東灘礦14308西軌順煤層自然發火事故案例分析
一、發火時間:1996年5月26日
二、發火地點:東灘礦14308西軌順
三、火區概況 14308西軌順火區位于東灘礦北翼14采區14308綜放面西部。該綜放面走向長1200m,南鄰143上07綜放采空區(下分層還未開采),北邊為實體煤(見圖1)。主采3層煤,煤厚9.2m,采高2.8m,放煤高度6.4m。14308西軌順與14307上分層綜放面軌順垂直重疊布置,間隔一層3上與3下煤層之間的夾矸。
14307上分層綜放面94年7月開采,推進約70~80m時,采空區出現自然發火征兆,上隅角CO濃度1000ppm以上,回風流CO濃度超過100ppm。利用底板巖集向上打鉆孔往采空區回風側灌漿,并加快推進速度甩掉高溫點,95年6月采完后封閉,實行閉區均壓防滅火。14308西軌順96年2月開始由東向西掘進,掘進期間巷道多處冒頂,與頂部14307綜放面采空區冒透連通。96年5月26日順槽掘出1050m,距14307采空區切眼約30m處時,發現頂部采空區浮煤中有干餾過的焦炭存在,二天后該處頂煤自燃。采用往頂煤插管注水滅火,火勢發展較快,前后約20m范圍內水管一插即往下掉紅火炭,并形成冒空區。至5月30日未能將火源撲滅,1050m順槽被迫全部封閉,采用注氮滅火。
96年10月28日該順槽火區采用鎖風法逐段啟封,并對啟封的部分迅速噴漿堵漏,對未啟封巷道采用注氮防滅火技術,惰化火區。注氮期間閉內氧含量6~9%,停止注氮后閉內氧含量12~15%。到97年1月4日,順槽啟封910m,閉內還有140m。由于一些原因停止注氮三天,板閉縫隙中冒出大量濃煙,CO濃度超過2000ppm,原火區仍在燃燒,高溫火點并沒有窒熄消失。為此決定在滅火道內打鉆向火源壓注膠體泥漿直接滅火。
四、火區特點 (1) 巷道頂部火點是94年14307綜放面回采期間氧化自燃的舊火點。 (2) 火源點復燃速度很快,從96年5月26日進入該火源點底部到28日出現明火,間隔只有40個小時。 (3) 14307綜放面是東灘礦第一個綜放試驗面,距切眼70~80m內頂煤回收率低,且順槽和二個端頭支架不放頂煤,故該火點處有松散煤體4m多厚,12m寬,遺煤量很大。 (4) 該火點經過近二年多時間氧化放熱所儲存的熱能很大。 (5) 東灘礦采用無煤柱開采,采空區連成一片,杜絕向火區供氧很難。該火區位置高,巷道頂部煤體破碎、冒落空洞多,且沒有噴漿。若采用灌水、注漿淹火區,水只能流入巷道或采空區,很難淹沒。若注水、注漿量大,容易把頂煤沖落到巷道,造成冒頂,且大量泥漿泄入巷道,使巷道恢復困難。由于火區溫度高、熱容大,注氮、注惰泡只能抑制火區發展,很難使煤體溫度下降。 (6) 14308綜放面是450萬噸礦井97年的主采工作面,全礦產量的一大半要靠這個工作面完成。該工作面97年2月底要投產,時間緊,任務重。該火區必須在工作面投產前徹底撲滅,且要能保證整個工作面回采期間不復燃。
五、 滅火過程 1、膠體泥漿應用工藝 根據14308火區范圍及火勢,預計注膠量在1000m3以上。若采用井下小型注膠系統,占用人員多,材料運輸困難,注膠速度很慢。因此,采用地面配漿池和灌漿管路進行大流量連續運行的膠體泥漿壓注工藝。利用北風井四個配漿池按一定的水土比配好泥漿后,往漿池中添加基料,然后用攪拌機攪拌均勻備用,放漿速度由閘閥控制,用標尺計算下漿量。配有基料的漿液通過灌漿管路送到注膠地點,用泵把固體促凝劑按比例輸送到泥漿管內,利用管內高速流動的液體溶解促凝劑并混合均勻,通過分流器注入鉆孔,分流器并行管路可達18個(見圖2)。
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2、滅火過程
考慮到14308西軌順火區頂部是大量浮煤堆積的采空區,巷道沒有噴漿,用水滅火時,頂煤冒落形成許多空洞,膠體泥漿一旦泄漏到巷道中,把頂煤沖垮形成大冒頂,膠體泥漿灌滿巷道,使火區啟封工作量增加,故決定采用多鉆孔、低流量注膠,成膠速度控制在1分鐘內,從滅火道向巷道頂部打仰角3°或水平的鉆孔,孔深8m,距巷道頂部4.8~5.2m(見圖3)。97年1月11日開始注膠,經過三天注入450m3膠體泥漿后,進入火區偵察,火區大部份已熄滅,但原火區中心仍有高溫陰燃點,通風二個多小時見明火,巷道中除一個高冒區有十幾立方泄漏的膠體泥漿外其余各點均未見漏漿。把臨時鎖風板閉推進40m,在滅火道打鉆尋找火源繼續注膠體泥漿約400m3,于1月16日第二次啟封偵察火區,發現原火區仍有明火,鉆孔沒有打到火源上,巷道基本沒有漏膠。把臨時鎖風板閉再次往前推進50m,繼續利用鉆孔注膠滅火。
由于第二次偵察沒有發現漏膠,消除了泄漏顧慮,決定打俯角3°、深8m的鉆孔(見圖三)。在打鉆過程中,鉆孔有2000多ppm的CO泄出,沒有見煙,溫度也不高,經過三天注膠約500m3,于1月20日第三次啟封偵察火區,并