矿井火灾灾变通风理论在远距离封闭灭火中的应用
2003年1月20日，梨树煤矿七井三区发生了一起瓦斯爆炸事故，引起了密闭内高浓度瓦斯燃烧。在灭火过程中，深刻吸取封闭火区时造成的事故教训，利用矿井火灾灾变通风理论与实际相结合，采用了一系列的有效措施，成功的扑灭了采空区内的火灾，将事故损失限定到最低程度。
1 矿井及火区概况
梨树煤矿七井位于鸡西市梨树区境内，该井采用抽出式通风，属高瓦斯矿井。事故发生的原因是，回撤设备作业人员在外运设备时，将支护位倒，直接冲击排放瓦斯铁风筒，铁风筒在连接处断开时磨擦产生火花，导致铁风筒内高浓度瓦斯燃烧，并引向采空区，造成采空区瓦斯爆炸。采空区内没有参与爆炸的瓦斯在其浓度和氧气都适宜的条件下继续燃烧，该采空区随即形成了火区，如图1所示。
图1 七井三区通风系统及事故地点示意图
在抢险救灾过程中，采空区又不同程度地发生了多次小型的瓦斯爆炸，在恢复入排之间通风设施时，有冲击波造成风流反向的现象。经连续气体检测，34#水平风路中CO达到118×10-6；C2H4达12×10-6。
2 灭火方案的选择与实施
2.1 灭火方案选择
（1） 火区注水；
（2） 全井封闭；
（3） 近距离封闭；
（4） 远距离封闭。
通过上述方案的比较，对于高瓦斯矿井的火区封闭，防止封闭期间发生爆炸是最重要
的。决定采用第4方案。封闭工作分两步：第一步是在入回风两处隔爆密闭地点分别设2道永久风门，中间充填沙袋。封闭时，由救护队员关闭和固定4道风门后立即升井，通过微机监控火区的变化。第二步是待火区稳定后，将风门撤掉，用沙石水泥砌筑密闭。
2.2封闭方法的实施
（1）2003年2月16日10:00由救护队负责，兵分2路分别到34#水平风路和－300m主运道同时关闭4道风门，然后立即升井到地面待命。井下所有人员全部升井。
（2）微机室设双岗严密监视CO传感器、CH4传感器和风门开关传感器的变化，一旦发生爆炸冲开风门时，救护队员立即入井，再次迅速关闭风门。此时，爆炸后不能在短时间内连续爆炸，因火区的CH4和O2在爆炸时已经大部分参与消耗。
（3）封闭后气体的变化情况。火区封闭后CH4在26h内呈上升趋势；上升后又稳定持续5h，然后开始逐渐下降。分析原因：实际的瓦斯浓度并没有下降，而是由于传感器的位置遇到高温失灵所致。因传感器的正常工作环境条件为：空气温度：－20℃～40℃，传感器位置设在32#东0，距火源地点近，封闭后由于瓦斯浓度的上升，火源点向外漫延，导致传感器的温度超过40℃。
（4）均压通风。将调整好的备用主要通风机改为运转风机（叶片由35°改为25°），同时，撤除二区风道的增阻调节风门设施。通过适当的调整通风阻力，使全井负压下降1 000Pa；总排风量由3 530m3min降到2 055 m3min。火区内的气体发生了明显的变化：CH4、CO2上升，O2下降。这期间密闭已经听不到漏风声音，火区内部基本隔绝了供氧，在氧气不足的条件下采空区燃烧的瓦斯逐渐熄灭（见图2）。
图2 均压通风期间气体变化曲线
（5）为加强火区密闭质量，彻底隔绝火区供氧，将34#水平风路和－300m主运道风门摘下，砌筑密闭。
3 启封火区
自2月26日封闭以来，经过120次气体全面检测结果看，CO指标为0的时间已达106d，C2H4指标为0的时间达40d，C2H2指标始终为0，分析上述气体指标后确定启封火区。启封火区步骤：
（1）实行锁风探查。6月19日将－300m主运道密闭打开后改为永久风门，救护队员通过风门进入32#东0密闭进行探查和采样，经气体分析看CO达到15×10－6、C2H4、达1.1×10－6、O2达11.88％，少量的CO和C2H4只是采空区没有被完全排除的残余的气体。连续3d采样分析指标逐渐下降，直到0。
（2）灾区少量供风。6月26日将34#风密闭观测孔和－300m主运道2道风门打开，供给少量的空气继续观察，供风量为30m3/min,3d后气体浓度测定结果为：C2H4由7.69％下降到3.1％；CO2由3.8％降到1.5％；O2由10.37％上升到16.88％；CO、C2H4指标均为0；温度由27℃降到25℃。
（3）对火区全面启封。6月29日将34#风道密闭打开0.5m的调节风窗，使三区的风量增加到416m3/min，180min后，回风中的CH4降到0.8％，又经连续3d的气样分析CO、C2H4指标均为0。全面恢复了通风系统。
4 结论
在救灾过程中，如何防止再次发生瓦斯爆炸，是一个至关重要的问题。这次封闭和启封过程采取循序渐进的措施，逐步深入，一旦发生异常情况，能够立即采取措施。利用计算机监测井下火区现场各种数据和气体化验分析的手段，对掌握灾区的情况有效地执行灭灾方案超到了决定性的作用。采用均压通风的效果说明火区与矿井通风状态的变化有着极其重要和密切的关系。抢险救灾工作由经验型变为科学型，避免由于指挥失误造成重大损失，同时，也提高了各级通风救护技术人员的科学管理水平和业务素质。
1 矿井及火区概况
梨树煤矿七井位于鸡西市梨树区境内，该井采用抽出式通风，属高瓦斯矿井。事故发生的原因是，回撤设备作业人员在外运设备时，将支护位倒，直接冲击排放瓦斯铁风筒，铁风筒在连接处断开时磨擦产生火花，导致铁风筒内高浓度瓦斯燃烧，并引向采空区，造成采空区瓦斯爆炸。采空区内没有参与爆炸的瓦斯在其浓度和氧气都适宜的条件下继续燃烧，该采空区随即形成了火区，如图1所示。
在抢险救灾过程中，采空区又不同程度地发生了多次小型的瓦斯爆炸，在恢复入排之间通风设施时，有冲击波造成风流反向的现象。经连续气体检测，34#水平风路中CO达到118×10-6；C2H4达12×10-6。
2 灭火方案的选择与实施
2.1 灭火方案选择
（1） 火区注水；
（2） 全井封闭；
（3） 近距离封闭；
（4） 远距离封闭。
通过上述方案的比较，对于高瓦斯矿井的火区封闭，防止封闭期间发生爆炸是最重要
的。决定采用第4方案。封闭工作分两步：第一步是在入回风两处隔爆密闭地点分别设2道永久风门，中间充填沙袋。封闭时，由救护队员关闭和固定4道风门后立即升井，通过微机监控火区的变化。第二步是待火区稳定后，将风门撤掉，用沙石水泥砌筑密闭。
2.2封闭方法的实施
（1）2003年2月16日10:00由救护队负责，兵分2路分别到34#水平风路和－300m主运道同时关闭4道风门，然后立即升井到地面待命。井下所有人员全部升井。
（2）微机室设双岗严密监视CO传感器、CH4传感器和风门开关传感器的变化，一旦发生爆炸冲开风门时，救护队员立即入井，再次迅速关闭风门。此时，爆炸后不能在短时间内连续爆炸，因火区的CH4和O2在爆炸时已经大部分参与消耗。
（3）封闭后气体的变化情况。火区封闭后CH4在26h内呈上升趋势；上升后又稳定持续5h，然后开始逐渐下降。分析原因：实际的瓦斯浓度并没有下降，而是由于传感器的位置遇到高温失灵所致。因传感器的正常工作环境条件为：空气温度：－20℃～40℃，传感器位置设在32#东0，距火源地点近，封闭后由于瓦斯浓度的上升，火源点向外漫延，导致传感器的温度超过40℃。
（4）均压通风。将调整好的备用主要通风机改为运转风机（叶片由35°改为25°），同时，撤除二区风道的增阻调节风门设施。通过适当的调整通风阻力，使全井负压下降1 000Pa；总排风量由3 530m3min降到2 055 m3min。火区内的气体发生了明显的变化：CH4、CO2上升，O2下降。这期间密闭已经听不到漏风声音，火区内部基本隔绝了供氧，在氧气不足的条件下采空区燃烧的瓦斯逐渐熄灭（见图2）。
图2 均压通风期间气体变化曲线
（5）为加强火区密闭质量，彻底隔绝火区供氧，将34#水平风路和－300m主运道风门摘下，砌筑密闭。
3 启封火区
自2月26日封闭以来，经过120次气体全面检测结果看，CO指标为0的时间已达106d，C2H4指标为0的时间达40d，C2H2指标始终为0，分析上述气体指标后确定启封火区。启封火区步骤：
（1）实行锁风探查。6月19日将－300m主运道密闭打开后改为永久风门，救护队员通过风门进入32#东0密闭进行探查和采样，经气体分析看CO达到15×10－6、C2H4、达1.1×10－6、O2达11.88％，少量的CO和C2H4只是采空区没有被完全排除的残余的气体。连续3d采样分析指标逐渐下降，直到0。
（2）灾区少量供风。6月26日将34#风密闭观测孔和－300m主运道2道风门打开，供给少量的空气继续观察，供风量为30m3/min,3d后气体浓度测定结果为：C2H4由7.69％下降到3.1％；CO2由3.8％降到1.5％；O2由10.37％上升到16.88％；CO、C2H4指标均为0；温度由27℃降到25℃。
（3）对火区全面启封。6月29日将34#风道密闭打开0.5m的调节风窗，使三区的风量增加到416m3/min，180min后，回风中的CH4降到0.8％，又经连续3d的气样分析CO、C2H4指标均为0。全面恢复了通风系统。
4 结论
在救灾过程中，如何防止再次发生瓦斯爆炸，是一个至关重要的问题。这次封闭和启封过程采取循序渐进的措施，逐步深入，一旦发生异常情况，能够立即采取措施。利用计算机监测井下火区现场各种数据和气体化验分析的手段，对掌握灾区的情况有效地执行灭灾方案超到了决定性的作用。采用均压通风的效果说明火区与矿井通风状态的变化有着极其重要和密切的关系。抢险救灾工作由经验型变为科学型，避免由于指挥失误造成重大损失，同时，也提高了各级通风救护技术人员的科学管理水平和业务素质。
上一篇：矿井通风系统优化改造的实践
下一篇：近距离煤层上、下层同时回采探讨