燃101副巷回風(fēng)道,為火區(qū)風(fēng)量控制提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。經(jīng)實(shí)際測(cè)定,滅火期間西三回風(fēng)側(cè)氣體溫度一直小于26℃?；饎?shì)較大期間西三回風(fēng)側(cè)O2、CO2含量見圖1,CH4含量見圖2。從圖中可以看出:(1)即使在火勢(shì)較大期間,西三回風(fēng)側(cè)