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綜放面礦井火災綜合立體防治措施分析

文檔作者：劉勇凱萬里浪許波波文檔來源： 1．徐州礦務局旗山煤礦 2徐州礦務局權臺煤礦 3．中國礦業大學		點擊數：	更新時間： 2022年12月08日
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煤礦現代化 2010年第2期 總第95期
綜放面礦井火災綜合立體防治措施分析
劉勇凱 ，萬里浪：，許波波’
(1．徐州礦務局旗山煤礦。江蘇徐州221132；2徐州礦務局權臺煤礦。江蘇徐州221153
3．中國礦業大學安全工程學院，江蘇徐州221008)
中圖分類號：TD75 文獻標志碼：A 文章編號：1009—0797(2010)02—0048—03
礦井火災是煤礦主要災害之一。一旦發生，輕則影響安全
生產，重則燒毀煤炭資源和物資設備，造成人員傷亡，甚至引
發瓦斯、煤塵爆炸。我國礦井火災亦非常嚴重。據統計，我國有
56％的煤礦存在自燃發火問題，而我國統配和重點煤礦中具
有自燃發火危險的礦井約占47％，礦井自然發火又占總發火
次數的94％，其中采空區自燃則占內因火災的6O％。盡管當前
礦井防滅火技術有了很大的發展，但是仍然難以杜絕礦井火
災的發生，因此，必須作好礦井的防滅火工作以保證生產的安
全進行。本文從本質安全的出發點考慮，制定了礦井火災的綜
合立體防治措施，措施可以從管理措施、技術措施、監測手段
和事故處理三方面立體防御礦井火災的發生。
1 制定完善的管理制度
1．1 加強領導
(1)成立以礦長、總工程師、安監處、區長、隊長為主的管
理領導班子。
加強領導與監管，通過班前、班后、現場等方式反復研究
討論，制定安全可靠、合理可行的相關技術方案、作業規程、檢
測手段與安全技術措施。
(2)實行專人負責制，礦上與施工單位制定專人負責。
(3)及時上報備案，將領導小組制定審批后的各項相關措
施及時上報集團公司。
1．2 嚴格管理
(1)根據領導班子制定的各項技術規程、安全措施進行嚴
格的管理，落實到班、組、個人。
(2)由安檢處與通風區負責各項技術規程、安全措施的監
后防滅火隱患治理壓力較大。
(2)防滅火措施順序落實不協調，對工作面兩端頭封閉及
噴射賽福特快速密閉防止采空區漏風，沒有引起高度重視，7
月7日完成構筑隔離墻后，直至7月24日才完成噴射防止漏
風材料。
(3)因工作面停采倉促，由于經驗不足，未對工作面支架
進行調整，支架架間間隙過小，給工作面架間施工防火鉆孔的
角度、深度，帶來較大變化，造成多個鉆孔壓注防火劑效果較
差。
(4)工作面架間施工防火鉆孑L期間，由于防火套管未提前
準備，套管加工速度較慢，工作面停采初期只能采取隨打眼隨
壓注防火劑措施，直至8月12日工作面鉆孔套管才全部下
完。
(5)在本次隱患的處理過程中，也暴露了我們在快速滅火
裝備上還存在不足，特別是鉆具、注漿泵。這一點，在以后的工
作中，應逐步加以解決。
5．2 經驗
(1)3l3下工作面汛期停產后，礦立即成立了領導小組，研
究治理方案，制定了(313下工作面汛期停產安全保障措施》和
《313下工作面汛期停采自燃發火應急處理預案》，解決了治理
自燃發火隱患所需的人、財、物，保證了防滅火措施的順利實
施，符合把事故消滅于萌芽狀態的指導思想。
(2)與山東科技大學協作，由防滅火專家對防滅火安全技
術措施進行了分析，并重新修正和補充了防滅火治理方案，采
取了支架尾梁埋設溫度傳感器和束管、313下軌順、皮順端頭
施工高位鉆孔壓注凝膠措施，自燃發火隱患治理從治理方案
和溫度、氣體監控得到全方位預控。
(3)對工作面自燃發火隱患治理部位考慮全面，措施得
力，氣體監控和溫度監控覆蓋范圍大，措施實施針對性強。
(4)通過隱患治理，鍛煉了通防管理人員和技術人員，提
高了素質，掌握了防滅火治理技術和工藝；鍛煉了通防防滅火
隊伍，職工熟練掌握了鉆孑L施工、設備操作、注漿工藝，提高了
職工崗位技能。
作者簡介
王建滬(1966一)，男，高級工程師，中國礦業大學安全工程
學院碩士研究生，兗礦集團有限公司楊村煤礦總工程師。從事
礦井技術管理工作。
(收稿日期：2010—3—8)
Research on nre—preVention and control technology during stop-mining period of flood
season and application
Wang Jianhu (1，Safety＆Engineering Institute，China University of Mining and Technology，Xu Zhou 221 1 16，Jiangsu
2，Yangcun Coal Mine of Yankuang Group Co．，ltd，Yanzhou 272 1 1 8，Shandong)
Abstract：The comprehensive mining of 3 1 3lower face has been stopped for a comparatively long period due to flood season． In order to
prevent spontaneous combustion，this paper presents comprehensive fire—prevention and control plan，ofers analysis and summary in combination
with treatment measures after analysis on spontaneous combustion situation during stop-mining period．
Keywords：flood season stop-mining period drilling and grouting tube monitoring 1
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煤礦現代化 2010年第2期 總第95期
督管理。
(3)組織相關作業人員進行各項安全教育，做到施工作業
人員人人知安全、人人懂安全、人人要安全。
(4)制定職責分工表與施工圖紙懸掛礦調度所，由礦總值
班負責督促落實。將措施要求的每項工程按比例繪制在圖紙
上，并根據具體職責制定詳細的職責分工表，做到每項措施的
落實。
(5)在工作面開始安裝或收作前組織人員對進出架路線
上的巷道進行修復，確保暢通，同時將安裝、收作準備工作超
前做好，施工時合理安排工作量，確保工作面安裝、收作進度。
2 制定可靠的技術措施
綜放工作面切眼貫通后、收作面在距停采線60m時，預先
制定各項安全技術措施，確保工作的安全順利進行。
2．1 綜放工作面裝面及初采期間防火措施
為保證綜放工作面裝面及初采的安全進行，制定針對特
定條件下的防治煤炭自燃的技術措施。措施內容包括：
(1)綜放工作面基本概況。
(2)綜放工作面自然發火分析。包括：煤炭自燃發火原因
分析；可能性分析；煤炭自燃發火防治工作的重點、難點等。
(3)裝面時的防火措施。
(4)初采期間防火措施。
2．2 綜放工作面停面撤架期間防火措施
綜放工作面停面撤架期間，由于停面時間長，存在煤炭自
燃的可能性，因此防火工作尤為重要，必須制定相應的防火技
術措施，內容包括：
(1)綜放工作面基本概況。
(2)綜放工作面自燃發火分析包括：煤炭自燃發火原因分
析；可能性分析；煤炭自燃發火防治工作的重點、難點等。
(3)停采前的防火措施。
(4)收作期間防火措施(從工作面停止移架開始)。
(5)封閉后的防火措施。
2．3 工作面開采期間的防滅火技術措施
工作面開采期間，可以根據礦井“自燃三帶”的范圍制定
合理的防滅火技術措施，比如采用三項泡沫、灌漿、注氮等技
術措施。
3 啟動全面的安全監測手段
綜放工作面裝面初采及停面撤架期間是礦井煤炭自燃發
火最危險的時期，因為一般礦井裝面撤架的時間都在一個月
左右，裝面撤架時間超過了最短自然發火期。因此，煤炭氧化
自燃帶的長期停滯，極易造成采空區煤炭的氧化自燃。必須應
用全面的安全檢測措施，進行全方位的監測與預報，一旦發現
有煤炭自燃的征兆，立即采取相應措施，將其撲滅于萌芽階
段。為保證安全，礦井應采取自動綜合監測系統與人工機動檢
測的綜合檢測措施。
3．1 建立完善的安全檢測管理體系
(1)建立完善的安全檢測系統進行全面監測，檢測項目包
括：一氧化碳、溫度、烷稀類氣體、氧氣濃度等。
(2)工作面風巷安裝CO傳感器、實時檢測風流中CO情
況。
(3)在工作面上隅角處采空內預埋束管隨時對采空區內
進行監測。
(4)每班由固定測氣員隨身攜帶便攜式CO報警儀和溫度
計，隨時對冒空區、回風流、上隅角等地點進行檢查，對異常地
點采用打撞管進行取樣化驗，并定點觀測。
(5)工作面裝面期間做好機、風巷及切眼的防火探查和取
樣化驗，根據探查情況及時向冒高處進行打撞管，并注膠充
填。
(6)建立完善的安全管理領導班子，對安全監測監控體系
進行監督管理。建立健全人員組成表，互相監督，保證作業安
全有序進行。
(7)建立安全檢測人員培訓體系，定期對安全監測人員進
行培訓提高，持證上崗。
(8)班前明確任務，利用班前會布置任務，做到分工明確，
責任到人。
(9)班后監督檢查，利用班后會匯報檢查，做到隱患立查，
預防為主。
(10)完善安全監測監控系統，建立安全硬件設備的配置、
更換、檢修制度，保證設備儀表儀器的正常運行與滿足設置監
測地點的需求。
3．2 建立煤炭自燃預測預報指標體系
煤炭氧化后隨著氧化進程的不同將依次釋放出各種氣
體，這些氣體的出現及釋放量基本能準確反映煤炭氧化自燃
程度。因此，準確地分析煤炭氧化自燃所放出的氣體及其數
量，能更好地進行煤炭自燃的早期預測預報與防治工作。
自燃指標氣體分為三類：第一類主要是碳氧化合物，最常
用的是CO和CO／0 ~raham指數)，主要適用于低變質褐煤和
長焰煤階段；第二類主要是飽和烴和鏈烷比，飽和烴組分包括
乙烷(C：H )、丙烷(C H )、丁烷(C H )、和鏈烷比(C H ／CH ，C H。
／CH ，C Hl0，CH 和C3H 2H ，C Hl。，(二2H。)；第三類指標氣體主
要是不飽和烴，包括C：一c 烯烴和c H 炔烴，以及一系列比值
(C2H ，CH C3H6／CH ，C H8 H ，C H ／C2H2)等。第二和第三類指
標氣體主要適用于高、中揮發分煙煤階段。
研究表明，煤在供氧充分的條件下，煤溫升到70℃
～ 100℃ ，煤的氧化速度加快，出現一氧化碳、甲烷；100℃
～ 200℃時，氣體產生物釋放加快，出現乙烷、乙烯等烷系、烯系
氣體；20o℃以上時，煤樣升溫速度更快，釋放的氣體種類和數
量增多；達到300℃ 一350℃時就冒煙起火。
煤炭自燃的早期預報的關鍵是掌握適當的時機，預報過
早，氣體產生量少，環境干擾大，難以準確預報；預報過遲，則
會貽誤治理時機。一般可以檢測到氣體的變化，此時發出預
報，能夠有時問采取預防自燃措施。此時的預報指標的數值稱
為預報臨界值。煤炭自燃預報指標的選擇是根據具體條件逐
漸摸索確定出適合礦井的準的預報指標和預報臨界值。目前
常用的煤炭自燃預報指標有：①指標氣體的濃度；②指標氣體
的發生量；③火災系數；④鏈烷比等。
3．2．1 自燃指標氣體的濃度
自燃指標氣體的濃度是最簡單直接的預報指標，常用的
是CO氣體濃度和乙烯氣體濃度，該種指標影響因素多，如發
生自燃的煤量多少、風量的大小以及檢測儀器的最小量程。很
明顯參與自燃的煤量多，產生的氣體量就多；同樣的氣體生成
量，風量大則濃度小，風量小則濃度大。另外，對于乙烯氣體在
自燃的規模小時，只要出現乙烯就說明已有ll0℃以上的高溫
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煤礦現代化 2010年第2期 總第95期
點，則應該發出預報，由于受儀器精度的制約，報警的臨界值
難以確定。所以，實際中必須依據各礦具體地點、具體情況、觀
察統計確定。
3．2．2 指標氣體的發生量
一般是選用空氣中CO絕對量為預報指標。
計算方法：
F=C ×Q
式中F一自燃發火預報指標，m3／min；
C一觀測站氣樣的CO濃度，％；
Q一觀測站的風量，m3／min。
這種預報指標雖然可以消去風量的影響，但是還受氣體
因素的影響，如著火范圍的大小、不同的煤種等規格影響，因
此也難以定出統一的臨界值。
3．2．3 火災系數
火災系數即格氏系數，是英國學者格雷哈姆提出的。火災
系數由煤的氧化過程中CO，濃度的增量+ACO，、CO濃度增量+
ACO和O 濃度的減少量AO 進行計算。計算公式如下：
Rl=—+—
A C
。．
Oz × 100
一AO2
R2=—+—
AC
—
O × 100
一AO2
R3= 枷0 ’
式中R 一第一火災系數，％；
R 一第二火災系數，％ ；
R 一第三火災系數，％。
應用火災系數進行煤炭自燃的預報時，一般以第二火災
系數R 作為主要指標，以第一火災系數R。作為輔助指標，而
第三火災系數R，的引入旨在消除由于摻入新鮮風流而引起的
誤差。
這三個火災系數都隨著煤炭自燃的發展而增大。一般說
來，當煤炭進入自燃階段，第一火災系數約為0．3～0．4，若繼
續增大就預示著自燃火災已經發生；若第二火災系數R 超過
0．005，就應警惕自燃火災的發生，如果R 超過0．01，則說明自
燃火災已經發生。在煤炭低溫氧化發熱所放出的氣體中，占第
一位的是水蒸氣，第二位就是二氧化碳，cos的放出量遠比CO
大。三個火災系數中，R：與R，都與CO 有關，但CO 氣體常天
然的賦存于煤巖之中，受圍巖的影響因素較大。所以目前一般
都采用R。作為預測預報煤自燃的指標參數。在實際工作中，應
通過長期觀測，找出適用于本礦的預報臨界值，以便對本礦的
煤炭自燃做出準確的預報。
3．2．4 鏈烷比
鏈烷比是烷系氣體之間濃度的比值，常用的有乙烷(c2H )
／甲烷(CH )、丙烷(c H )／乙烷(C：H )．實驗證明，鏈烷比受風
流及自燃范圍的影響較小。
根據鏈烷比的變化，可以預報煤炭自燃的發展階段，這比
單獨根據CO進行預報又前進了一步。
選擇合適的煤自燃指標氣體組分必須考慮三方面因素：
一是煤的著火點溫度和煤自燃發火預報溫度；二是各類氣體
組分隨煤溫的變化規律；三是實際應用是否簡便，首先根據煤
著火點溫度和煤氧化化學反應動力學研究確定煤自然發火預
報溫度范圍，然后在煤自然發火預報范圍內選擇合適的氣體
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組分，作為煤自燃指標氣體。
4 制定嚴格的糾正整改措施
具體的整改糾正措施應該包括：
(1)根據安全管理網絡圖中各級管理人員對管理和生產
中存在的問題應按相關煤礦規程予以糾正。與此同時，應對這
些問題進行評審，分析其性質、嚴重性。
(2)對那些性質嚴重、影響較大和頻繁發生的問題，各科
室、單位負責人應及時組織人員對其產生的原因進行調查分
析，并根據該問題的產生原因及嚴重程度制訂相應的糾正措
施。例如在出現以下情況時，必須采取相應的糾正措施：①技
術資料整理不合格，未按相關操作規程作業；②各類檢查中發
現的嚴重不合格；③重復發生的不合格；④發生嚴重責任差
錯。
(3)糾正措施經本部門、科室負責人(必要時報管理處主
管領導)批準后，予以實施。
(4)部門、科室負責人應組織有關人員對糾正措施的實施
情況進行跟蹤、檢查，并于糾正措施完成后對其實施效果進行
驗證和記錄。
(5)當采取的糾正措施未達到預期效果時，應重新制訂糾
正措施，直至達到預期的效果。
(6)各科室、區隊擬采取的糾正整改措施如果涉及其他部
門，或本部門、單位無法獨立完成糾正整改措施的，各科室、區
隊應將信息報管理處，由礦主管處組織制訂和實施糾正整改
措施。
(7)在實施擬定糾正整改措施時，應注意采取的措施與問
題的嚴重程度相適應，以免造成不必要的浪費。
(8)礦主要負責人、安全管理主要負責人或安監科可結合
實際工作的嚴重程度對各科室、區隊的糾正整改措施進行督
促、檢查。
5 總結
從本質安全的角度說，礦井火災綜合立體防治措施是礦
井火災防治的立足點和切人點，能夠從根本上防范礦井火災
的發生。礦井火災綜合立體防治的核心內容是：建立完善的管
理制度；啟動全面的安全監測手段；制定立體的綜放工作面綜
合防治措施；制定嚴格的整改糾正措施。這一成果的推廣應
用，對于煤礦火災的防治具有重要的意義，其經濟和安全效益
巨大。同時該項技術經濟效益與社會效益顯著，具有廣闊的應
用前景。
作者簡介
劉勇凱(1984～)，男，漢族，湖北天門人，2007年畢業于西
南科技大學安全技術及工程專業，現任職于徐礦集團旗山煤
礦通風科，主要從事礦井通風防滅火方面的研究。
(收稿日期：2009—9—11)

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