在瓦斯礦井進(jìn)行火災(zāi)事故搶救的安全技術(shù)問(wèn)題探討
煤礦作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，在生產(chǎn)過(guò)程中往往受到瓦斯、煤塵、水、火、頂板等災(zāi)害的威脅。當(dāng)?shù)V井發(fā)生事故后，如何安全、迅速、有效地?fù)尵热藛T，保護(hù)設(shè)備，控制和縮小事故影響范圍及其危害程度，防止事故擴(kuò)大，將事故造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失降到最低限度，是救災(zāi)工作的關(guān)鍵。井下各類事故各有其特點(diǎn)。然而，火災(zāi)事故與瓦斯事故常相關(guān)聯(lián)，在瓦斯礦井發(fā)生火災(zāi)事故，可能引起瓦斯爆炸，在井下發(fā)生瓦斯煤塵爆炸事故，也可能發(fā)生火災(zāi)事故。解決這兩類相互關(guān)聯(lián)的事故，一直是理論界和實(shí)際工作人員感到棘手的問(wèn)題。相對(duì)來(lái)說(shuō)，瓦斯煤塵爆炸引起井下著火的機(jī)率比火災(zāi)事故引爆瓦斯的機(jī)率要??；在事故搶救方面，火災(zāi)引起瓦斯爆炸的處理也更加困難。本文擬就處理瓦斯礦井重大火災(zāi)事故的行動(dòng)準(zhǔn)則、采掘面火災(zāi)事故安全技術(shù)問(wèn)題及難點(diǎn)進(jìn)行論述和探討。
一、瓦斯礦井火災(zāi)的特點(diǎn)及災(zāi)變
1、一般礦井外因火災(zāi)的特點(diǎn)及災(zāi)變
礦井外因火災(zāi)的特點(diǎn)是突然發(fā)生、來(lái)勢(shì)兇錳，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，往往可能釀成惡性事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界煤礦重大惡性90％以上屬于外因火災(zāi)。但是外因火災(zāi)的燃燒火源早期往往是在表面，如果及時(shí)發(fā)現(xiàn)和采取措施還是易處理的。
礦井火災(zāi)如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)或未及時(shí)采取有效措施處理，一旦發(fā)展開(kāi)去，凡是煙流所流經(jīng)的巷道，由于熱對(duì)流和熱輻射等傳熱作用，高溫?zé)熈黝A(yù)熱下風(fēng)側(cè)可燃物，使其升溫燃燒從而使燃燒帶蔓延。在火源蔓延和煙流傳播區(qū)域，由于空氣溫度高，密度下降，因熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能產(chǎn)生兩種作用，一是因體積膨脹和燃燒生成物的加入引起通風(fēng)風(fēng)阻增加的“節(jié)流作用”；二是產(chǎn)生熱風(fēng)壓而出現(xiàn)的“上浮作用”。節(jié)流作用增加巷道風(fēng)阻，減少風(fēng)流流量。煙流溫度愈高，節(jié)流效應(yīng)愈強(qiáng)。熾熱煙流“上浮作用”對(duì)通風(fēng)風(fēng)流的影響視環(huán)境條件而定。礦井火災(zāi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)即浮力和節(jié)流效應(yīng)的綜合應(yīng)用，引起礦井風(fēng)流狀態(tài)三種形勢(shì)的紊亂：
風(fēng)流逆轉(zhuǎn)在浮力和節(jié)流效應(yīng)共同作用下，反抗機(jī)械風(fēng)壓的影響致使礦井某上結(jié)巷道風(fēng)流方向發(fā)生變化，稱為風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。逆轉(zhuǎn)主要發(fā)生在其反向熱風(fēng)壓大于正向機(jī)械風(fēng)壓的旁側(cè)支路(主干風(fēng)路是指從入風(fēng)井經(jīng)火源到回風(fēng)井的通路，旁側(cè)支路是指除主干風(fēng)路外的其余支路)。
煙流逆退在浮力和節(jié)流效應(yīng)分別作用下(取決于巷道傾角)，加上巷道縱、橫斷面方向溫度、壓力梯度的影響，在著火巷火源上側(cè)，新鮮風(fēng)流繼續(xù)沿巷道底部供風(fēng)的同時(shí)，煙流沿巷道頂部逆向流動(dòng)。風(fēng)流逆退可能發(fā)生在著火巷及其相連接的主干風(fēng)道上。
煙流滾退在火源下風(fēng)側(cè)節(jié)流效應(yīng)和巷道斷面溫度、壓力梯度影響下，在新鮮風(fēng)流沿巷道底部按原風(fēng)向流入火源的同時(shí)，火源產(chǎn)生的煙流沿上風(fēng)側(cè)巷道頂部逆向回退并翻卷流向火源。在一定條件下，這種現(xiàn)象也可能發(fā)生在下風(fēng)側(cè)。
逆轉(zhuǎn)以同種流體單向流動(dòng)為主，逆退是不同流體(煙流與新鮮風(fēng)流)異向流動(dòng)，滾退是在同一斷面上，既有新風(fēng)和煙流的異向流向動(dòng)，又有煙流翻卷引起的同種流體異向流動(dòng)。滾退是逆退和逆轉(zhuǎn)發(fā)生的先兆。
上述風(fēng)流紊亂的發(fā)生，不僅使井巷風(fēng)量減少，還將著火產(chǎn)生的易燃、易爆、有毒有害氣體蔓延到非著火巷道，擴(kuò)大火災(zāi)煙流影響范圍，還會(huì)將這些氣體回流到火點(diǎn)加劇燃燒甚至爆炸，嚴(yán)重影響災(zāi)害的搶救。
2、瓦斯礦井外因火災(zāi)的特點(diǎn)
瓦斯礦井發(fā)生火災(zāi)后，除具備上述(一般礦井)火災(zāi)的特點(diǎn)和災(zāi)變外，由于火災(zāi)節(jié)流作用巷道風(fēng)量減少，瓦斯?jié)舛壬仙?。加之，礦井火災(zāi)產(chǎn)生大量CO、H2等可燃?xì)怏w使瓦斯爆炸界限下降，往往導(dǎo)致火區(qū)瓦斯爆炸(甚至連續(xù)爆炸)，擴(kuò)大災(zāi)情。
值得一提的是，瓦斯礦井的火災(zāi)若初期未能及時(shí)撲滅和控制，一旦產(chǎn)生風(fēng)流紊亂(上述的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、風(fēng)流逆退、煙流滾退現(xiàn)象)，則加劇火區(qū)瓦斯爆炸的可能性和嚴(yán)重性；1風(fēng)流逆轉(zhuǎn)經(jīng)歷減風(fēng)——停風(fēng)——反風(fēng)的過(guò)程。在減風(fēng)、停風(fēng)過(guò)程風(fēng)量劇減，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛壬呔奂_(dá)到爆炸界限，而反風(fēng)時(shí)火源下風(fēng)側(cè)富含揮發(fā)物的風(fēng)流或局部瓦斯聚集帶的污風(fēng)再次進(jìn)入著火帶或者使火焰反向回流至火區(qū)上風(fēng)側(cè)瓦斯聚集帶產(chǎn)生爆炸。2煙流逆退，由于煙流與進(jìn)風(fēng)混合再次進(jìn)入火源，在一定條件下可誘發(fā)爆炸。3煙流滾退導(dǎo)致火源上風(fēng)側(cè)煙流與新鮮風(fēng)流摻混后，再逆流回火源，在一定條件下，可能誘發(fā)瓦斯爆炸。
二、瓦斯礦井重大火災(zāi)事故的處理
在瓦斯礦井發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，不僅要遵循一般礦井火災(zāi)的處理原則，還要針對(duì)瓦斯礦井火災(zāi)事故的特點(diǎn)采取特別措施。
瓦斯礦井的火災(zāi)事故，除具有一般火災(zāi)事故的危害外，還會(huì)發(fā)生瓦斯煤塵爆炸，擴(kuò)大事故災(zāi)害范圍，因此，對(duì)該類事故的處理，在采取搶救火災(zāi)事故的同時(shí)，應(yīng)采取防止瓦斯爆炸的措施。
1、防止災(zāi)區(qū)風(fēng)流紊亂的措施
災(zāi)區(qū)風(fēng)流紊亂是風(fēng)流反向的前驟，也是(節(jié)流效應(yīng)和浮力效應(yīng)綜合作用)火風(fēng)壓作用的結(jié)果。明火火災(zāi)剛發(fā)生時(shí)，井下風(fēng)流和煙氣是沿發(fā)火前的原有方向流動(dòng)的?；饎?shì)發(fā)展后，凡是煙氣所經(jīng)流的巷道內(nèi)氣溫升高，空氣成分也發(fā)生變化，產(chǎn)生一種火風(fēng)壓。高溫氣體流經(jīng)的巷道始末兩端標(biāo)高差越大，產(chǎn)生的火風(fēng)壓值越大?；饎?shì)越大，溫度越高，產(chǎn)生的火風(fēng)壓也越大?；痫L(fēng)壓在通風(fēng)網(wǎng)路中的作用如同多臺(tái)風(fēng)壓值逐漸變化的輔助通風(fēng)機(jī)，能改變網(wǎng)路中原有的風(fēng)壓分布，引起風(fēng)路中風(fēng)量的增減，甚至造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，使正確的通風(fēng)系統(tǒng)遭受破壞，擴(kuò)大事故范圍。在瓦斯礦井極易引起瓦斯爆炸?；痫L(fēng)壓的危害分別在上下行風(fēng)流各有差別：當(dāng)火風(fēng)壓發(fā)生在上行風(fēng)流中時(shí)，由于煙氣的上升趨勢(shì)，火風(fēng)壓的作用方向與主通風(fēng)機(jī)作用方向一致。使用火源所在巷道(或煙氣流經(jīng)的巷道)，風(fēng)量增加，其旁側(cè)并聯(lián)風(fēng)路風(fēng)量減少。當(dāng)火風(fēng)壓達(dá)到一定值時(shí)，其旁側(cè)并聯(lián)風(fēng)流發(fā)生逆轉(zhuǎn)。同理，下行風(fēng)流中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將使火源所在的風(fēng)路中風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。正因?yàn)榛馂?zāi)事故中火風(fēng)壓形成后有如此嚴(yán)重危害，就應(yīng)采取控制火風(fēng)壓產(chǎn)生的措施：
1)、積極滅火，控制火勢(shì)
火災(zāi)發(fā)生后，應(yīng)盡一切可能創(chuàng)造條件積極滅火。直接滅火失效，在災(zāi)區(qū)人員已撤出的情況下，應(yīng)在火源的進(jìn)風(fēng)側(cè)建筑臨時(shí)密閉，適當(dāng)控制火區(qū)的進(jìn)風(fēng)量，減少火煙產(chǎn)生。必須注意：火災(zāi)發(fā)生在上行風(fēng)流行，主要密閉應(yīng)建在火源所在的主干風(fēng)路中(密閉與火源之間無(wú)旁側(cè)風(fēng)道)。如這種要求難以達(dá)到，則應(yīng)首先把旁側(cè)風(fēng)流密閉起來(lái)，然后再密閉主干風(fēng)路，以免在旁側(cè)風(fēng)路產(chǎn)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)和引起瓦斯爆炸。在下行風(fēng)路中發(fā)火時(shí)，應(yīng)首先密閉旁側(cè)風(fēng)道，暫時(shí)加大火源所在風(fēng)路的風(fēng)量，防止風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，需要時(shí)再在火源所在風(fēng)道中建造密閉。
2)、正確調(diào)度風(fēng)流，避免事故擴(kuò)大
火災(zāi)發(fā)生在分支風(fēng)流中時(shí)，應(yīng)維持主要通風(fēng)機(jī)原來(lái)的工作狀態(tài)，特別是在救人滅火階段，不能采取減風(fēng)或停止主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的措施。在多風(fēng)機(jī)抽出式通風(fēng)礦井，除了在進(jìn)風(fēng)井筒及其井底發(fā)生火災(zāi)外都不能把承當(dāng)排煙任務(wù)的那臺(tái)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，發(fā)生在上行風(fēng)流時(shí)，在有些情況下，把其他的無(wú)火煙流經(jīng)的風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)以利于工作，并無(wú)不可。
3)、減少排煙風(fēng)路風(fēng)阻，加大排煙能力
在可能的排煙風(fēng)路上，應(yīng)迅速打開(kāi)風(fēng)窗或已有的防火風(fēng)門(mén)，甚至密閉墻(若無(wú)瓦斯超限)，消除阻礙風(fēng)流和火煙流動(dòng)的障礙物使回風(fēng)路線暢通和擴(kuò)大排煙能力，迅速將火煙直接導(dǎo)入總回風(fēng)道排走。
2、采取措施防止瓦斯爆炸
瓦斯礦井處理火災(zāi)時(shí)，除了高溫?zé)熈骷盎鹧鎸?duì)人員造成威脅外，另一個(gè)最難解決的難題是會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸。因此，在瓦斯礦井處理火災(zāi)時(shí)，對(duì)災(zāi)區(qū)要進(jìn)行合理的通風(fēng)，防止瓦斯爆炸的發(fā)生(合理的通風(fēng)對(duì)此有決定性作用)。在火災(zāi)處理過(guò)程中，必須監(jiān)測(cè)掌握瓦斯的變化，合理調(diào)度風(fēng)流，其原則是有助于控制火勢(shì)，又能沖淡瓦斯，及時(shí)將瓦斯排走。不能隨意減少或中斷災(zāi)區(qū)供風(fēng)，必要時(shí)(瓦斯?jié)舛壬仙?還應(yīng)增加火區(qū)供風(fēng)量，加強(qiáng)巷道維護(hù)，防止冒頂堵塞巷道，增加巷道阻力，風(fēng)量減少而瓦斯聚集。
1)、上下山和運(yùn)輸平巷發(fā)火時(shí)，如果在火源的上風(fēng)側(cè)有掘進(jìn)頭和廢巷，應(yīng)將積存瓦斯的巷道嚴(yán)密封堵。在火源的下風(fēng)側(cè)有冒頂、廢巷和掘進(jìn)頭聚集瓦斯時(shí)，對(duì)滅火人員威脅最大，為防止瓦斯爆炸應(yīng)果斷封閉火區(qū)，或者進(jìn)行局部反風(fēng)，將這些瓦斯封閉后，再組織人員滅火。
2)、處理巷道高冒處火災(zāi)時(shí)，必須在噴霧水槍的掩護(hù)下(迫使火源局限在高冒處)，在火源的下風(fēng)側(cè)設(shè)水幕，然后在高冒處兩端用水槍滅火。
3)、處理瓦斯礦井獨(dú)頭巷道火災(zāi)時(shí)，不能停風(fēng)，要在保持正常的通風(fēng)或大風(fēng)量的條件下處理火災(zāi)。但是，由于某種原因(如人員撤退時(shí)停掉局部局扇或火焰燒斷風(fēng)筒)，風(fēng)流中斷或風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)檢查巷道中瓦斯和煙霧情況，只有瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)2％時(shí)才可以進(jìn)入救人滅火。特別是上山獨(dú)頭煤巷發(fā)火，如果風(fēng)機(jī)已停轉(zhuǎn)，在無(wú)需救人的情況下，嚴(yán)禁進(jìn)入偵察或滅火，應(yīng)立即在遠(yuǎn)距離封閉。對(duì)于下山掘進(jìn)煤巷迎頭發(fā)火，在通風(fēng)條件下，瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)2％時(shí)可直接滅火。若在下山中段發(fā)火時(shí)，無(wú)論通風(fēng)與否都不得直接滅火，要遠(yuǎn)距封閉。
當(dāng)直接滅火無(wú)效或不可能時(shí)，應(yīng)封閉火區(qū)。在瓦斯礦井封閉火區(qū)是相當(dāng)危險(xiǎn)的工作。應(yīng)根據(jù)瓦斯涌出情況，通過(guò)加大風(fēng)量將瓦斯?jié)舛冉抵?％以下，于火區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)同時(shí)建造防火墻，并在三分之二高處留有通風(fēng)排氣口，然后在統(tǒng)一指揮下同時(shí)封口。這種封閉方法，不易產(chǎn)生瓦斯爆炸，即使燃燒，人員安全系數(shù)也很大。這是因?yàn)榉辣瑝ó吅?，火區(qū)氧氣消耗快，可生成大量CO2，有助于抑制火勢(shì)，同時(shí)瓦斯上升慢，不易達(dá)到爆炸濃度。24小時(shí)后在防爆墻掩護(hù)下建筑永久密閉，完成火區(qū)的封閉工作。如果人力物力不足時(shí)也可封閉火區(qū)進(jìn)風(fēng)，但密閉墻的位置應(yīng)盡量靠近發(fā)火點(diǎn)，并且保證墻體絕對(duì)嚴(yán)密，否則由于風(fēng)側(cè)空間過(guò)大或密閉質(zhì)量不好，積存大量瓦斯極易造成爆炸。當(dāng)在多頭巷道封閉時(shí)，應(yīng)先封閉困難大的風(fēng)路及分支風(fēng)路(風(fēng)量小的風(fēng)路)，然后封閉主要風(fēng)道(風(fēng)量大的風(fēng)路)。進(jìn)風(fēng)側(cè)封閉后，等待1至3天，待火區(qū)穩(wěn)定后再封閉火區(qū)回風(fēng)。實(shí)踐證明，火區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)封閉后十多小時(shí)，回風(fēng)側(cè)的煙霧減少70％，溫度下降50％，瓦斯?jié)舛纫灿忻黠@降低，這種封閉方法也是比較穩(wěn)妥可靠，只是要強(qiáng)調(diào)進(jìn)風(fēng)側(cè)密閉要距發(fā)火點(diǎn)近和嚴(yán)密不漏風(fēng)，否則會(huì)產(chǎn)生爆炸，同時(shí)在砌墻的過(guò)程中(如有條件)注入惰性氣體會(huì)更安全。
封閉采區(qū)內(nèi)的火區(qū)時(shí)，還應(yīng)考慮某巷道封閉后，是否會(huì)造成臨近采空區(qū)內(nèi)瓦斯被大量吸出通過(guò)火源引起爆炸。另外還必須強(qiáng)調(diào)任何情況下，不準(zhǔn)先堵回風(fēng)、后堵進(jìn)風(fēng)，否則會(huì)發(fā)生火煙逆退或瓦斯爆炸。
三、重大火災(zāi)事故處理的幾個(gè)問(wèn)題討論
前已述及，煤礦重大火災(zāi)事故兼有火焰灼傷、有害氣體窒息、瓦斯爆炸的危害，是煤礦重大事故中最難處理的一種。要完成好火災(zāi)事故的搶險(xiǎn)救災(zāi)工作，將事故控制在最小范圍之內(nèi)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：
1、指揮員要縱觀全局、抓住戰(zhàn)機(jī)，巧妙地組織力量運(yùn)用一切可以動(dòng)用的手段，力爭(zhēng)最快地?fù)尵仁鹿?。?zhàn)機(jī)是控制災(zāi)害、消滅事故的最好時(shí)間。從時(shí)間上看處理任何事故都是宜早不宜晚，災(zāi)害初期總是易于控制的，要及時(shí)、果斷地采取有效的對(duì)策與措施，決不允許猶豫、拖拉。對(duì)于火災(zāi)事故，此點(diǎn)尤為重要，因?yàn)橹鸪跗诨饎?shì)不大總是易于撲滅，而井下易燃物多，如果火勢(shì)發(fā)展開(kāi)去，受空間和滅火器材的限制，要將其撲滅不但困難重重，如果形成火風(fēng)壓或瓦斯?jié)舛壬仙?，極易產(chǎn)生爆炸。因此火災(zāi)初期須采取有效措施積極滅火，控制火勢(shì)，如果滅火失效應(yīng)考慮其他控制方法。值得一提的是，無(wú)論何種事故救人是關(guān)鍵，只要具備條件就要先把人救出。或者邊控制火勢(shì)邊救人，切忌只顧滅火而忘記救人，以免火滅不了又耽誤對(duì)災(zāi)區(qū)人員的施救。
2、在事故面前要敢于決斷，井下重大事故的發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)情況瞬息萬(wàn)變，很難作出一個(gè)面面俱到的方案。但是，每次災(zāi)變的發(fā)生都是由多種因素匯集而成的。如果能抓住其中一項(xiàng)關(guān)鍵因素即可獲得控制全局的成果。多起案例表明，由于決定的作出往往需要承當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)，使得許多人舉棋不定，甚至推委扯皮貽誤了戰(zhàn)機(jī)。然而做到這一點(diǎn)，不僅需要指揮人員具有處理事故的豐富知識(shí)，也要有敢于承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的信心。
3、處亂不驚，正確決策。煤礦重大事故發(fā)生后，必須按《礦井災(zāi)害預(yù)防及處理計(jì)劃》的程序匯報(bào)、斷電撤人、及時(shí)召請(qǐng)礦山救護(hù)隊(duì)，成立救災(zāi)指揮部。指揮部根據(jù)災(zāi)變及時(shí)正確決策，是救災(zāi)成功的關(guān)鍵。如何正確決策?首先必須明確事故性質(zhì)、范圍，充分聽(tīng)取事故井工程技術(shù)人員的意見(jiàn)和救護(hù)隊(duì)意見(jiàn)，抓住事故關(guān)鍵因素，敲定有效方案并立即實(shí)施。實(shí)踐證明，重大事故發(fā)生后，特別是出現(xiàn)人員傷亡時(shí)，許多人員驚慌失措，怕承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，有效的措施不敢采取，以至事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。
