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综放面矿井火灾综合立体防治措施分析

文档作者：刘勇凯万里浪许波波文档来源： 1．徐州矿务局旗山煤矿 2徐州矿务局权台煤矿 3．中国矿业大学		点击数：	更新时间： 2022年12月08日
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煤矿现代化 2010年第2期 总第95期
综放面矿井火灾综合立体防治措施分析
刘勇凯 ，万里浪：，许波波’
(1．徐州矿务局旗山煤矿。江苏徐州221132；2徐州矿务局权台煤矿。江苏徐州221153
3．中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221008)
中图分类号：TD75 文献标志码：A 文章编号：1009—0797(2010)02—0048—03
矿井火灾是煤矿主要灾害之一。一旦发生，轻则影响安全
生产，重则烧毁煤炭资源和物资设备，造成人员伤亡，甚至引
发瓦斯、煤尘爆炸。我国矿井火灾亦非常严重。据统计，我国有
56％的煤矿存在自燃发火问题，而我国统配和重点煤矿中具
有自燃发火危险的矿井约占47％，矿井自然发火又占总发火
次数的94％，其中采空区自燃则占内因火灾的6O％。尽管当前
矿井防灭火技术有了很大的发展，但是仍然难以杜绝矿井火
灾的发生，因此，必须作好矿井的防灭火工作以保证生产的安
全进行。本文从本质安全的出发点考虑，制定了矿井火灾的综
合立体防治措施，措施可以从管理措施、技术措施、监测手段
和事故处理三方面立体防御矿井火灾的发生。
1 制定完善的管理制度
1．1 加强领导
(1)成立以矿长、总工程师、安监处、区长、队长为主的管
理领导班子。
加强领导与监管，通过班前、班后、现场等方式反复研究
讨论，制定安全可靠、合理可行的相关技术方案、作业规程、检
测手段与安全技术措施。
(2)实行专人负责制，矿上与施工单位制定专人负责。
(3)及时上报备案，将领导小组制定审批后的各项相关措
施及时上报集团公司。
1．2 严格管理
(1)根据领导班子制定的各项技术规程、安全措施进行严
格的管理，落实到班、组、个人。
(2)由安检处与通风区负责各项技术规程、安全措施的监
后防灭火隐患治理压力较大。
(2)防灭火措施顺序落实不协调，对工作面两端头封闭及
喷射赛福特快速密闭防止采空区漏风，没有引起高度重视，7
月7日完成构筑隔离墙后，直至7月24日才完成喷射防止漏
风材料。
(3)因工作面停采仓促，由于经验不足，未对工作面支架
进行调整，支架架间间隙过小，给工作面架间施工防火钻孔的
角度、深度，带来较大变化，造成多个钻孔压注防火剂效果较
差。
(4)工作面架间施工防火钻孑L期间，由于防火套管未提前
准备，套管加工速度较慢，工作面停采初期只能采取随打眼随
压注防火剂措施，直至8月12日工作面钻孔套管才全部下
完。
(5)在本次隐患的处理过程中，也暴露了我们在快速灭火
装备上还存在不足，特别是钻具、注浆泵。这一点，在以后的工
作中，应逐步加以解决。
5．2 经验
(1)3l3下工作面汛期停产后，矿立即成立了领导小组，研
究治理方案，制定了(313下工作面汛期停产安全保障措施》和
《313下工作面汛期停采自燃发火应急处理预案》，解决了治理
自燃发火隐患所需的人、财、物，保证了防灭火措施的顺利实
施，符合把事故消灭于萌芽状态的指导思想。
(2)与山东科技大学协作，由防灭火专家对防灭火安全技
术措施进行了分析，并重新修正和补充了防灭火治理方案，采
取了支架尾梁埋设温度传感器和束管、313下轨顺、皮顺端头
施工高位钻孔压注凝胶措施，自燃发火隐患治理从治理方案
和温度、气体监控得到全方位预控。
(3)对工作面自燃发火隐患治理部位考虑全面，措施得
力，气体监控和温度监控覆盖范围大，措施实施针对性强。
(4)通过隐患治理，锻炼了通防管理人员和技术人员，提
高了素质，掌握了防灭火治理技术和工艺；锻炼了通防防灭火
队伍，职工熟练掌握了钻孑L施工、设备操作、注浆工艺，提高了
职工岗位技能。
作者简介
王建沪(1966一)，男，高级工程师，中国矿业大学安全工程
学院硕士研究生，兖矿集团有限公司杨村煤矿总工程师。从事
矿井技术管理工作。
(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
· 48 ·
煤矿现代化 2010年第2期 总第95期
督管理。
(3)组织相关作业人员进行各项安全教育，做到施工作业
人员人人知安全、人人懂安全、人人要安全。
(4)制定职责分工表与施工图纸悬挂矿调度所，由矿总值
班负责督促落实。将措施要求的每项工程按比例绘制在图纸
上，并根据具体职责制定详细的职责分工表，做到每项措施的
落实。
(5)在工作面开始安装或收作前组织人员对进出架路线
上的巷道进行修复，确保畅通，同时将安装、收作准备工作超
前做好，施工时合理安排工作量，确保工作面安装、收作进度。
2 制定可靠的技术措施
综放工作面切眼贯通后、收作面在距停采线60m时，预先
制定各项安全技术措施，确保工作的安全顺利进行。
2．1 综放工作面装面及初采期间防火措施
为保证综放工作面装面及初采的安全进行，制定针对特
定条件下的防治煤炭自燃的技术措施。措施内容包括：
(1)综放工作面基本概况。
(2)综放工作面自然发火分析。包括：煤炭自燃发火原因
分析；可能性分析；煤炭自燃发火防治工作的重点、难点等。
(3)装面时的防火措施。
(4)初采期间防火措施。
2．2 综放工作面停面撤架期间防火措施
综放工作面停面撤架期间，由于停面时间长，存在煤炭自
燃的可能性，因此防火工作尤为重要，必须制定相应的防火技
术措施，内容包括：
(1)综放工作面基本概况。
(2)综放工作面自燃发火分析包括：煤炭自燃发火原因分
析；可能性分析；煤炭自燃发火防治工作的重点、难点等。
(3)停采前的防火措施。
(4)收作期间防火措施(从工作面停止移架开始)。
(5)封闭后的防火措施。
2．3 工作面开采期间的防灭火技术措施
工作面开采期间，可以根据矿井“自燃三带”的范围制定
合理的防灭火技术措施，比如采用三项泡沫、灌浆、注氮等技
术措施。
3 启动全面的安全监测手段
综放工作面装面初采及停面撤架期间是矿井煤炭自燃发
火最危险的时期，因为一般矿井装面撤架的时间都在一个月
左右，装面撤架时间超过了最短自然发火期。因此，煤炭氧化
自燃带的长期停滞，极易造成采空区煤炭的氧化自燃。必须应
用全面的安全检测措施，进行全方位的监测与预报，一旦发现
有煤炭自燃的征兆，立即采取相应措施，将其扑灭于萌芽阶
段。为保证安全，矿井应采取自动综合监测系统与人工机动检
测的综合检测措施。
3．1 建立完善的安全检测管理体系
(1)建立完善的安全检测系统进行全面监测，检测项目包
括：一氧化碳、温度、烷稀类气体、氧气浓度等。
(2)工作面风巷安装CO传感器、实时检测风流中CO情
况。
(3)在工作面上隅角处采空内预埋束管随时对采空区内
进行监测。
(4)每班由固定测气员随身携带便携式CO报警仪和温度
计，随时对冒空区、回风流、上隅角等地点进行检查，对异常地
点采用打撞管进行取样化验，并定点观测。
(5)工作面装面期间做好机、风巷及切眼的防火探查和取
样化验，根据探查情况及时向冒高处进行打撞管，并注胶充
填。
(6)建立完善的安全管理领导班子，对安全监测监控体系
进行监督管理。建立健全人员组成表，互相监督，保证作业安
全有序进行。
(7)建立安全检测人员培训体系，定期对安全监测人员进
行培训提高，持证上岗。
(8)班前明确任务，利用班前会布置任务，做到分工明确，
责任到人。
(9)班后监督检查，利用班后会汇报检查，做到隐患立查，
预防为主。
(10)完善安全监测监控系统，建立安全硬件设备的配置、
更换、检修制度，保证设备仪表仪器的正常运行与满足设置监
测地点的需求。
3．2 建立煤炭自燃预测预报指标体系
煤炭氧化后随着氧化进程的不同将依次释放出各种气
体，这些气体的出现及释放量基本能准确反映煤炭氧化自燃
程度。因此，准确地分析煤炭氧化自燃所放出的气体及其数
量，能更好地进行煤炭自燃的早期预测预报与防治工作。
自燃指标气体分为三类：第一类主要是碳氧化合物，最常
用的是CO和CO／0 ~raham指数)，主要适用于低变质褐煤和
长焰煤阶段；第二类主要是饱和烃和链烷比，饱和烃组分包括
乙烷(C：H )、丙烷(C H )、丁烷(C H )、和链烷比(C H ／CH ，C H。
／CH ，C Hl0，CH 和C3H 2H ，C Hl。，(二2H。)；第三类指标气体主
要是不饱和烃，包括C：一c 烯烃和c H 炔烃，以及一系列比值
(C2H ，CH C3H6／CH ，C H8 H ，C H ／C2H2)等。第二和第三类指
标气体主要适用于高、中挥发分烟煤阶段。
研究表明，煤在供氧充分的条件下，煤温升到70℃
～ 100℃ ，煤的氧化速度加快，出现一氧化碳、甲烷；100℃
～ 200℃时，气体产生物释放加快，出现乙烷、乙烯等烷系、烯系
气体；20o℃以上时，煤样升温速度更快，释放的气体种类和数
量增多；达到300℃ 一350℃时就冒烟起火。
煤炭自燃的早期预报的关键是掌握适当的时机，预报过
早，气体产生量少，环境干扰大，难以准确预报；预报过迟，则
会贻误治理时机。一般可以检测到气体的变化，此时发出预
报，能够有时问采取预防自燃措施。此时的预报指标的数值称
为预报临界值。煤炭自燃预报指标的选择是根据具体条件逐
渐摸索确定出适合矿井的准的预报指标和预报临界值。目前
常用的煤炭自燃预报指标有：①指标气体的浓度；②指标气体
的发生量；③火灾系数；④链烷比等。
3．2．1 自燃指标气体的浓度
自燃指标气体的浓度是最简单直接的预报指标，常用的
是CO气体浓度和乙烯气体浓度，该种指标影响因素多，如发
生自燃的煤量多少、风量的大小以及检测仪器的最小量程。很
明显参与自燃的煤量多，产生的气体量就多；同样的气体生成
量，风量大则浓度小，风量小则浓度大。另外，对于乙烯气体在
自燃的规模小时，只要出现乙烯就说明已有ll0℃以上的高温
· 49 ·
煤矿现代化 2010年第2期 总第95期
点，则应该发出预报，由于受仪器精度的制约，报警的临界值
难以确定。所以，实际中必须依据各矿具体地点、具体情况、观
察统计确定。
3．2．2 指标气体的发生量
一般是选用空气中CO绝对量为预报指标。
计算方法：
F=C ×Q
式中F一自燃发火预报指标，m3／min；
C一观测站气样的CO浓度，％；
Q一观测站的风量，m3／min。
这种预报指标虽然可以消去风量的影响，但是还受气体
因素的影响，如着火范围的大小、不同的煤种等规格影响，因
此也难以定出统一的临界值。
3．2．3 火灾系数
火灾系数即格氏系数，是英国学者格雷哈姆提出的。火灾
系数由煤的氧化过程中CO，浓度的增量+ACO，、CO浓度增量+
ACO和O 浓度的减少量AO 进行计算。计算公式如下：
Rl=—+—
A C
。．
Oz × 100
一AO2
R2=—+—
AC
—
O × 100
一AO2
R3= 枷0 ’
式中R 一第一火灾系数，％；
R 一第二火灾系数，％ ；
R 一第三火灾系数，％。
应用火灾系数进行煤炭自燃的预报时，一般以第二火灾
系数R 作为主要指标，以第一火灾系数R。作为辅助指标，而
第三火灾系数R，的引入旨在消除由于掺入新鲜风流而引起的
误差。
这三个火灾系数都随着煤炭自燃的发展而增大。一般说
来，当煤炭进入自燃阶段，第一火灾系数约为0．3～0．4，若继
续增大就预示着自燃火灾已经发生；若第二火灾系数R 超过
0．005，就应警惕自燃火灾的发生，如果R 超过0．01，则说明自
燃火灾已经发生。在煤炭低温氧化发热所放出的气体中，占第
一位的是水蒸气，第二位就是二氧化碳，cos的放出量远比CO
大。三个火灾系数中，R：与R，都与CO 有关，但CO 气体常天
然的赋存于煤岩之中，受围岩的影响因素较大。所以目前一般
都采用R。作为预测预报煤自燃的指标参数。在实际工作中，应
通过长期观测，找出适用于本矿的预报临界值，以便对本矿的
煤炭自燃做出准确的预报。
3．2．4 链烷比
链烷比是烷系气体之间浓度的比值，常用的有乙烷(c2H )
／甲烷(CH )、丙烷(c H )／乙烷(C：H )．实验证明，链烷比受风
流及自燃范围的影响较小。
根据链烷比的变化，可以预报煤炭自燃的发展阶段，这比
单独根据CO进行预报又前进了一步。
选择合适的煤自燃指标气体组分必须考虑三方面因素：
一是煤的着火点温度和煤自燃发火预报温度；二是各类气体
组分随煤温的变化规律；三是实际应用是否简便，首先根据煤
着火点温度和煤氧化化学反应动力学研究确定煤自然发火预
报温度范围，然后在煤自然发火预报范围内选择合适的气体
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组分，作为煤自燃指标气体。
4 制定严格的纠正整改措施
具体的整改纠正措施应该包括：
(1)根据安全管理网络图中各级管理人员对管理和生产
中存在的问题应按相关煤矿规程予以纠正。与此同时，应对这
些问题进行评审，分析其性质、严重性。
(2)对那些性质严重、影响较大和频繁发生的问题，各科
室、单位负责人应及时组织人员对其产生的原因进行调查分
析，并根据该问题的产生原因及严重程度制订相应的纠正措
施。例如在出现以下情况时，必须采取相应的纠正措施：①技
术资料整理不合格，未按相关操作规程作业；②各类检查中发
现的严重不合格；③重复发生的不合格；④发生严重责任差
错。
(3)纠正措施经本部门、科室负责人(必要时报管理处主
管领导)批准后，予以实施。
(4)部门、科室负责人应组织有关人员对纠正措施的实施
情况进行跟踪、检查，并于纠正措施完成后对其实施效果进行
验证和记录。
(5)当采取的纠正措施未达到预期效果时，应重新制订纠
正措施，直至达到预期的效果。
(6)各科室、区队拟采取的纠正整改措施如果涉及其他部
门，或本部门、单位无法独立完成纠正整改措施的，各科室、区
队应将信息报管理处，由矿主管处组织制订和实施纠正整改
措施。
(7)在实施拟定纠正整改措施时，应注意采取的措施与问
题的严重程度相适应，以免造成不必要的浪费。
(8)矿主要负责人、安全管理主要负责人或安监科可结合
实际工作的严重程度对各科室、区队的纠正整改措施进行督
促、检查。
5 总结
从本质安全的角度说，矿井火灾综合立体防治措施是矿
井火灾防治的立足点和切人点，能够从根本上防范矿井火灾
的发生。矿井火灾综合立体防治的核心内容是：建立完善的管
理制度；启动全面的安全监测手段；制定立体的综放工作面综
合防治措施；制定严格的整改纠正措施。这一成果的推广应
用，对于煤矿火灾的防治具有重要的意义，其经济和安全效益
巨大。同时该项技术经济效益与社会效益显著，具有广阔的应
用前景。
作者简介
刘勇凯(1984～)，男，汉族，湖北天门人，2007年毕业于西
南科技大学安全技术及工程专业，现任职于徐矿集团旗山煤
矿通风科，主要从事矿井通风防灭火方面的研究。
(收稿日期：2009—9—11)

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