濟寧二號礦33下06軌順自然發火事故案例分析

濟寧二號礦33下06軌順自然發火02manbetx.com 案例03manbetx

一、發火時間：2000年9月27日
二、發火地點：33下06軌順巷道頂板高冒區
三、火區概況
33下06工作麵為濟寧二號礦三采區底部邊界的一個工作麵，33下06軌道順槽為該麵最底部的一條順槽，最底標高為-721m，該順槽呈“S”型布置，緊鄰孫氏店大斷層，巷道為矩形斷麵，淨高2.8m，淨寬4.5m，錨網支護，設計掘進長度1900m。
巷道於99年12月份開始掘進，掘進過程中大部分巷道頂板破碎，巷道成形較差。2000年8月24日揭露落差7—8m的F91斷層，揭露時發生冒頂，冒頂高度達8m，長度3—5m。由於頂板破碎，隨掘隨冒，在處理頂板時采用了工字鋼棚、金屬網、木背板支護，架棚區長62m，斷層附近7m（冒頂高度6—8m），采取了打木垛接頂處理，29m冒高3—5m，其餘26m頂板也較破碎。
2000年9月27日5時40分，距掘進麵143m，29#—30#架棚肩窩處首先出現明火，采用注水方法撲滅明火後，對架棚段62m進行噴漿並打鑽壓注凝膠。10月22日在16#—18#架棚處又複燃，火勢發展較快，直接滅火不能控製火勢，於10月23日采用水淹法將火區封閉（參見圖1示）。
四、02manbetx.com 治理措施
此次發火治理共分兩個階段
第一階段：2000年9月27日—10月8日
9月27日5：40發現明火後采取了以下措施
（1）向明火周圍打鑽，插入水管，注水撲滅明火，到7：00明火基本撲滅。
（2）噴漿堵漏。明火撲滅後，由掘進隊運噴漿機和噴漿料，於9月28日開始噴漿，共噴漿處理長度62m，個別地點，特別是巷道兩幫原空幫處，噴漿質量未達到要求，仍留有部分空洞，給再次發火創造了條件。
（3）打鑽壓注凝膠。此次用煤電鑽共打鑽96個，要求鑽孔打到巷道頂部，但實際操作時有部分鑽孔未打到頂板，且鑽孔間距較大，致使部分浮煤未被膠體覆蓋，此次共注膠體170m3。

第二階段：2000年10月22日—12月8日
由於第一階段火源處理不徹底，導致10月22日再次發火，再次發火後采取了以下處理措施：
（1）水淹法直接滅火。由於33下06軌順為實體煤獨頭巷道，且發火位置處在巷道最低點，有較好的水淹滅火條件，且再次發火來勢凶猛，難以控製，不得已采用了水淹法直接滅火，從10月23日9：00—11月1日6：00，共向火區灌水8500m3。

水淹前,救護隊將風筒自火區外斷開，提高火區的壓力，控製火煙的蔓延，接好管路後開始灌水，並隨水麵的上升，逐節回撤風筒，直到預定位置。灌水將巷道中原壓風管路和原排水管路改成進水管，加大水量盡快封閉火區。
灌水原則：使水淹滅火區又保證綜掘機安全(綜掘機迎頭-705m水平，火區高冒頂板-708m水平) 。
理論依據: 氣態方程P1·V1/ T1=P2·V2 / T2
P1、P2-----水封氣室始終空氣壓力 Pa 實測P1=110.25Kpa
P2=P1+ρ水gΔh
Δh-----水柱兩端高差。 m
V1、V2-----水封氣室始終體積 m3
T1、T2-----水封氣室始終溫度 K （273+t）
因水淹後火區被淹沒,氣室內初、終溫度相差較小，按照等溫變化考慮，則方程可簡化為：
P1·V1=P2·V2
經地質剖麵圖測，水封時初始水位-721m水平，水封巷道體積：5385m3，高冒區體積：660m3。
初始水封氣室總體積：V1=5385+660m3=6045m3。
考慮不確定因素，保證綜掘機的安全，礦決定使裏側水位達到-710m水平，根據圖測數據，利用氣態方程進行反推，外側水位應控製在-701m水平。
11月1日停止注水時,外側水位至-701.9m。11月24日啟封火區，經實測，裏側水位線為-710.2m，兩側水位差8.3m（參見圖2）。
則由地質圖測得:
裏側最終氣室3370m3。
套用方程: P1·V1=110250×6045
=6.66×108
P2·V2 =(110250+1000×9.8×8.3)×3370
=191590×3370
=6.46×108
P1·V1 ≈P2·V2
相對誤差：(6.66-6.46)/6.46×100%=3%
經驗證,水淹火區,氣室的變化基本是遵循氣態方程規律的,基本符合先前預計,使用氣態方程來估算是正確可行的。
（2）火區啟封及注氮防滅火。到11月11日，火區封閉已達10天，明火已基本被水淹滅，礦決定開始排水啟封火區，於11月20日排至最低點，並清理淤煤約100m3；能通過人員時，救護隊員進入火區進行探險，經探測火區已基本熄滅，但頂板溫度仍較高，達39℃；水淹後煤岩自然發火期會縮短，為防止死灰複燃，減緩煤的氧化速度，於11月22日3：00開始向火區注N2，到11月24日6：00，共注N251小時，3.5×104m3，經束管抽樣色譜03manbetx ，板閉內O2濃度已降到3%以下。
11月24日，順槽內運輸係統也同時形成，防滅火設備及材料已準備齊全，於早班7:30啟封板閉，恢複了通風，隨後對火區重新打鑽進行了注凝膠石膏處理。
（3）重新打鑽壓注凝膠。第二次發火治理共打鑽孔132個，鑽孔打到岩石頂板，壓注凝膠630m3，火區得到了有效治理。
（4）壓注石膏。石膏作為巷道高冒區的充填材料，壓注地點為F91斷層附近空頂較大的區域，打鑽孔5個，充填石膏41t，封填了空頂區，減少了注凝膠量，防止後期凝膠脫水造成新的空洞區。
五、發火原因
掘進遇斷層時，采取的技術措施不當。應采用木垛接頂或采用不燃材料充填密實，但現場隻是鋪金屬網、架棚支護（木垛未接頂）通過，致使頂煤落在棚梁上呈堆積狀態，為煤層自然發火提供了良好的條件。
由於對煤層自然發火認識不足，尤其是對頂煤自燃認識不足，未及時采取有效的防火措施（如注凝膠等），使得煤層迅速自燃，發火期為34天；同時，也未采取任何早期預報措施，以至明火時方才發現。
9月27日發火後，雖然進行了噴漿、注凝膠措施，但由於注凝膠鑽孔布置及終孔位置不當（鑽孔過稀、多數鑽孔過短），棚梁頂上鬆散煤體未能得到有效處理，煤層自燃條件仍舊存在。
對發火隱患區的早期預報措施采取不當，對測定數據03manbetx 不夠，特別是對10月20日、21日兩天的CO氣體濃度的明顯升高未引起足夠重視，未采取有效措施及時處理。
10月22日複燃後，由於CO濃度過高，通風人員無法進入，而救護人員不熟悉現場情況，延緩了直接滅火時機，火區進一步擴大，最後不得不采用水淹滅火區法將火區封閉。
六、經驗及教訓
安全第一的思想不牢固，未把安全與生產的關係擺正，存在著重生產、輕安全的現象。由於接續緊張，8月24日掘進遇斷層時，未采取有效的措施，而是繼續掘進。
未把“一通三防”工作當作一個重要工序來抓。巷道出現冒頂後，未給防火措施的實施留下時間，而是計劃等到貫通後再治理。
對巷道頂煤自燃認識不足，未及時采取預防頂煤自燃的措施。冒頂後，既未采取治理措施，又未采取煤層自燃的早期預報措施（實驗條件下的最短發火期：起始溫度25℃，34天；26.1℃，32天； 28℃，29天。實際最短發火期為33天）。很顯然，在最短發火期內，是不可能貫通的。
未能根據巷道頂煤自燃的特點，采取有效的針對性的措施。9月27日發火後，雖然采取了噴漿、注凝膠措施，但由於注凝膠鑽孔布置及終孔位置不當（鑽孔過稀、多數鑽孔過短），棚梁頂上鬆散煤體未能得到有效處理；對發火隱患區的早期預報措施采取不當，監測孔位置不當和深度不夠，也未采用束管監測，對測定數據03manbetx 不夠，導致了10月22日複燃。
掘進巷道必須具備良好的運輸及排水條件。本次02manbetx.com 的處理過程中，所用的滅火設備和材料基本靠人力搬運，材料供應不及時，延誤了滅火時機；10月22日後，鐵路運輸係統形成，材料供應及時，滅火較快。
礦山救護人員應全麵培訓，熟練掌握相關技能（鑽具、注凝膠設備工藝、電工）。
在處理掘進冒頂時，在棚梁上鋪金屬網，可預防頂煤自然發火時冒頂，這是該次02manbetx.com 的正麵經驗。
水淹法、注氮的正確運用，對消除明火、抑製複燃起到了十分重要的作用，既減少了封閉時間，又為啟封後的治理贏得了時間。水淹法在今後的運用中應特別注意消除火區（高冒）處的氣室。
這次事故，同時也暴露了我們的巷道布置方式、高冒區的處理技術，還存在缺陷，在以後的研究中逐步加以解決。