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綜放面礦井火災(zāi)綜合立體防治措施分析

文檔作者：劉勇凱萬里浪許波波文檔來源： 1．徐州礦務(wù)局旗山煤礦 2徐州礦務(wù)局權(quán)臺煤礦 3．中國礦業(yè)大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月08日
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煤礦現(xiàn)代化 2010年第2期 總第95期
綜放面礦井火災(zāi)綜合立體防治措施分析
劉勇凱 ，萬里浪：，許波波’
(1．徐州礦務(wù)局旗山煤礦。江蘇徐州221132；2徐州礦務(wù)局權(quán)臺煤礦。江蘇徐州221153
3．中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇徐州221008)
中圖分類號：TD75 文獻標志碼：A 文章編號：1009—0797(2010)02—0048—03
礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一。一旦發(fā)生，輕則影響安全
生產(chǎn)，重則燒毀煤炭資源和物資設(shè)備，造成人員傷亡，甚至引
發(fā)瓦斯、煤塵爆炸。我國礦井火災(zāi)亦非常嚴重。據(jù)統(tǒng)計，我國有
56％的煤礦存在自燃發(fā)火問題，而我國統(tǒng)配和重點煤礦中具
有自燃發(fā)火危險的礦井約占47％，礦井自然發(fā)火又占總發(fā)火
次數(shù)的94％，其中采空區(qū)自燃則占內(nèi)因火災(zāi)的6O％。盡管當前
礦井防滅火技術(shù)有了很大的發(fā)展，但是仍然難以杜絕礦井火
災(zāi)的發(fā)生，因此，必須作好礦井的防滅火工作以保證生產(chǎn)的安
全進行。本文從本質(zhì)安全的出發(fā)點考慮，制定了礦井火災(zāi)的綜
合立體防治措施，措施可以從管理措施、技術(shù)措施、監(jiān)測手段
和事故處理三方面立體防御礦井火災(zāi)的發(fā)生。
1 制定完善的管理制度
1．1 加強領(lǐng)導(dǎo)
(1)成立以礦長、總工程師、安監(jiān)處、區(qū)長、隊長為主的管
理領(lǐng)導(dǎo)班子。
加強領(lǐng)導(dǎo)與監(jiān)管，通過班前、班后、現(xiàn)場等方式反復(fù)研究
討論，制定安全可靠、合理可行的相關(guān)技術(shù)方案、作業(yè)規(guī)程、檢
測手段與安全技術(shù)措施。
(2)實行專人負責(zé)制，礦上與施工單位制定專人負責(zé)。
(3)及時上報備案，將領(lǐng)導(dǎo)小組制定審批后的各項相關(guān)措
施及時上報集團公司。
1．2 嚴格管理
(1)根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)班子制定的各項技術(shù)規(guī)程、安全措施進行嚴
格的管理，落實到班、組、個人。
(2)由安檢處與通風(fēng)區(qū)負責(zé)各項技術(shù)規(guī)程、安全措施的監(jiān)
后防滅火隱患治理壓力較大。
(2)防滅火措施順序落實不協(xié)調(diào)，對工作面兩端頭封閉及
噴射賽福特快速密閉防止采空區(qū)漏風(fēng)，沒有引起高度重視，7
月7日完成構(gòu)筑隔離墻后，直至7月24日才完成噴射防止漏
風(fēng)材料。
(3)因工作面停采倉促，由于經(jīng)驗不足，未對工作面支架
進行調(diào)整，支架架間間隙過小，給工作面架間施工防火鉆孔的
角度、深度，帶來較大變化，造成多個鉆孔壓注防火劑效果較
差。
(4)工作面架間施工防火鉆孑L期間，由于防火套管未提前
準備，套管加工速度較慢，工作面停采初期只能采取隨打眼隨
壓注防火劑措施，直至8月12日工作面鉆孔套管才全部下
完。
(5)在本次隱患的處理過程中，也暴露了我們在快速滅火
裝備上還存在不足，特別是鉆具、注漿泵。這一點，在以后的工
作中，應(yīng)逐步加以解決。
5．2 經(jīng)驗
(1)3l3下工作面汛期停產(chǎn)后，礦立即成立了領(lǐng)導(dǎo)小組，研
究治理方案，制定了(313下工作面汛期停產(chǎn)安全保障措施》和
《313下工作面汛期停采自燃發(fā)火應(yīng)急處理預(yù)案》，解決了治理
自燃發(fā)火隱患所需的人、財、物，保證了防滅火措施的順利實
施，符合把事故消滅于萌芽狀態(tài)的指導(dǎo)思想。
(2)與山東科技大學(xué)協(xié)作，由防滅火專家對防滅火安全技
術(shù)措施進行了分析，并重新修正和補充了防滅火治理方案，采
取了支架尾梁埋設(shè)溫度傳感器和束管、313下軌順、皮順端頭
施工高位鉆孔壓注凝膠措施，自燃發(fā)火隱患治理從治理方案
和溫度、氣體監(jiān)控得到全方位預(yù)控。
(3)對工作面自燃發(fā)火隱患治理部位考慮全面，措施得
力，氣體監(jiān)控和溫度監(jiān)控覆蓋范圍大，措施實施針對性強。
(4)通過隱患治理，鍛煉了通防管理人員和技術(shù)人員，提
高了素質(zhì)，掌握了防滅火治理技術(shù)和工藝；鍛煉了通防防滅火
隊伍，職工熟練掌握了鉆孑L施工、設(shè)備操作、注漿工藝，提高了
職工崗位技能。
作者簡介
王建滬(1966一)，男，高級工程師，中國礦業(yè)大學(xué)安全工程
學(xué)院碩士研究生，兗礦集團有限公司楊村煤礦總工程師。從事
礦井技術(shù)管理工作。
(收稿日期：2010—3—8)
Research on nre—preVention and control technology during stop-mining period of flood
season and application
Wang Jianhu (1，Safety＆Engineering Institute，China University of Mining and Technology，Xu Zhou 221 1 16，Jiangsu
2，Yangcun Coal Mine of Yankuang Group Co．，ltd，Yanzhou 272 1 1 8，Shandong)
Abstract：The comprehensive mining of 3 1 3lower face has been stopped for a comparatively long period due to flood season． In order to
prevent spontaneous combustion，this paper presents comprehensive fire—prevention and control plan，ofers analysis and summary in combination
with treatment measures after analysis on spontaneous combustion situation during stop-mining period．
Keywords：flood season stop-mining period drilling and grouting tube monitoring 1
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煤礦現(xiàn)代化 2010年第2期 總第95期
督管理。
(3)組織相關(guān)作業(yè)人員進行各項安全教育，做到施工作業(yè)
人員人人知安全、人人懂安全、人人要安全。
(4)制定職責(zé)分工表與施工圖紙懸掛礦調(diào)度所，由礦總值
班負責(zé)督促落實。將措施要求的每項工程按比例繪制在圖紙
上，并根據(jù)具體職責(zé)制定詳細的職責(zé)分工表，做到每項措施的
落實。
(5)在工作面開始安裝或收作前組織人員對進出架路線
上的巷道進行修復(fù)，確保暢通，同時將安裝、收作準備工作超
前做好，施工時合理安排工作量，確保工作面安裝、收作進度。
2 制定可靠的技術(shù)措施
綜放工作面切眼貫通后、收作面在距停采線60m時，預(yù)先
制定各項安全技術(shù)措施，確保工作的安全順利進行。
2．1 綜放工作面裝面及初采期間防火措施
為保證綜放工作面裝面及初采的安全進行，制定針對特
定條件下的防治煤炭自燃的技術(shù)措施。措施內(nèi)容包括：
(1)綜放工作面基本概況。
(2)綜放工作面自然發(fā)火分析。包括：煤炭自燃發(fā)火原因
分析；可能性分析；煤炭自燃發(fā)火防治工作的重點、難點等。
(3)裝面時的防火措施。
(4)初采期間防火措施。
2．2 綜放工作面停面撤架期間防火措施
綜放工作面停面撤架期間，由于停面時間長，存在煤炭自
燃的可能性，因此防火工作尤為重要，必須制定相應(yīng)的防火技
術(shù)措施，內(nèi)容包括：
(1)綜放工作面基本概況。
(2)綜放工作面自燃發(fā)火分析包括：煤炭自燃發(fā)火原因分
析；可能性分析；煤炭自燃發(fā)火防治工作的重點、難點等。
(3)停采前的防火措施。
(4)收作期間防火措施(從工作面停止移架開始)。
(5)封閉后的防火措施。
2．3 工作面開采期間的防滅火技術(shù)措施
工作面開采期間，可以根據(jù)礦井“自燃三帶”的范圍制定
合理的防滅火技術(shù)措施，比如采用三項泡沫、灌漿、注氮等技
術(shù)措施。
3 啟動全面的安全監(jiān)測手段
綜放工作面裝面初采及停面撤架期間是礦井煤炭自燃發(fā)
火最危險的時期，因為一般礦井裝面撤架的時間都在一個月
左右，裝面撤架時間超過了最短自然發(fā)火期。因此，煤炭氧化
自燃帶的長期停滯，極易造成采空區(qū)煤炭的氧化自燃。必須應(yīng)
用全面的安全檢測措施，進行全方位的監(jiān)測與預(yù)報，一旦發(fā)現(xiàn)
有煤炭自燃的征兆，立即采取相應(yīng)措施，將其撲滅于萌芽階
段。為保證安全，礦井應(yīng)采取自動綜合監(jiān)測系統(tǒng)與人工機動檢
測的綜合檢測措施。
3．1 建立完善的安全檢測管理體系
(1)建立完善的安全檢測系統(tǒng)進行全面監(jiān)測，檢測項目包
括：一氧化碳、溫度、烷稀類氣體、氧氣濃度等。
(2)工作面風(fēng)巷安裝CO傳感器、實時檢測風(fēng)流中CO情
況。
(3)在工作面上隅角處采空內(nèi)預(yù)埋束管隨時對采空區(qū)內(nèi)
進行監(jiān)測。
(4)每班由固定測氣員隨身攜帶便攜式CO報警儀和溫度
計，隨時對冒空區(qū)、回風(fēng)流、上隅角等地點進行檢查，對異常地
點采用打撞管進行取樣化驗，并定點觀測。
(5)工作面裝面期間做好機、風(fēng)巷及切眼的防火探查和取
樣化驗，根據(jù)探查情況及時向冒高處進行打撞管，并注膠充
填。
(6)建立完善的安全管理領(lǐng)導(dǎo)班子，對安全監(jiān)測監(jiān)控體系
進行監(jiān)督管理。建立健全人員組成表，互相監(jiān)督，保證作業(yè)安
全有序進行。
(7)建立安全檢測人員培訓(xùn)體系，定期對安全監(jiān)測人員進
行培訓(xùn)提高，持證上崗。
(8)班前明確任務(wù)，利用班前會布置任務(wù)，做到分工明確，
責(zé)任到人。
(9)班后監(jiān)督檢查，利用班后會匯報檢查，做到隱患立查，
預(yù)防為主。
(10)完善安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，建立安全硬件設(shè)備的配置、
更換、檢修制度，保證設(shè)備儀表儀器的正常運行與滿足設(shè)置監(jiān)
測地點的需求。
3．2 建立煤炭自燃預(yù)測預(yù)報指標體系
煤炭氧化后隨著氧化進程的不同將依次釋放出各種氣
體，這些氣體的出現(xiàn)及釋放量基本能準確反映煤炭氧化自燃
程度。因此，準確地分析煤炭氧化自燃所放出的氣體及其數(shù)
量，能更好地進行煤炭自燃的早期預(yù)測預(yù)報與防治工作。
自燃指標氣體分為三類：第一類主要是碳氧化合物，最常
用的是CO和CO／0 ~raham指數(shù))，主要適用于低變質(zhì)褐煤和
長焰煤階段；第二類主要是飽和烴和鏈烷比，飽和烴組分包括
乙烷(C：H )、丙烷(C H )、丁烷(C H )、和鏈烷比(C H ／CH ，C H。
／CH ，C Hl0，CH 和C3H 2H ，C Hl。，(二2H。)；第三類指標氣體主
要是不飽和烴，包括C：一c 烯烴和c H 炔烴，以及一系列比值
(C2H ，CH C3H6／CH ，C H8 H ，C H ／C2H2)等。第二和第三類指
標氣體主要適用于高、中揮發(fā)分煙煤階段。
研究表明，煤在供氧充分的條件下，煤溫升到70℃
～ 100℃ ，煤的氧化速度加快，出現(xiàn)一氧化碳、甲烷；100℃
～ 200℃時，氣體產(chǎn)生物釋放加快，出現(xiàn)乙烷、乙烯等烷系、烯系
氣體；20o℃以上時，煤樣升溫速度更快，釋放的氣體種類和數(shù)
量增多；達到300℃ 一350℃時就冒煙起火。
煤炭自燃的早期預(yù)報的關(guān)鍵是掌握適當?shù)臅r機，預(yù)報過
早，氣體產(chǎn)生量少，環(huán)境干擾大，難以準確預(yù)報；預(yù)報過遲，則
會貽誤治理時機。一般可以檢測到氣體的變化，此時發(fā)出預(yù)
報，能夠有時問采取預(yù)防自燃措施。此時的預(yù)報指標的數(shù)值稱
為預(yù)報臨界值。煤炭自燃預(yù)報指標的選擇是根據(jù)具體條件逐
漸摸索確定出適合礦井的準的預(yù)報指標和預(yù)報臨界值。目前
常用的煤炭自燃預(yù)報指標有：①指標氣體的濃度；②指標氣體
的發(fā)生量；③火災(zāi)系數(shù)；④鏈烷比等。
3．2．1 自燃指標氣體的濃度
自燃指標氣體的濃度是最簡單直接的預(yù)報指標，常用的
是CO氣體濃度和乙烯氣體濃度，該種指標影響因素多，如發(fā)
生自燃的煤量多少、風(fēng)量的大小以及檢測儀器的最小量程。很
明顯參與自燃的煤量多，產(chǎn)生的氣體量就多；同樣的氣體生成
量，風(fēng)量大則濃度小，風(fēng)量小則濃度大。另外，對于乙烯氣體在
自燃的規(guī)模小時，只要出現(xiàn)乙烯就說明已有l(wèi)l0℃以上的高溫
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煤礦現(xiàn)代化 2010年第2期 總第95期
點，則應(yīng)該發(fā)出預(yù)報，由于受儀器精度的制約，報警的臨界值
難以確定。所以，實際中必須依據(jù)各礦具體地點、具體情況、觀
察統(tǒng)計確定。
3．2．2 指標氣體的發(fā)生量
一般是選用空氣中CO絕對量為預(yù)報指標。
計算方法：
F=C ×Q
式中F一自燃發(fā)火預(yù)報指標，m3／min；
C一觀測站氣樣的CO濃度，％；
Q一觀測站的風(fēng)量，m3／min。
這種預(yù)報指標雖然可以消去風(fēng)量的影響，但是還受氣體
因素的影響，如著火范圍的大小、不同的煤種等規(guī)格影響，因
此也難以定出統(tǒng)一的臨界值。
3．2．3 火災(zāi)系數(shù)
火災(zāi)系數(shù)即格氏系數(shù)，是英國學(xué)者格雷哈姆提出的。火災(zāi)
系數(shù)由煤的氧化過程中CO，濃度的增量+ACO，、CO濃度增量+
ACO和O 濃度的減少量AO 進行計算。計算公式如下：
Rl=—+—
A C
。．
Oz × 100
一AO2
R2=—+—
AC
—
O × 100
一AO2
R3= 枷0 ’
式中R 一第一火災(zāi)系數(shù)，％；
R 一第二火災(zāi)系數(shù)，％ ；
R 一第三火災(zāi)系數(shù)，％。
應(yīng)用火災(zāi)系數(shù)進行煤炭自燃的預(yù)報時，一般以第二火災(zāi)
系數(shù)R 作為主要指標，以第一火災(zāi)系數(shù)R。作為輔助指標，而
第三火災(zāi)系數(shù)R，的引入旨在消除由于摻入新鮮風(fēng)流而引起的
誤差。
這三個火災(zāi)系數(shù)都隨著煤炭自燃的發(fā)展而增大。一般說
來，當煤炭進入自燃階段，第一火災(zāi)系數(shù)約為0．3～0．4，若繼
續(xù)增大就預(yù)示著自燃火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生；若第二火災(zāi)系數(shù)R 超過
0．005，就應(yīng)警惕自燃火災(zāi)的發(fā)生，如果R 超過0．01，則說明自
燃火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生。在煤炭低溫氧化發(fā)熱所放出的氣體中，占第
一位的是水蒸氣，第二位就是二氧化碳，cos的放出量遠比CO
大。三個火災(zāi)系數(shù)中，R：與R，都與CO 有關(guān)，但CO 氣體常天
然的賦存于煤巖之中，受圍巖的影響因素較大。所以目前一般
都采用R。作為預(yù)測預(yù)報煤自燃的指標參數(shù)。在實際工作中，應(yīng)
通過長期觀測，找出適用于本礦的預(yù)報臨界值，以便對本礦的
煤炭自燃做出準確的預(yù)報。
3．2．4 鏈烷比
鏈烷比是烷系氣體之間濃度的比值，常用的有乙烷(c2H )
／甲烷(CH )、丙烷(c H )／乙烷(C：H )．實驗證明，鏈烷比受風(fēng)
流及自燃范圍的影響較小。
根據(jù)鏈烷比的變化，可以預(yù)報煤炭自燃的發(fā)展階段，這比
單獨根據(jù)CO進行預(yù)報又前進了一步。
選擇合適的煤自燃指標氣體組分必須考慮三方面因素：
一是煤的著火點溫度和煤自燃發(fā)火預(yù)報溫度；二是各類氣體
組分隨煤溫的變化規(guī)律；三是實際應(yīng)用是否簡便，首先根據(jù)煤
著火點溫度和煤氧化化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究確定煤自然發(fā)火預(yù)
報溫度范圍，然后在煤自然發(fā)火預(yù)報范圍內(nèi)選擇合適的氣體
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組分，作為煤自燃指標氣體。
4 制定嚴格的糾正整改措施
具體的整改糾正措施應(yīng)該包括：
(1)根據(jù)安全管理網(wǎng)絡(luò)圖中各級管理人員對管理和生產(chǎn)
中存在的問題應(yīng)按相關(guān)煤礦規(guī)程予以糾正。與此同時，應(yīng)對這
些問題進行評審，分析其性質(zhì)、嚴重性。
(2)對那些性質(zhì)嚴重、影響較大和頻繁發(fā)生的問題，各科
室、單位負責(zé)人應(yīng)及時組織人員對其產(chǎn)生的原因進行調(diào)查分
析，并根據(jù)該問題的產(chǎn)生原因及嚴重程度制訂相應(yīng)的糾正措
施。例如在出現(xiàn)以下情況時，必須采取相應(yīng)的糾正措施：①技
術(shù)資料整理不合格，未按相關(guān)操作規(guī)程作業(yè)；②各類檢查中發(fā)
現(xiàn)的嚴重不合格；③重復(fù)發(fā)生的不合格；④發(fā)生嚴重責(zé)任差
錯。
(3)糾正措施經(jīng)本部門、科室負責(zé)人(必要時報管理處主
管領(lǐng)導(dǎo))批準后，予以實施。
(4)部門、科室負責(zé)人應(yīng)組織有關(guān)人員對糾正措施的實施
情況進行跟蹤、檢查，并于糾正措施完成后對其實施效果進行
驗證和記錄。
(5)當采取的糾正措施未達到預(yù)期效果時，應(yīng)重新制訂糾
正措施，直至達到預(yù)期的效果。
(6)各科室、區(qū)隊擬采取的糾正整改措施如果涉及其他部
門，或本部門、單位無法獨立完成糾正整改措施的，各科室、區(qū)
隊應(yīng)將信息報管理處，由礦主管處組織制訂和實施糾正整改
措施。
(7)在實施擬定糾正整改措施時，應(yīng)注意采取的措施與問
題的嚴重程度相適應(yīng)，以免造成不必要的浪費。
(8)礦主要負責(zé)人、安全管理主要負責(zé)人或安監(jiān)科可結(jié)合
實際工作的嚴重程度對各科室、區(qū)隊的糾正整改措施進行督
促、檢查。
5 總結(jié)
從本質(zhì)安全的角度說，礦井火災(zāi)綜合立體防治措施是礦
井火災(zāi)防治的立足點和切人點，能夠從根本上防范礦井火災(zāi)
的發(fā)生。礦井火災(zāi)綜合立體防治的核心內(nèi)容是：建立完善的管
理制度；啟動全面的安全監(jiān)測手段；制定立體的綜放工作面綜
合防治措施；制定嚴格的整改糾正措施。這一成果的推廣應(yīng)
用，對于煤礦火災(zāi)的防治具有重要的意義，其經(jīng)濟和安全效益
巨大。同時該項技術(shù)經(jīng)濟效益與社會效益顯著，具有廣闊的應(yīng)
用前景。
作者簡介
劉勇凱(1984～)，男，漢族，湖北天門人，2007年畢業(yè)于西
南科技大學(xué)安全技術(shù)及工程專業(yè)，現(xiàn)任職于徐礦集團旗山煤
礦通風(fēng)科，主要從事礦井通風(fēng)防滅火方面的研究。
(收稿日期：2009—9—11)

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