興隆莊礦4322面停采線自然發(fā)火事故案例分析

一、發(fā)火時間：2000年12月12日 14:30
二、發(fā)火地點：4322面停采撤架期間上端頭
三、火區(qū)概況
4322綜放面1999年11月開始回采至2000年10月底采至設計停采線。為減少斷層損失煤量，依據4303綜放面過8m斷層的成功經驗，礦研究將停采線向外延長70m，推過王樓一號斷層（該斷層落差5m）。

在過斷層過程中和過聯(lián)絡巷（4322-2#聯(lián)絡巷和4324-2#聯(lián)絡巷）時頂板難以控制，冒頂頻繁，工作面壓力大、頂板破碎，普遍丟失頂煤，丟煤厚度最厚達5.9m。工作面沒提起刀來，造成割底板進入全巖，導致工作面推進速度慢，特別從10月11日到11月20日41天只推進了29.6m， 4322面被迫于11月20日在4322二號聯(lián)巷上停采。
12月12日13點10分支架后煤層自然發(fā)火，并快速發(fā)展，煙霧迅速蔓延，采取調壓措施仍不能將煙霧逼退，直接滅火無法進行，13日2點決定封閉處理。
四、事故經過及處理措施
（一）事故經過
‍11月6日發(fā)現6＃支架（支架編號自下而上）頂板有微量一‍氧化碳，7日在同一位置的一氧化碳上升到30ppm。11月11日在l＃支架后部頂板查出一氧化碳‍218ppm，之后在工作面下部架間窩，頂板都能查出一氧化碳，這段時間通風隊在回風隅角‍向l＃架后部頂板打鉆注水。‍11月20日工作面停采，到11月23日整個工作面支架前梁頂板、架‍間鉆孔內都能查出一氧化碳，并發(fā)現64＃，‍69＃、106＃支架破碎頂板有少量霧氣。發(fā)現一氧化‍碳后通風隊員立即全力以赴采取用煤電鉆打眼插管、注阻化劑、注水、注黃泥漿等措施進行‍治理，特別針對出霧氣的地點打鉆注阻化泥漿，11月25日后情況有所好轉，‍26日40＃、44＃‍支架頂板又出現少量霧氣，11月29日開始向4322上順槽沿空側以及4320停采線壓注黃泥漿。11‍月29日105＃支架頂板氣樣分析一氧化碳高達1312ppm，并首次分析出乙烯（C2H4），‍11月30‍日夜班同一地點有煤焦油味，通風人員又在105＃架頂和其它地點注漿，井在2#軌道下山向‍4322面上隅角打鉆注漿。根據以往在撤面時支架間以及頂板出現一氧化碳時采取插管注水的治‍理經驗，即在工作面架間采用煤電鉆打孔注水處理，共計施工300多個孔。注水后一氧‍化碳有所下降，‍12月1日到5日工作面架間鉆孔一氧化碳趨于穩(wěn)定，隨開始邊處理邊撤架子工‍作。‍12月6日到7日氣樣分析部分鉆孔中的一氧化碳濃度在逐步升高，‍12月8日105＃支架鉆孔中一氧化碳濃度猛升到6201ppm。12月9日工作面下部跨落比較嚴實，工作面風量降到229m3/min，由于升壓的作用工作面上部鉆孔中一氧化碳濃度又迅速下降，但是下順槽外工作面一氧‍化碳絕對涌出量從12月10日開始迅速升高。‍12月11日13時西風井主要通風機停風15分鐘后發(fā)現進風‍隅角和43＃、44＃架后有微量青煙，注漿處理人員認為是霧氣，隨進行注漿注水處理后霧氣消失，‍同時44＃架后局部出現58℃的高溫，經向44＃、43＃架后插管注水高溫點消失，但有關人‍員沒有認識到問題嚴重性。‍12月12日11時左右現場注漿注水人員在109＃架和進風隅角后部發(fā)現‍煙霧，現場人員又采取注水注漿處理，通風隊值班人員沒有及時匯報礦領導。
‍‍ 13點10分觀察人員進入工作面，發(fā)現‍煙霧往外擴散到工作面上口，當時現場人員就立即采用水沖直接滅火，但未找到火點，煙霧逐漸‍擴大。反風結束到恢復通風后約7分鐘時間，煙霧進一步擴大，恢復正常通風后，煙霧擴至工‍作而上出口以外約20m處，現場人員用水沖散煙霧，并開啟工作面上順風機，人員己能到達工作面上口，準‍備進一步處理。但此時煙霧大，氣溫高，人員被迫撤出，己無法進行處理，‍14：20匯報礦調度室。調度室值班人員立即通知礦黨政領導并向集團公司通風處做了匯報，‍16：40集團公司通風副總崔洪義等領導到礦，立即與興隆莊礦研究治理措施。由崔洪義在調度室統(tǒng)‍一指揮，現場采取建立調壓氣室升壓后仍不見效，工作面回風流中的一氧化碳濃度迅速上升。‍為了防止事故進一步擴大，‍13日2時由總指揮決定采取封閉火區(qū)措施，上順第一道密閉墻距工作面出口約‍60m，第二道閉在三叉門以里約5m處；下順第一道閉墻距工作面出口約30m，第二道閉在三叉門以里。‍13日中班完成火區(qū)封閉，上、下兩頭風機停止運轉。接著對各道閉墻‍進行了噴漿堵漏。
（二）高溫火點治理措施
1、成立滅火辦公室
在集團公司的統(tǒng)一指揮下，成立了防滅火辦公室，辦公室設在礦二樓會議室，統(tǒng)一負責滅火期間的人、財、物調動，信息的收集發(fā)布及措施的制定與實施工作。
2、制定并實施了綜合的滅火措施
①設檢測點并封堵漏風通道
為了隨時掌握火區(qū)氣體變化情況，重點設了5個檢測點：4322停采線下頭、4324二號聯(lián)絡巷、4322停采線上頭、‍4322二號聯(lián)、四采下部運煤巷，同一測點使用同型號的儀器并固定人員檢測。對與4322采‍空區(qū)相通的聯(lián)絡巷、溜煤眼、各種鉆孔進行詳細的檢查，，對上述漏風或可能漏風的地點重‍新進行封堵，防止有害氣體泄漏。
②注氮控制火勢‍發(fā)展
12月13日從濟寧三號礦調用了一套SM5110型井下移動式注氮設備，在2＃軌道‍下山向4322上頭外15m的上順槽中施工了兩個注氮孔，15日夜班開始注氮‍，27日反映火區(qū)氣體變化的3個測點的一氧化碳濃度趨近于零，氧氣濃度在1%～2％之間。整個滅火‍期間注氮562小時，截止到2001年1月9日累計注氮186387‍m3。
③使用“測氡法”判斷高溫火點位置
聘‍請?zhí)W院的教授在地面用儀器測量氡氣的異常分布，來判斷高溫火點的位置。提出了4個自燃隱患區(qū)，即A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)，其中B區(qū)是最大的懷疑區(qū)（參見圖2）。

④針對懷疑區(qū)打鉆探滅火
‍從12月13日開始通風隊就積極施工探滅火鉆孔，在二號軌道下山累計施工鉆孔15個，‍其中打向B區(qū)2個；二號皮帶下山累計施工鉆孔21個，其中打向A區(qū)2個、B區(qū)2個、C區(qū)2個、‍D區(qū)5個；在消火道施工鉆孔71個
‍⑤施工消火道
‍12月14日下午提出三個施工消火道的方案：a、4322號聯(lián)排放瓦斯，抽沙袋垛，施工的‍總工程量44.6m，其中巖巷19.6m；b、在二號軌道下山重新開門口，按45°施工巖巷27m；c、‍4322上順槽門口密閉排放瓦斯，然后在第一道密閉外下幫施工60m煤巷；從時間和經濟上考慮‍采用了第一方案。2月19日大班4322二號聯(lián)排放瓦斯，沒有出現異常情況，20日開始施工消火道，‍施工期間考慮B區(qū)是重點懷疑區(qū)，故消火道延長20m，12月30日消火道竣工，總長度60.‍1m（如圖1示）。
‍⑥對施工出的鉆孔注泥漿和壓注凝膠
‍考慮到工作面采空區(qū)丟煤以及支架頂煤都已經達到發(fā)火期，因此需對整個工作面進行‍防滅火處理，重點在工作面上部。
‍為了使4322二號聯(lián)上門口能與火區(qū)隔離，12月17日夜班向4322二號聯(lián)上變坡點施工的兩‍個鉆孔壓注凝膠90m3。
‍12月24日在二號軌道下山向4322停采線上頭和B區(qū)鉆孔注凝膠145 m3。從12月25日開始在二號‍軌道下山和二號皮帶下山向打到A區(qū)、B區(qū)，C區(qū)、D區(qū)和其它他架后鉆孔循環(huán)壓注黃泥漿，截止到‍2001年1月10日累積壓注泥漿2900m3。‍
2001年1月5日消火道施工出的鉆孔開始壓注凝膠，截止到1月10日累計壓注凝膠2100m3。
‍（三）火區(qū)啟封‍
2001年1月12日中班，4322面上頭開始按計劃排放瓦斯，局部通風機正常通風后工作‍面溫度和氣體沒有出現異常情況，從工作面上的情況來看高溫火點在面上頭往下20m的范‍圍。第二天上午4322面下頭也按計劃排放瓦斯，經測量下順槽回風量約60 m3，溫度氣體沒有異常‍情況。13日11時通風人員發(fā)現14?！?9＃（此時，為了工作方便，將工作面支架編號改為自上而下）間窩以及頂板溫度達到34°～39°，上順槽和下順槽回風流一氧化碳10ppm，‍13日20時16＃—17＃架間一氧化碳40ppm，當時認為這是高溫火點的余熱，并‍準備在14日大班從消火道向該區(qū)域壓注凝膠。‍14日8時下順槽回風流一氧化碳是24ppm，上順槽一氧化碳15ppm，9時發(fā)現工作面上部1#—3#架間風流一氧化碳達到5Oppm，‍16‍＃—17＃架間鉆孔中一氧化碳高達6000ppm。7時50分壓注凝膠開始，但是工作面漏膠嚴重，隨后采用增大化肥添加量防止漏膠的措施。10時45分工作面一氧化碳迅速升高，上順槽回風流一氧化碳高達100ppm，通知滅火辦和消火道對10＃一20＃‍支架壓注凝膠，甚至不加化肥注凝膠，但是10＃和24＃架間沒有凝膠和淋水，己有鉆孔對目前‍高溫點不起作用，分析認為這是由于凝膠遇高溫能迅速凝結，在10#和24＃架間已經形成凝膠‍“鍋蓋”，即使注水也很難滲漏，故必須重新設計和施工鉆孔。12時20分16#—20#架間開始冒‍煙，‍13時50分16#—17#后尾梁見明火。由于準備工作不到位，在被動中實施直接滅火，同時‍由于下順槽回風量小，煙霧和有毒有害氣體主要從上順槽回出，更增加了直接滅火的難度。‍21時25分人員撤出，并關閉上順槽外側的風門。15日夜班重點利用消火道鉆孔壓注凝‍膠，到中班累計注凝膠1100 m3，但是，工作面上火勢沒有減小趨勢，15日12時40分決定救護隊再‍封閉下頭，同時把上頭風門堵嚴。15時2＃皮帶下山開始向16＃、‍17＃架附近施工鉆孔。17時B系‍列鉆孔開始注水，‍16日夜班又開始注氮，到啟封前累計注氮17720m3。16日中班2＃皮帶下山‍施工的17＃鉆孔回水溫度最高達到36℃，說明注水已經產生效果。18日早班根據17日的探險‍情況又重點對B系列鉆孔壓注凝膠200m3。18日10時由救護隊進入工作面?zhèn)刹闆]有發(fā)現異常‍情況，已經具備啟封撤面的條件，現場總指揮決定立即恢復撤面準備和防滅火保障工作。
（四）工作面短鉆孔密集注凝膠

為了保證工作面安全撤除，建立了工作面煤層自然發(fā)火快速處理系統(tǒng)，即：在工作面布置了漿、水管各一路，通過鉆孔與消火道的管路、注膠設備相連接，并根據現場情況，對注膠效果不好的架間及防火重點區(qū)域都補打鉆孔，利用該系統(tǒng)可隨時對工作面支架間實施快速大流量注凝膠或水（參見圖3）。在架間用電煤鉆施工鉆孔80個，短鉆孔長度一般在3～7m，全部下1寸套管，最前一節(jié)下帶尖花管。2001年1月20日發(fā)現工作面以及上順槽回風流一氧化碳一段時間忽高忽低，經檢查40#架以下部分架間鉆孔有一氧化碳，鉆孔中一氧化碳濃度最高達400PPm，工作面風流中一氧化碳最高達50PPm，45#、46#架前頂板有熱氣。21日利用消火道鉆孔和工作面鉆孔同時壓注凝膠200m3，工作面鉆孔及風流中一氧化碳消失。
五、工作面撤除
‍ ‍2001年1月22日為撤架造條件，‍24日開始撤架，期間工作面氣體溫度基本正常，只是在26日‍21時55分發(fā)現65＃架后出現0.2～0.3m3明火，用水很快澆滅，沒有影響以后的撤架工‍作。到2月7日早班，‍工作面支架全部撤出，2月8日停采線上下頭密閉施工完成永久封閉。‍
六、事故原因分析
生產過程中，工作面過斷層沒有按過斷層的措施施工，使工作面推入底板巖石中，導致推進速度慢，41天推進29m超過最短發(fā)火期，頻繁冒頂，留下大量頂煤、浮煤的情況下(最厚達5.9m)，給發(fā)火創(chuàng)造了條件。
對興隆莊礦的煤層自燃特性了解不清，煤層自燃的早期指標氣體等分析不夠。（在實驗條件下：興隆莊煤樣起始溫度為33℃時，最短發(fā)火期為30天；起始溫度為28.7℃時，最短發(fā)火期為34天；起始溫度為20℃時，最短發(fā)火期為46天；出現C2H4時的煤溫91℃。如11月29日105#支架頂板氣樣分析一氧化碳高達1312ppm， C2H4濃度為4.32ppm,這時的煤溫為91℃以上，距出現煙霧只有10天左右的時間。）
防火措施不當。高達數米的松散煤體堆積在支架后，為自然發(fā)火提供了良好的條件，所采用的注水、注漿等措施不能有效地包裹煤體，因此，雖然興隆莊礦做了大量的工作，效果不明顯。
發(fā)現自燃隱患后，一直未向集團公司匯報，直到濃煙滾滾，無法控制時才向集團公司匯報，延誤了時機。
技術、裝備儲備不夠。如：利用地面灌漿系統(tǒng)灌注凝膠、膠體泥漿,一直未掌握，而這種技術正是處理此類問題的有效手段。
七、經驗與教訓
特殊工序的管理應加強。如：在工作面過斷層時管理不到位,導致沒有按設計和措施施工,未提起刀,使工作面推入到底板中，推進速度慢，丟了大量頂煤。
防滅火設備不足，應盡早完善。如束管監(jiān)測系統(tǒng)、制氮機。
“一通三防”安全體系未能起到作用。從對工作面過斷層的管理，到對監(jiān)測數據的分析和所采取的治理措施不當，甚至在有明顯的自燃征兆情況下，還進行反風演習，這暴露了我們的這一安全體系未能起到作用。
技術培訓與追蹤新技術應孜孜不倦，不斷地提高整體素質與手段。
整個滅火方案是正確的，滅火的組織工作是有效的，特別是滅火道施工后的現場組織效率較高，興隆莊礦的廣大干部和職工能吃苦耐勞，表現了較高的素質。
測氡為火源點的判斷提供了較科學的依據。注氮的正確實施為火區(qū)的盡快熄滅和啟封起到了重要作用。
通過本次滅火，鍛煉了通風隊伍，提高了通風人員素質，掌握了新的防滅火技術。
在本次事故的處理過程中，也暴露了我們在快速滅火裝備上還存在不足，特別是鉆具。這一點，在以后的科研工作中，應逐步加以解決。