大峪煤矿矿井火灾防治措施

李 清

(晋煤集团大峪煤业有限公司，山西 长治 047199)

0 引言

矿井火灾是影响煤矿安全生产的重大灾害之一，对煤矿资源、采掘设备和人员安全造成巨大威胁。矿井火灾所附带的高温烟流和有害气体，对环境造成极大破坏，甚至危害到井下工作人员的生命。此外，还极易导致瓦斯和煤尘爆炸等附加灾害，导致其危害性大幅提升。目前，我国的矿井安全意识和应对措施仍显不足，火灾事故较为频发，导致矿井遭受损失。每年因火灾导致大量的经济和资源损失，被迫封闭的工作面达数百个之多，因此导致的冻结煤量超1 000万t，而且工作面内的综采、综掘设备也被迫弃用，严重威胁矿井的正常生产经营[1]。

矿井火灾是由多方面因素所导致，根据引火热源的特性，可将其划分为外因火灾和内因火灾。其中，外因火灾通常是由外部热源所诱发，煤矿中的外部热源比较普遍，比较多见的包括明火、瓦斯或粉尘燃烧、电源热源等[2]。内因火灾通常又称为自燃火灾，则是因煤矿内的煤炭等内燃物所引起，在氧气和温度的作用下到达某一临界点而诱发。此类火灾在采空区较为多见，尤其在丢煤多且封闭措施不到位的采空区、煤巷掘进的周边等区域更为普遍[3]。

1 工程背景

以大峪煤矿为研究对象，进行矿井火灾防治探讨。大峪煤矿属基建验收矿井，地处长治县荫城镇大峪村，距离县城约12 km。井田面积达7.96 km2，批准开采15#煤层。现阶段有一个生产采区，年生产规模为30万t。生产区内现布置有综采和综掘工作面，技术人员超过300人。

对大峪煤矿煤层自然倾向性情况，专门委托山西省煤炭工业厅综合测试中心进行评估。根据2017年3月出具的鉴定报告，该煤矿属自燃煤层。现采15#煤层的自燃倾向性等级达到Ⅱ级，按照相关标准的规定，自然发火期达到89 d。大峪煤矿的火灾危险性很大，因此，煤矿必须制定完善的防灭火措施，建立有效的防灭火系统，防止矿井火灾的发生或降低发生火灾的损失。

2 矿井火灾的原因及防灭火措施

矿井火灾的诱因比较复杂，具体可归纳为热源、可燃物和氧气。首先，热源是必然需要具备的。火灾的产生需要达到一定的温度和热量，煤矿中比较多见的有煤层自燃、施工作业、电路老化、机械摩擦、人为点火等，均是潜在的引火火源[4]。其次，需要具备可燃物，而煤矿中普遍存在的煤便是典型且多见的可燃物。最后，氧气的浓度也比较关键，若氧气含量低于3%，则无法维持燃烧，低于12%，瓦斯便不具备爆炸性[5]。只有在火灾的要素均具备，且符合一定的条件，才能引起火灾。

2.1 外因火灾的主要原因

矿井火灾的外因也比较繁杂，主要是因不规范操作所导致。其中主要包括：存在明火，井下工作人员不遵循工作守则，违规吸烟或带火种下井，此外还可由电焊等施工所引起。出现明火，通常是因电气设备失爆，运输皮带燃烧等导致[6]。不遵循采掘有关规定，违规放炮所诱发的火灾，此外，还可能被瓦斯、煤尘爆炸和机械摩擦、碰撞等原因诱发。

2.2 外因火灾防治措施

矿井地面应建立静压水池：应该从副斜井将输水管道引至井下，在消防、洒水、各用水设施等处进行完全覆盖。对于井下辅运大巷、胶带大巷、回风大巷、掘进工作面巷道等区域，也应配备井下消防洒水管道。并应在胶带输送机巷道配备支管和阀门，间隔设置为50 m。此外，出于方便消防、冲洗巷道和救援的目的，应在其他巷道每隔100 m配备支管和阀门[7]。

专人专责：配备专门的人员，做好消防器材的配备和管理工作，全面覆盖井上风机房、消防材料库、井下作业区域等位置。

严格检查：严格检查违禁物品，配备专人负责检身工作，杜绝任何出现携带烟草及易燃物进入井下等情况。

消防材料配备：在地面副斜井位置，应配备消防材料库；在井底车厂位置，应配备消防材料库，建立消防器材台账和消防器材管理制度。

2.3 内因火灾的主要原因及防治措施

主要原因：矿井火灾的内因涉及方面也比较多，主要可归纳为需要有大量的自燃煤炭，含氧量需要达到一定的标准，且风速不宜过快，煤氧化产生的热量不易流失。

防治措施：①合理应用预防性灌浆、喷洒阻化剂等措施，并结合具体需要配备注凝胶或注氮等措施[8]，阻化液喷洒系统流程如图1所示；②加强自动化监测措施建设，构建完善的煤矿自然发火束管监测系统，对煤层自燃情况及时进行预报；并及时取样检测作业区域的气体，对工作面和采空区潜在的发火动向进行及时预警；及时、认真分析后，制定措施进行处理，实现对矿井自然发火情况的早期预测预报[9]，工作面束管监测测点布置如图2所示；③在采煤工作面设置安全监控系统，在回风巷等位置及时配备温度、一氧化碳传感器；④在采煤工作面，应顺槽构筑防火门墙基础；⑤在采掘区域，尽量采用后退式回采；同时，综合考虑煤层的自燃等级、自然发火期、回采速度、防火措施等情况，选择合适的采区和采煤工作面范围[10]；⑥需要控制自燃带内的煤层暴露时间，提高工作面的推进速度，确保不超过自然发火期；⑦严格控制开采各步骤，杜绝不规范留顶煤和底煤等情况，及时处理工作面浮煤。大量实践表明，工作面溜头、溜尾等位置浮煤粒度小，透气性差，是最容易发生煤尘、煤炭自燃的地点，因此在开采工程中必须及时清理，在采空区杜绝出现浮煤[11]；⑧回采过程需要严格按照设计方案，避免留不合理的煤柱和顶煤。对于停采线位置，应及时予以处理；⑨待采煤工作面结束，应设置永久性防火封闭，并做好束管监测，密闭区束管监测布置如图3所示；⑩绘制火灾避灾路线图，对工人做好培训工作，使工人牢记火灾避灾路线。

1-供水管路；2-阻化剂车；3-水泵吸液管；4-压力表；5-洒液管；6-喷洒泵；7-阀门；8-胶管；9-喷枪

1-束管；2-束管采样头

1，3-密闭墙外监测点；2，4-密闭墙内监测点

3 结语

针对大峪矿井火灾现状，以及煤层有自燃倾向的问题，以理论研究作为技术支持，制定出严谨和科学的应对方案，完善采掘和通风等相关配套设施，研发和引进技术设备创新，提高了防灭火技术的有效性。大峪煤矿在2017年经山西智德安全技术股份有限公司进行安全现状评价验收，防灭火系统符合相关规定。