南屯礦63上10順槽煤層自然發火事故事故案例

發火時間：1993年8月23日
發火地點：南屯礦63上10上順
火區概況
63上10工作麵位於六采區北部，南鄰6304、6306、6308、3301采空區，西鄰3303采空區，北鄰73上11-1采空區，該麵已形成“孤島”。該麵所采煤層為3上煤層，煤層結構複雜，內生裂隙發育，煤層厚度5-6.8m。在順槽掘進過程中，由於礦山壓力作用較大，造成頂板煤體較破碎，時有局部冒頂發生，頂煤破碎形成漏風通道，長期供氧，具備了蓄熱條件。上順槽於93年8月23日在10A14點東20米處聞到強烈的煤油味，經檢查發現該處頂板裂隙中CO濃度達到2000PPm，頂煤深部溫度達60℃以上，隨著CO濃度持續升高，並逐漸由東向西蔓延，最高達7156PPm，由此判斷存在高溫火點。（參見圖1）為此決定采用由順槽內向頂煤火源點打鑽壓注膠體凝膠進行滅火。

四、火區特點
由巷道掘進期間的礦壓顯現，巷道頂板累計下沉量為43mm，兩幫累計移近量為110mm。在巷道的頂板煤層和兩幫煤層形成大量的裂隙，而順槽頂板煤層裂隙較兩幫煤層更為發育，為煤層的自燃創造了漏風條件，屬頂煤自燃。
火源點發展擴散速度快，8月23日發現後到9月2日短短十天內CO濃度由2000PPm發展至7156PPm。
該麵四周為采空區，成為“孤島”，頂板壓力大，頂煤破碎，漏風通道好，很難杜絕向火區供氧，且冒落空洞多，而且沒有進行充填噴漿。
火源點處理較困難，若采用注水、注漿直接滅火，首先應噴塗，然後才能注漿，由於噴塗層支撐度小，容易把頂煤衝落到巷道中，並可能造成更大的冒頂。
63上10工作麵是南屯礦第一個綜采放頂煤試驗工作麵，工作麵尚未安裝就出現自然發火隱患，作為接續麵，如不能正常接續生產，對礦井的產量影響是巨大的，因此回采前必須撲滅火災隱患，保證回采過程中不複燃。
五、滅火過程
1、凝膠阻化劑應用工藝
根據63上10火區範圍和火源點位置，決定采用注凝膠的方式滅火，預計注膠量2000t。
注膠設備放置在火源點附近巷道中，有2台TBW-50/15型泥漿泵，0.5m3水箱4個，兩個水箱為一組，並用Ф50mm膠管串聯到與泵的入口相連，並通過閥門控製，交叉注膠，從而保證注膠的連續性，通過兩台泥漿泵將兩基料溶液壓入混合器，使兩種溶液混合均勻，再通過注膠輸出管路壓入注膠鑽孔，可同時壓注2

個鑽孔。（見圖2）
注膠參數為：水玻璃溶液濃度10%，NH4HCO3溶液濃度為2.5%。
2、滅火過程
首先對63上10麵進行調風，風量由340m3/min減至180m3/min，以減小向煤層頂板的漏風量；考慮到膠體的流動性，直接對頂板浮煤壓注，可能導致凝膠流淌到巷道中，導致頂煤發生更大的冒落，形成更大的空洞，從而影響滅火效果，所以采用先對火區範圍內的巷道兩幫和頂板進行噴塗水泥砂漿，噴塗嚴密後再對火區巷道頂板施工密集鑽孔，進行注膠，鑽孔參數如下：鑽孔間距2.8m，鑽孔方位0°、90°、180°，鑽孔傾角70°，鑽孔直徑42mm，鑽孔深度至3上層煤頂板。鑽孔每排施工13個，兩肩處和頂板中各一個。注膠工作從1995年9月17日開始，至11月26日結束，共注凝膠1908噸。
3、預測預報
頂煤出現自然發火隱患後，為了掌握災情發展變化趨勢，在順槽中每50m向頂煤打一探氣孔至煤層頂板，埋入一個測氣測溫裝置，如圖3所示，定期抽取煤層頂板的氣樣03manbetx ，並監測頂板的煤（氣）溫。根據氣體及溫度的變化趨勢準確

個鑽孔。（見圖2）
注膠參數為：水玻璃溶液濃度10%，NH4HCO3溶液濃度為2.5%。
2、滅火過程
首先對63上10麵進行調風，風量由340m3/min減至180m3/min，以減小向煤層頂板的漏風量；考慮到膠體的流動性，直接對頂板浮煤壓注，可能導致凝膠流淌到巷道中，導致頂煤發生更大的冒落，形成更大的空洞，從而影響滅火效果，所以采用先對火區範圍內的巷道兩幫和頂板進行噴塗水泥砂漿，噴塗嚴密後再對火區巷道頂板施工密集鑽孔，進行注膠，鑽孔參數如下：鑽孔間距2.8m，鑽孔方位0°、90°、180°，鑽孔傾角70°，鑽孔直徑42mm，鑽孔深度至3上層煤頂板。鑽孔每排施工13個，兩肩處和頂板中各一個。注膠工作從1995年9月17日開始，至11月26日結束，共注凝膠1908噸。
3、預測預報
頂煤出現自然發火隱患後，為了掌握災情發展變化趨勢，在順槽中每50m向頂煤打一探氣孔至煤層頂板，埋入一個測氣測溫裝置，如圖3所示，定期抽取煤層頂板的氣樣03manbetx ，並監測頂板的煤（氣）溫。根據氣體及溫度的變化趨勢準確判斷自然發火的情況。從當時CO濃度最高的5#監測點的CO、O2濃度變化曲線看出，注膠前CO濃度為7156PPm，注膠後即9月20日CO濃度開始下降，至12月10日降為0，其它鑽孔也監測不到CO氣體。至此63上10頂煤自然發火隱患消除。
六、經驗及教訓
應當做好係統均壓，防止漏風。自順槽掘進開始，就要考慮係統的均壓，防止漏風，均壓工作貫穿於工作麵的全部準備開采過程。
在順槽掘進過程中選擇合理的支護方式，是防止頂煤破碎最為有力的措施。
應加強頂煤自燃的預測預報工作，在頂板煤體中設置若幹監測點，隨時掌握頂板煤體中氣體及溫度的變化情況。
采取噴漿壓注凝膠阻化劑的措施，封堵漏風通道，阻止煤的氧化。順槽頂煤的自燃靠注水、注普通阻化劑是無法滅火的，通過63上10工作麵順槽頂煤自燃的處理，證明采取噴漿堵漏和向頂煤中壓注凝膠阻化劑相結合的辦法是防治順槽頂煤自燃最有效的措施之一。
凝膠阻化劑在使用中最突出的問題是材料之一的NH4HCO3極易分解出NH3，造成巷道NH3超限，對職工身體造成危害，應找一種無毒的材料以替代NH4HCO3。