麥捷煤礦防滅火設(shè)計(jì)分析

＊姜 濤

（山西潞陽(yáng)麥捷煤業(yè)有限公司 山西 045000）

1.引言

山西壽陽(yáng)潞陽(yáng)麥捷煤業(yè)有限公司（文中簡(jiǎn)稱“麥捷煤業(yè)”），原為壽陽(yáng)麥捷實(shí)業(yè)煤業(yè)有限責(zé)任公司，位于壽陽(yáng)縣城北解愁鄉(xiāng)榮家溝村東。根據(jù)煤科集團(tuán)沈陽(yáng)研究院《2020年度麥捷煤業(yè)瓦斯涌出量測(cè)定報(bào)告》，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量22.91m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量8.06m3/t；CO2絕對(duì)涌出量為4.01m3/min，相對(duì)涌出量1.41m3/t，為高瓦斯礦井。2020年10月經(jīng)山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心測(cè)試，8#、12#、15#煤層自燃傾向性等級(jí)均為Ⅲ類不易自燃。在煤礦開展與生產(chǎn)過程中，為深化“安全第一，預(yù)防為主”的煤礦安全生產(chǎn)原則，最大限度規(guī)避礦井在開采過程中出現(xiàn)的火災(zāi)隱患，應(yīng)努力提升煤礦礦井在開采過程中的防火滅火能力，對(duì)礦井整體進(jìn)行防火滅火的科學(xué)設(shè)計(jì)。

2.礦井火災(zāi)因素分析

通常情況下，煤礦的火災(zāi)可以為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)[1-2]。造成外因火災(zāi)的因素主要有以下幾個(gè)方面：（1）存在明火，煤礦工人在井下工作時(shí)帶有打火機(jī)等物件，或違規(guī)進(jìn)行電焊作業(yè)；（2）出現(xiàn)明火，在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)出現(xiàn)的自燃或機(jī)電設(shè)備發(fā)生爆炸等；（3）炮火，在煤礦炮眼封孔深度不夠時(shí)，炸藥噴出導(dǎo)致巷道周圍可燃物著火；（4）瓦斯爆炸或煤塵爆炸引發(fā)火災(zāi)；（5）機(jī)械設(shè)備之間的高速摩擦引發(fā)的火災(zāi)，例如皮帶機(jī)與托輥之間的摩擦導(dǎo)致皮帶發(fā)生自燃，運(yùn)輸機(jī)車的制動(dòng)引起鐵軌摩擦起火。

內(nèi)因火災(zāi)產(chǎn)生的原因主要有：（1）有易自燃的煤炭存在，如自燃煤層或陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)周邊煤質(zhì)自燃發(fā)火性指標(biāo)發(fā)生變化的煤體；（2）有含氧量較高的空氣流過；（3）風(fēng)速適當(dāng)，煤氧化生成的熱量能不斷積聚。在礦井進(jìn)行開采過程中，只有煤礦內(nèi)部環(huán)境具備以上三種因素，且這三種因素已經(jīng)在煤礦環(huán)境中持續(xù)一段時(shí)間，這時(shí)將會(huì)造成內(nèi)因火災(zāi)的發(fā)生。另外，采空區(qū)管理不善，違規(guī)使用充填材料、浮煤多、溫度高；煤壁裸露時(shí)間長(zhǎng)，沒有及時(shí)封閉等，也是發(fā)生自燃的外部因素。

3.礦井防滅火措施

(1)開拓防滅火措施

在15#煤層、8#煤層開拓巷道布置在煤層中時(shí)，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。對(duì)于采取絞車房等硐室的支護(hù)過程中，相關(guān)操作人員在選擇支護(hù)材料的過程中應(yīng)嚴(yán)格應(yīng)用不燃性的支護(hù)原材料，并在支護(hù)過程中需選擇砌碹或錨噴的支護(hù)方式。150503、150506工作面采用走向長(zhǎng)壁、后退式綜合機(jī)械化低位放頂煤全部垮落法（綜放），回采率高，巷道布置簡(jiǎn)單，回采速度較快，有較好的防火性。在進(jìn)行煤礦開采過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)周圍的開采環(huán)境進(jìn)行及時(shí)觀察，對(duì)于開采環(huán)境中可能出現(xiàn)的自燃征兆及時(shí)發(fā)現(xiàn)并快速處理。并且在開采工作完畢以后，應(yīng)及時(shí)對(duì)采空區(qū)采取巷道密閉處理。在工作面回采時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行有效的管理，保證合適的回采速度。這樣，可以最大程度上控制開采出來的煤炭氧化量。為了減小煤炭自燃，應(yīng)該及時(shí)清理皮帶周圍灑落的浮煤，以免浮煤自燃引發(fā)火災(zāi)。此外，在回采時(shí)，要盡量將工作面的頂煤和底煤切割干凈，減少采空區(qū)的遺煤量。

總的來說，為了提高礦井的抵抗自燃發(fā)火的能力，應(yīng)該做好以下幾個(gè)方面：①提高煤炭的回采率，減少采空區(qū)中的遺煤量；②回采時(shí)要控制煤炭的破碎程度，煤塊越完整越能降低發(fā)火的概率；③盡可能的提高工作面的回采速度，避免采空區(qū)中高溫?zé)嵩吹男纬桑虎芤龊貌煽諈^(qū)的密閉工作，從而減少采空區(qū)內(nèi)浮煤的氧化，達(dá)到最大程度上抑制采空區(qū)煤層自然發(fā)火以及瓦斯爆炸。

(2)通風(fēng)系統(tǒng)措施

煤層的發(fā)火與煤炭接觸空氣的時(shí)間有很大的關(guān)系。為此，需要做好采空區(qū)密閉工作，減少巷道的漏風(fēng)。一方面，可以降低礦井的局部通風(fēng)阻力，提高礦井通風(fēng)的效率。另一方面，可以在發(fā)生火災(zāi)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)流的控制，降低發(fā)生火災(zāi)的范圍。

本礦采用對(duì)角式通風(fēng)，布置有單獨(dú)的進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井。礦井采用的負(fù)壓通風(fēng)，工作面采用的是U型通風(fēng)方式，最大程度上減小了采空區(qū)的漏風(fēng)。這樣可以很好地防止采空區(qū)內(nèi)煤炭的自燃。在工作面回采時(shí)，需要根據(jù)生產(chǎn)量確定合適的風(fēng)量。不能隨意地調(diào)節(jié)風(fēng)量，以免加速采空區(qū)內(nèi)煤層的氧化。調(diào)節(jié)風(fēng)門、風(fēng)墻等通風(fēng)設(shè)施，應(yīng)設(shè)置在圍巖堅(jiān)固、地壓穩(wěn)定的地點(diǎn)。

(3)煤層自燃監(jiān)測(cè)方面的措施

目前，煤層火災(zāi)的監(jiān)測(cè)主要有礦井火災(zāi)束管采樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和人工檢測(cè)三種手段。因我礦煤層自燃傾向性均為Ⅲ級(jí)不易自燃，未裝備束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

人工檢測(cè)一直作為煤層火災(zāi)的主要監(jiān)測(cè)手段，由人工直接在各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行氣體檢測(cè)，以此判斷氣體變化進(jìn)而判斷是否發(fā)生煤層火災(zāi)。目前我礦已建成多功能氣體分析實(shí)驗(yàn)室，通過對(duì)井下氣體進(jìn)行取樣分析，提高防滅火能力。

4.礦井外因火災(zāi)防治

井下外因火災(zāi)在礦井火災(zāi)中所占比重較大，也是本礦火災(zāi)防范的重點(diǎn)工作。造成外因火災(zāi)的原因有使用明火、放炮、煤塵瓦斯爆炸、機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不良、機(jī)械摩擦、電流短路等。發(fā)生火災(zāi)的地點(diǎn)有井口房、井筒、機(jī)電硐室及安裝有機(jī)電設(shè)備的巷道或工作面。同時(shí)，與內(nèi)因火災(zāi)相比，外因火災(zāi)具有突發(fā)特性，災(zāi)害擴(kuò)散速度快、范圍大，很容易造成人員傷亡，危害尤為嚴(yán)重，因此必須加強(qiáng)外因火災(zāi)防治。

(1)火災(zāi)源頭控制

煤礦火災(zāi)的控制需要從杜絕高溫?zé)嵩春颓宄兹嘉飪蓚€(gè)方面做起[3]。杜絕高溫?zé)嵩匆龊靡韵聨讉€(gè)方面：①嚴(yán)禁在井口房和主通風(fēng)機(jī)房附近20m內(nèi)使用明火和吸煙，進(jìn)風(fēng)井口應(yīng)裝設(shè)防火鐵門，井下機(jī)電硐室、火藥庫(kù)等硐室的出口裝設(shè)向外開的防火鐵門；②嚴(yán)控生產(chǎn)火花、機(jī)電火花、摩擦火花等火源的產(chǎn)生；③嚴(yán)禁井下使用燈泡取暖和使用電爐，嚴(yán)禁使用無防爆合格證的電器設(shè)備，并且在采礦環(huán)境中的井下區(qū)域以及井口房區(qū)域內(nèi)，嚴(yán)禁開展電焊等可產(chǎn)生明火的操作；④處于礦井下方的相關(guān)大型采礦設(shè)備，以及動(dòng)力變壓器等一些高壓設(shè)備在運(yùn)行過程中，應(yīng)對(duì)其做好短路、過負(fù)荷等相應(yīng)的保護(hù)措施，確保其在開采過程中能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

清除易燃物需要做好以下幾個(gè)方面：①井下使用的各種液體燃料，需要放到專用的鐵質(zhì)容器內(nèi)，存放在指定的地點(diǎn)，并由專人看管；②對(duì)于機(jī)械設(shè)備附近出現(xiàn)的油料泄露要及時(shí)地清理；③要嚴(yán)格控制巷道內(nèi)一些可燃物質(zhì)的堆放量，例如木材等；④運(yùn)輸機(jī)的皮帶以及各種電纜的絕緣皮要盡量采用阻燃材料，這樣可以降低發(fā)火時(shí)引發(fā)的災(zāi)難。

(2)煤塵瓦斯事故引發(fā)的火災(zāi)防治措施及裝備

在煤礦開采過程中，煤礦開采環(huán)境以及相關(guān)的煤礦開采技術(shù)對(duì)于開采過程中所產(chǎn)生的粉塵量的大小都能夠起著很大的影響。在開采過程中，如果遇到斷層和褶皺發(fā)育的開采地帶時(shí)，粉塵量則會(huì)大幅度增加。在開采工藝基本一致的外在條件下，急傾斜與緩傾斜煤層相對(duì)比，在開采過程中能夠產(chǎn)生的粉塵量也會(huì)較大。對(duì)于煤礦開采技術(shù)來說，煤礦開采過程中的機(jī)械化設(shè)備運(yùn)用的頻率越高，則產(chǎn)生的粉塵量則越大。本礦井開采中厚、厚煤層，采用綜采方法開采，產(chǎn)塵量較大，因此采煤工作面防塵是礦井防塵的重點(diǎn)工作。井下主要產(chǎn)生粉塵的地點(diǎn)有：采掘工作面、運(yùn)煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、膠帶輸送機(jī)以及刮板輸送機(jī)等運(yùn)輸過程中。液壓支架安裝自動(dòng)噴霧降塵裝置，降柱、移架時(shí)同步噴霧，噴霧壓力控制1.5MPa以上，噴霧流量控制在20～25L/min。破碎機(jī)安裝防塵罩，在進(jìn)出兩端設(shè)噴霧裝置并安裝擋簾。工作面運(yùn)輸順槽內(nèi)設(shè)置兩道全斷面自動(dòng)控制風(fēng)流凈化水幕：位置設(shè)置在距工作面30m處，一道在皮帶順槽皮帶機(jī)頭上風(fēng)側(cè)10m；工作面回風(fēng)順槽內(nèi)設(shè)置兩道全斷面自動(dòng)控制風(fēng)流凈化水幕：兩道水幕在采煤工作面回風(fēng)順槽距工作面出口30-50m處，并保持10m間距。水幕必須覆蓋巷道全斷面，以過濾從工作中排出的粉塵。

(3)停產(chǎn)期間綜采面防滅火措施

停產(chǎn)期間，降低工作面配風(fēng)量，計(jì)劃將150503工作面由1300m3/min調(diào)整至7000m3/min，150506工作面由1200m3/min調(diào)整至600m3/min滿足正?；夭膳滹L(fēng)量50%即可，以降低工作面上下出口壓差，盡量減少采空區(qū)漏風(fēng)。為防止工作面向采空區(qū)漏風(fēng)，采煤隊(duì)組在150503、150506工作面上、下隅角各施工一道雙層袋閉，要求袋閉嚴(yán)實(shí)。袋閉完工后，通防隊(duì)使用快速密閉材料噴涂，以加強(qiáng)氣密性，嚴(yán)防采空區(qū)漏風(fēng)[4]。

加強(qiáng)工作面抽采在線監(jiān)測(cè)。抽采隊(duì)做好150503工作面高抽巷和150503軌順抽采管路CO濃度、溫度等指標(biāo)監(jiān)測(cè)工作，每天至少測(cè)量匯報(bào)一次，異常時(shí)及時(shí)通知通防部、抽采部。檢查采煤面順槽防火門，進(jìn)行關(guān)閉試驗(yàn)，保證防火門周圍頂板完好，無底鼓現(xiàn)象，能夠正常關(guān)閉。抽采隊(duì)負(fù)責(zé)完成氣動(dòng)注漿泵檢修維護(hù)工作，確保設(shè)備完好，隨時(shí)使用。503工作面后溜上部每隔25#架懸掛1臺(tái)CO便攜儀，跟班瓦斯員負(fù)責(zé)監(jiān)管、更換；發(fā)現(xiàn)便攜有數(shù)據(jù)及時(shí)匯報(bào)。

5.小結(jié)

煤礦火災(zāi)的發(fā)生通常會(huì)給煤礦帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。做好防滅火工作是每個(gè)煤礦必須的責(zé)任。通過資料分析，麥捷煤礦的火災(zāi)來源主要是外因。根據(jù)外部因素的具體情況，采取了一系列的防治措施，從而保證了煤礦的安全開采。可以為煤礦火災(zāi)的防治提供一定的參考。