南屯礦63上10順槽煤層自然發(fā)火事故事故案例

發(fā)火時(shí)間：1993年8月23日
發(fā)火地點(diǎn)：南屯礦63上10上順
火區(qū)概況
63上10工作面位于六采區(qū)北部，南鄰6304、6306、6308、3301采空區(qū)，西鄰3303采空區(qū)，北鄰73上11-1采空區(qū)，該面已形成“孤島”。該面所采煤層為3上煤層，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)生裂隙發(fā)育，煤層厚度5-6.8m。在順槽掘進(jìn)過程中，由于礦山壓力作用較大，造成頂板煤體較破碎，時(shí)有局部冒頂發(fā)生，頂煤破碎形成漏風(fēng)通道，長期供氧，具備了蓄熱條件。上順槽于93年8月23日在10A14點(diǎn)東20米處聞到強(qiáng)烈的煤油味，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該處頂板裂隙中CO濃度達(dá)到2000PPm，頂煤深部溫度達(dá)60℃以上，隨著CO濃度持續(xù)升高，并逐漸由東向西蔓延，最高達(dá)7156PPm，由此判斷存在高溫火點(diǎn)。（參見圖1）為此決定采用由順槽內(nèi)向頂煤火源點(diǎn)打鉆壓注膠體凝膠進(jìn)行滅火。

四、火區(qū)特點(diǎn)
由巷道掘進(jìn)期間的礦壓顯現(xiàn)，巷道頂板累計(jì)下沉量為43mm，兩幫累計(jì)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(fā)育，為煤層的自燃創(chuàng)造了漏風(fēng)條件，屬頂煤自燃。
火源點(diǎn)發(fā)展擴(kuò)散速度快，8月23日發(fā)現(xiàn)后到9月2日短短十天內(nèi)CO濃度由2000PPm發(fā)展至7156PPm。
該面四周為采空區(qū)，成為“孤島”，頂板壓力大，頂煤破碎，漏風(fēng)通道好，很難杜絕向火區(qū)供氧，且冒落空洞多，而且沒有進(jìn)行充填噴漿。
火源點(diǎn)處理較困難，若采用注水、注漿直接滅火，首先應(yīng)噴涂，然后才能注漿，由于噴涂層支撐度小，容易把頂煤沖落到巷道中，并可能造成更大的冒頂。
63上10工作面是南屯礦第一個(gè)綜采放頂煤試驗(yàn)工作面，工作面尚未安裝就出現(xiàn)自然發(fā)火隱患，作為接續(xù)面，如不能正常接續(xù)生產(chǎn)，對礦井的產(chǎn)量影響是巨大的，因此回采前必須撲滅火災(zāi)隱患，保證回采過程中不復(fù)燃。
五、滅火過程
1、凝膠阻化劑應(yīng)用工藝
根據(jù)63上10火區(qū)范圍和火源點(diǎn)位置，決定采用注凝膠的方式滅火，預(yù)計(jì)注膠量2000t。
注膠設(shè)備放置在火源點(diǎn)附近巷道中，有2臺TBW-50/15型泥漿泵，0.5m3水箱4個(gè)，兩個(gè)水箱為一組，并用Ф50mm膠管串聯(lián)到與泵的入口相連，并通過閥門控制，交叉注膠，從而保證注膠的連續(xù)性，通過兩臺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鉆孔，可同時(shí)壓注2

個(gè)鉆孔。（見圖2）
注膠參數(shù)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面進(jìn)行調(diào)風(fēng)，風(fēng)量由340m3/min減至180m3/min，以減小向煤層頂板的漏風(fēng)量；考慮到膠體的流動性，直接對頂板浮煤壓注，可能導(dǎo)致凝膠流淌到巷道中，導(dǎo)致頂煤發(fā)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(qū)范圍內(nèi)的巷道兩幫和頂板進(jìn)行噴涂水泥砂漿，噴涂嚴(yán)密后再對火區(qū)巷道頂板施工密集鉆孔，進(jìn)行注膠，鉆孔參數(shù)如下：鉆孔間距2.8m，鉆孔方位0°、90°、180°，鉆孔傾角70°，鉆孔直徑42mm，鉆孔深度至3上層煤頂板。鉆孔每排施工13個(gè)，兩肩處和頂板中各一個(gè)。注膠工作從1995年9月17日開始，至11月26日結(jié)束，共注凝膠1908噸。
3、預(yù)測預(yù)報(bào)
頂煤出現(xiàn)自然發(fā)火隱患后，為了掌握災(zāi)情發(fā)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(gè)測氣測溫裝置，如圖3所示，定期抽取煤層頂板的氣樣分析，并監(jiān)測頂板的煤（氣）溫。根據(jù)氣體及溫度的變化趨勢準(zhǔn)確

個(gè)鉆孔。（見圖2）
注膠參數(shù)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面進(jìn)行調(diào)風(fēng)，風(fēng)量由340m3/min減至180m3/min，以減小向煤層頂板的漏風(fēng)量；考慮到膠體的流動性，直接對頂板浮煤壓注，可能導(dǎo)致凝膠流淌到巷道中，導(dǎo)致頂煤發(fā)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(qū)范圍內(nèi)的巷道兩幫和頂板進(jìn)行噴涂水泥砂漿，噴涂嚴(yán)密后再對火區(qū)巷道頂板施工密集鉆孔，進(jìn)行注膠，鉆孔參數(shù)如下：鉆孔間距2.8m，鉆孔方位0°、90°、180°，鉆孔傾角70°，鉆孔直徑42mm，鉆孔深度至3上層煤頂板。鉆孔每排施工13個(gè)，兩肩處和頂板中各一個(gè)。注膠工作從1995年9月17日開始，至11月26日結(jié)束，共注凝膠1908噸。
3、預(yù)測預(yù)報(bào)
頂煤出現(xiàn)自然發(fā)火隱患后，為了掌握災(zāi)情發(fā)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(gè)測氣測溫裝置，如圖3所示，定期抽取煤層頂板的氣樣分析，并監(jiān)測頂板的煤（氣）溫。根據(jù)氣體及溫度的變化趨勢準(zhǔn)確判斷自然發(fā)火的情況。從當(dāng)時(shí)CO濃度最高的5#監(jiān)測點(diǎn)的CO、O2濃度變化曲線看出，注膠前CO濃度為7156PPm，注膠后即9月20日CO濃度開始下降，至12月10日降為0，其它鉆孔也監(jiān)測不到CO氣體。至此63上10頂煤自然發(fā)火隱患消除。
六、經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)
應(yīng)當(dāng)做好系統(tǒng)均壓，防止漏風(fēng)。自順槽掘進(jìn)開始，就要考慮系統(tǒng)的均壓，防止漏風(fēng)，均壓工作貫穿于工作面的全部準(zhǔn)備開采過程。
在順槽掘進(jìn)過程中選擇合理的支護(hù)方式，是防止頂煤破碎最為有力的措施。
應(yīng)加強(qiáng)頂煤自燃的預(yù)測預(yù)報(bào)工作，在頂板煤體中設(shè)置若干監(jiān)測點(diǎn)，隨時(shí)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(fēng)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工作面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(jié)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(yīng)找一種無毒的材料以替代NH4HCO3。