1 礦井及火區(qū)概況

興隆莊煤礦位于兗州煤田北部、井田面積54km²，煤系地層屬石炭二疊紀(jì)，穩(wěn)定可采煤層共5層。現(xiàn)開有3^#煤層，平均厚度8.65m。全礦共3個采區(qū)，設(shè)計生產(chǎn)能力300萬t/a。4322-聯(lián)巷道冒頂比較嚴(yán)重，掘進(jìn)時與4320下順槽（采空區(qū)）溝通，在4322-聯(lián)掘進(jìn)頭打木垛處冒出濃煙，不久發(fā)現(xiàn)明火，用水直接滅火未能將火區(qū)熄滅，隨即撤人并對火區(qū)進(jìn)行了封閉，火區(qū)封閉巷道120余米，巷道布置如圖1所示。



圖1 4322綜放面巷道布置示意圖

2 4322-聯(lián)火區(qū)防滅火技術(shù)方案

2.1 滅火總則

在均壓、堵漏防止火區(qū)漏風(fēng)、向火區(qū)打鉆壓注惰氣泡沫直接滅火的同時，鎖風(fēng)縮小火區(qū)，火勢得到控制后，啟封火區(qū)，再采取巷道噴涂，注阻化凝膠及局部處理等措施，最后建立永久密閉，再向火區(qū)打鉆，壓注惰泡，綜合防治4322-聯(lián)火區(qū)。

2.2 采用長鉆孔壓注惰氣泡沫撲滅明火

均壓滅火以窒熄火區(qū)為主，不能直接降低火區(qū)內(nèi)溫度，滅火時間相應(yīng)較長。在采取均壓滅火技術(shù)的同時，采取其它直接滅火技術(shù)，對火區(qū)進(jìn)行綜合治理，滅火效果更加明顯。4322-聯(lián)火區(qū)范圍比較小，集中在4320下順槽透風(fēng)的范圍內(nèi)，火源位置比較明確，可以考慮采用灌漿滅火和惰泡滅火。灌漿滅火的優(yōu)點是工藝簡單，不需要增加設(shè)備，可以充分發(fā)揮其降溫、覆蓋火區(qū)的效果，缺點是泥漿易出現(xiàn)沉底現(xiàn)象，不能有效地充滿火區(qū)，滅火后巷道恢復(fù)工程量大；用大直接滅火也有其致命的缺點，水進(jìn)入火區(qū)后，易沿比較暢通的通道潰泄，很難覆蓋并淹沒整個火區(qū)；惰氣泡沫滅火有其得天獨厚的優(yōu)點：首先，惰泡密度很小，可以在后續(xù)惰泡的推動下，向周圍空間沿漏風(fēng)通道和煤壁裂隙不斷擴散，特別是可以堆積爬高，從而實現(xiàn)三維流動；其次，惰泡以二氧化碳等惰性氣體代替空氣產(chǎn)生泡沫，在泡沫破裂時可以釋放出惰氣，起到窒熄火區(qū)的作用；另外，惰泡具有較高的膨脹系數(shù)（8-12倍），可以有效地堵漏并隔絕氧氣，惰泡滅火后，巷道恢復(fù)工程量小。

在現(xiàn)密閉墻外，布置5個長鉆孔，終孔位置分別位于4320下順槽頂板和4322-聯(lián)巷頂板中，如圖2所示。通過鉆孔向火區(qū)壓注惰氣泡沫，可以對火區(qū)起到降溫、阻化、堵漏等防滅火作用。



圖2 4322-聯(lián)滅火長鉆孔布置示意圖

在壓注惰氣泡沫裝備未運到之前，采取了以下措施：

1）由西風(fēng)井注漿站向鉆孔注阻化劑，對火區(qū)進(jìn)一步降溫、阻化。

2）1^#、3^#、4^#孔注水玻璃凝膠，充分充填火區(qū)空隙，封堵漏風(fēng)。水玻璃由西風(fēng)井注漿池送往井下，添加劑在4322-聯(lián)利用泥漿泵通過反向三通加入。

2.3 鎖風(fēng)縮小火區(qū)

在原有火區(qū)防火墻外面5～6m處建1道帶風(fēng)門的風(fēng)墻，救護隊員進(jìn)入，關(guān)閉風(fēng)門，準(zhǔn)備一定數(shù)量的密閉材料后將原來的火墻打開，救護隊員進(jìn)入火區(qū)探查，確認(rèn)一定距離內(nèi)無火源后，在距聯(lián)絡(luò)巷拐彎處5～6m左右位置建立臨時防火墻，防火墻表面及距防火墻1m范圍內(nèi)巷道頂幫噴涂聚胺脂材料，以減少火區(qū)漏風(fēng)。救護隊員檢查啟封段內(nèi)氣體組份，用測爆儀檢查啟封段氣體是否具有爆炸危險。如果火區(qū)內(nèi)瓦斯?jié)舛群芨撸蚓哂斜ㄎｋU，則首先進(jìn)行瓦斯排放，然后恢復(fù)通風(fēng)。為防止火區(qū)氣體進(jìn)入4322各掘進(jìn)工作面，沿回風(fēng)路線上的掘進(jìn)工作面應(yīng)停面、撤人。最后，經(jīng)救護隊員檢查火區(qū)內(nèi)各種有害氣體指標(biāo)不超過規(guī)程允許范圍后，進(jìn)入巷道恢復(fù)段進(jìn)行排水、清除冒頂?shù)龋謴?fù)巷道作業(yè)。

2.4 打密集短鉆孔壓注惰泡直接滅火

火區(qū)范圍縮小到最小程度后，再在密閉外向火區(qū)布置一系列密集較短鉆孔，注入大量的化學(xué)惰氣泡沫。化學(xué)泡沫滅火材料為液態(tài)，注入火區(qū)后，兩路液體混合膨脹，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的滅火惰氣及泡沫，向周圍空間、漏風(fēng)通道及煤層裂隙不斷擴展，從而實現(xiàn)全方位高效滅火的目的。

2.4.1 鉆孔布置

在密閉外，向火區(qū)布置一系列斜鉆孔，鉆孔終孔位置要求進(jìn)入冒落區(qū)0.5～1m，鉆孔內(nèi)安設(shè)50mm套管，前端套管頭部有0.25～0.5m花管。通過鉆孔向火區(qū)壓注惰氣泡沫，鉆孔布置及壓注工藝如圖3所示。



圖3 鉆孔布置及惰泡壓注工藝示意圖

2.4.2 壓注量計算

鉆孔布置時，終孔位置間隔為5m，每個鉆孔注入惰泡兩次，注泡量為：

Q_孔＝2SLHK₁K₂K₃

式中 S——處理寬度，4m；

　　 L——處理長度，5m；

　　 H——注泡高度，6m；

　　 K₁——火區(qū)空隙系數(shù)，取0.3；

　　 K₂ ——輸送系數(shù)，取1.2；

　　　K₃——成泡系數(shù)，取1.3。

計算得 Q_孔=112.3m³

　　 Q_總=N·Q_孔K₄

式中 N——鉆孔總數(shù)，14；

　　 K₄——備用系數(shù)，取1.5。

計算得 Q_總=2 358.72m³

所需藥劑：組分A 22.31 t

　　 組分B 14.15 t

　　 添加劑 2.14 t

3 啟封火區(qū)

3.1鎖風(fēng)探驗

火區(qū)注入惰泡后，救護隊員佩帶呼吸器，鎖風(fēng)進(jìn)入火區(qū)，觀察滅火效果。監(jiān)測火區(qū)內(nèi)的溫度、O₂濃度、CO濃度、CH₄濃度等，并對巷道破壞情況作詳細(xì)的紀(jì)錄。

3.2 啟封火區(qū)

達(dá)到啟封條件，制定具體的啟封方案后方可啟封火區(qū)。

3.3 防止火區(qū)復(fù)燃

1）處理巷道。火區(qū)撲滅后，未噴涂的巷道都要進(jìn)行混凝土噴涂，以隔絕漏風(fēng)。冒頂和片幫嚴(yán)重的地方應(yīng)先做人工假頂、幫后，再進(jìn)行包頂、包幫、噴漿等處理。最后在巷道頂部或巷幫的松散部位注入阻化凝膠，防止火區(qū)復(fù)燃。

2）建立永久防火密閉。火區(qū)熄滅后，為防止熄滅的火區(qū)接觸新鮮空氣后復(fù)燃，需在4322-聯(lián)巷道與4320下順槽間建立一道永久密閉防火墻，并向密閉后注入大量的黃泥漿等防滅火材料，隔絕整個火區(qū)。

4 結(jié)束語

在制定了詳細(xì)的防滅火技術(shù)方案并在礦方的積極配合下，4322-聯(lián)的火區(qū)在短時間內(nèi)很快撲滅。采用上述滅火措施對興降莊礦4322-聯(lián)火區(qū)進(jìn)行處理，達(dá)到了很好的效果。

《礦業(yè)安全與環(huán)保 》 （張軍）