防止火區內瓦斯爆炸造成救災人員傷亡的對策研究

隨著 煤礦井下開采規模的不斷擴大，生產水平的延伸，礦井瓦斯湧出量將逐漸遞增，很多礦井發火現象也越來越嚴重。在井下高瓦斯區域，一旦發火，無論是內因火災還是外因火災，或者是由於瓦斯燃燒、瓦斯爆炸後產生的火源，處理不當就會發生瓦斯爆炸，造成救災人員傷亡的後果。本文在 03manbetx 鶴崗礦區和黑龍江省其它 煤礦發生的幾起火區爆炸，造成救災人員傷亡的實例，對火區內發生瓦斯爆炸的原因進行 03manbetx ，並提出預防和處理火區爆炸 02manbetx.com 的建議，供從事 煤礦救災人員參考。
一、火區內瓦斯爆炸造成救災人員傷亡的實例

據不完全統計，從2000年至2004年鶴崗礦區範圍內共發生火區爆炸 02manbetx.com 12起，造成34人死亡，25人受傷。發生在黑龍江省雞西礦業集團東海 煤礦和方正縣寶興煤礦的瓦斯爆炸 02manbetx.com 也是由於處理火災時采取 措施不當，在封閉火區時發生瓦斯爆炸，釀成了救災人員重大傷亡的後果。
1、2001年12月16日，鶴崗區域礦山救護大隊處理鶴崗市霖源煤礦火災 02manbetx.com ，已經支好木方正準備施工板閉時，由於礦方人員運料的礦車掉道，將風門撞壞，使兩道風門同時敞開近一個小時，井下風流的不穩定造成采空內突然發生瓦斯爆炸，衝擊波將木方摧倒，使現場作業的9名救護隊員摔傷，4人一氧化碳輕微中毒。
2、2002年4月8日，雞西礦業集團東海煤礦在處理礦井火災時，組織幾十名作業人員對火區進行封閉，就在救災人員封閉火區過程當中，火區內突然發生瓦斯爆炸，造成24人死亡，19人受傷。
3、2003年1月11日，黑龍江省方正縣寶興煤礦二段-388水平左五片自然發火，礦方組織30餘人準備施工兩道永久密閉封閉火區，已經封完一道密閉，正在施工第二道密閉時，采空區內發生瓦斯爆炸，井下當班作業的36人除2人脫險外，其餘34人全部遇難。
4、2004年1月1日，鶴崗礦業集團公司興煤公司二水平五石門中左上段已采區+20標高火區內發生瓦斯爆炸，將密閉牆摧毀。救護大隊四中隊隊員在入井進行撤人，檢查氣體勘察現場時，火區內又發生第二次瓦斯爆炸，將兩名隊員燒傷。
二、火區內發生瓦斯爆炸的原因 03manbetx
火區內瓦斯爆炸的原因，應根據爆炸三要素來 03manbetx ，由於火區中，火源始終存在，因此主要分析火區內氧氣和瓦斯濃度的變化趨勢。根據多起火區發生瓦斯爆炸的成因特點，我們可以把火區爆炸原因類型分為以下幾種形式加以分析：
1.風流逆轉型如圖一所示
在通風係統正常情況下，火區內有一定的風量經過，風向也是穩定的。上風流沒有積聚瓦斯的條件，而下風流煤層岩湧出的瓦斯和燃燒物起隨風流流走，下風流即使有積存瓦斯的條件也未經過火源，發生不了爆炸。如果由於受通風設施設備狀態改變的影響，或者巷道有多風路，網絡複雜，在其它風壓作用下，就可造成井下風流發生逆轉，風流反向使下風側達到爆炸界限的瓦斯氣體經過火源，從而引起瓦斯爆炸，也就是說在火區中如果改變了風向就有發生瓦斯爆炸的可能。采取調風方案必須慎之又慎。
2.火區封閉如圖二所示
火區在封閉過程中及封閉後，由於隔絕供氧，火區內燃燒也不斷消耗剩餘氧氣，生成二氧化碳，並與湧出的瓦斯一起滲入火區內大氣中，引起火區空氣中氧氣9 7 3 12 3 4 8 : 來源：湖北 安全生產信息網

濃度持續下降。由於煤層中瓦斯不斷湧出，瓦斯濃度繼續增加，瓦斯濃度曲線呈上升趨勢。見火區內O2和CH4變化趨勢圖。如果予封閉區域瓦斯湧出量較大，在氧氣濃度沒有降至12%之前，瓦斯濃度就已上升至爆炸界限，就會發生爆炸。如果火區封閉嚴密，由於封閉區內仍由岩、煤層湧入氣體，區內氣壓增加，可抑製CH4湧出，使CH4濃度增加速率變緩。O2濃度至12%以上時，CH4沒有達到爆炸界限濃度，就不會發生爆炸。而當密閉存在漏風時，新鮮風流進入增加了O2濃度，使瓦斯濃度上升至爆炸界限內時，O2濃度還沒降下來，火區內又有明火存在，極易發生爆炸。封閉高瓦斯區域火區時封閉順序十分重要。因火區封閉順序不當可造成火區內風流逆轉和其它巷道瓦斯供入火區的可能。
3.風流供氧如圖三所示
在火區沒有得到徹底根治，但進行封閉後起到了隔絕供氧的作用。火區內O2濃度低於5%，火焰燃燒將開始逐漸減弱乃至熄滅，O2濃度在1%以下時，火焰燃燒完全熄滅。但即使在空氣中O2濃度為零的條件下，著火帶可燃物的陰燃仍可持續相當長的一段時間，此時火區處於缺氧、陰燃狀態。如果由於人為調風或構築設施設備無意改變了通風係統（啟封火區或調整風路），使含有足夠O2的新風供入火區內，造成火勢增大，並使達到爆炸界限濃度的瓦斯經過火源，就可導致火區爆炸。如果火區未完全達到熄滅條件就風供啟封火區極易發生爆炸。
4.瓦斯供入型如圖四所示
在火區有多條漏風通道存在的情況下，火區內有少量風流經過不含瓦斯或瓦斯濃度很小，即使瓦斯經過火源也發生不了爆炸。而外界瓦斯在風壓作用下進入火區，或者把與火區相通的其它巷道積存的瓦斯氣體帶入火區，就會引起瓦斯爆炸。封閉火區後排放瓦斯時，應尤為注意。
三、處理礦井火災時防止控製火區爆炸 措施的建議
通過以上分析可以看出，火區爆炸一般是出現在通風係統不穩定，或與火區連通的舊巷多，風路複雜；火區密閉不嚴密漏風；人為進行調整風路；火區封閉順序不當等情況時才發生的。為避免以上現象發生，特提出預防、控製火區爆炸的一般 措施。
（一）要全麵詳細了解火區情況
1.進一步查清火源地點，明確火區範圍，查清火區內通向外界或地麵的廢舊巷道，地質鑽孔，灌漿孔以及采空區與火區內相通的巷道，風路關係，需封閉的及時予以封堵。
2.了解火區煤層的開采情況，丟失的煤柱，瓦斯湧出情況和變化規律，以及火區內其它氣體的濃度。掌握火區及其附近的地質構造（如褶曲、斷層、破碎帶等），以防止封閉時瓦斯進入火區或造成封閉不嚴出現漏風。
3.了解與火區相關的巷道布置、通風係統、、通風設施、巷道的斷麵和支護形式、風量、風向、巷道的煙霧和溫度情況等。所有巷道必須對照清楚（層間關係、采空關係、巷道關係、臨區關係），把 圖紙上齊上全。
4．救護隊偵察工作力求細致認真，盡量摸清火情，做到一次偵察完結。指揮部要詳細研究火性，分析瓦斯爆炸的可能和滅火工作的複雜性，製訂周密的滅火方案和 安全 措施才能保證救災人員 安全。
（二）控製風量、減小火勢
礦井火災時期，風流控製是救災中最主要的措施之一，風流控製包括風量控製和風向控製兩個方麵。在正常生產時期主要進行風量的控製，而在災變時期主9 7 3 1 23 4 8 : 來源：湖北 安全生產信息網

要是進行風向控製，防止風流紊亂。一般在確保瓦斯不積聚的前提下，進行縮風來減小火勢，保證向火區內流入一部分風量，使火災生成的易燃物和湧出的瓦斯不斷流出著火帶，保持風向一致性。在處理由於瓦斯燃燒和瓦斯爆炸引起的火災時，在井下沒有人員的情況下，可采用風流短路措施。之後人員在安全地點觀測。
（三）保證通風係統穩定
控風後，必須保證井下通風係統的穩定，保證風流連續地正向流動，不發生風流逆轉和瓦斯供入火區現象。應采取如下措施：
1．專人看主扇，保證通風機正常運轉。
2．局部通風機保持原狀態，不得隨意停開。
3．專人看有關風門，保證井下通風係統、通風網路維持原狀態。
4. 如出現風流逆轉，風壓（風量）變化頻繁或嚴重的煙流滾退等現象或進入火區的風速小於防止煙流滾退的最小風速，所有人員必須撤退。
（四）監測氣體，觀測聽響。
處理火區爆炸事故，監測氣體是一種有效的重要手段，采用定時人工檢測與色譜儀化驗分析相結合方法，把火區內氣體數據真實反映出來，建立觀測記錄，繪製氣體變化曲線圖，同時要測定風量，在不受爆炸衝擊波威脅的安全地點設觀測站，掌握火區變化情況，用於指導各項救災工作的實施。當火區氣體變化異常，處於不穩定狀態時，嚴禁人員入井。
（五）火區封閉
根據井下實際情況及火災特點選擇封閉順序，必須認真考慮每條巷道封閉後，對整個火區係統風路的影響和風壓的變化。多條巷道需要進行封閉時，應先封閉對係統風路無大影響的巷道。
1．封閉有爆炸危險火區時，首先考慮控爆問題，一般先封入風側密閉，采用碼放砂袋或用充砂隔爆方法，並預留通風窗口，保證向火區供入一定風量，隔爆工作結束後，將通風窗口堵嚴，觀察24小時無問題後，再施工回風側密閉。
2．在火區封閉時，要安排專人密切監測火區回風氣體變化情況，火區取樣應在巷道頂部、中部和底部三點提取，才能真實反映火區的空氣成分，在傾斜巷道更應如此。最好的辦法是一次安裝完束管，進行束管監測，避免人員多次進入。
3．火區封閉時要注意監測大氣壓力的變化，大氣壓力上升是構築防火牆的最好時刻，有助於避免火區氣體從封閉區外溢，威脅救災人員。
4．隻有在保證火區封閉條件好，能保證不漏風的情況下，可考慮同時封閉方法，盡可能縮短構築密閉時間，快速施工臨時板閉，迅速切斷供氧條件，但要保證封閉的同時性，在施工板閉時預留門孔，保證門孔封堵前的火區通風。封堵門孔時，統一指揮，保證按預定時間同時封閉。如果能在同時封閉之前注入CO2、N2等惰氣，則更利於保證火區封閉的安全。9 7 3 1 2 34 8 : 來源：湖北安全生產信息網

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