东滩矿14308西轨顺煤层自然发火事故案例分析

一、发火时间：1996年5月26日
二、发火地点：东滩矿14308西轨顺
三、火区概况 14308西轨顺火区位于东滩矿北翼14采区14308综放面西部。该综放面走向长1200m,南邻143上07综放采空区(下分层还未开采),北边为实体煤(见图1)。主采3层煤,煤厚9.2m,采高2.8m,放煤高度6.4m。14308西轨顺与14307上分层综放面轨顺垂直重叠布置,间隔一层3上与3下煤层之间的夹矸。

14307上分层综放面94年7月开采,推进约70～80m时,采空区出现自然发火征兆,上隅角CO浓度1000ppm以上,回风流CO浓度超过100ppm。利用底板岩集向上打钻孔往采空区回风侧灌浆,并加快推进速度甩掉高温点,95年6月采完后封闭,实行闭区均压防灭火。14308西轨顺96年2月开始由东向西掘进,掘进期间巷道多处冒顶,与顶部14307综放面采空区冒透连通。96年5月26日顺槽掘出1050m,距14307采空区切眼约30m处时,发现顶部采空区浮煤中有干馏过的焦炭存在,二天后该处顶煤自燃。采用往顶煤插管注水灭火,火势发展较快,前后约20m范围内水管一插即往下掉红火炭,并形成冒空区。至5月30日未能将火源扑灭,1050m顺槽被迫全部封闭,采用注氮灭火。
96年10月28日该顺槽火区采用锁风法逐段启封,并对启封的部分迅速喷浆堵漏,对未启封巷道采用注氮防灭火技术,惰化火区。注氮期间闭内氧含量6～9%,停止注氮后闭内氧含量12～15%。到97年1月4日,顺槽启封910m,闭内还有140m。由于一些原因停止注氮三天,板闭缝隙中冒出大量浓烟,CO浓度超过2000ppm,原火区仍在燃烧,高温火点并没有窒熄消失。为此决定在灭火道内打钻向火源压注胶体泥浆直接灭火。
四、火区特点 (1) 巷道顶部火点是94年14307综放面回采期间氧化自燃的旧火点。 (2) 火源点复燃速度很快,从96年5月26日进入该火源点底部到28日出现明火,间隔只有40个小时。 (3) 14307综放面是东滩矿第一个综放试验面,距切眼70～80m内顶煤回收率低,且顺槽和二个端头支架不放顶煤,故该火点处有松散煤体4m多厚,12m宽,遗煤量很大。 (4) 该火点经过近二年多时间氧化放热所储存的热能很大。 (5) 东滩矿采用无煤柱开采,采空区连成一片,杜绝向火区供氧很难。该火区位置高,巷道顶部煤体破碎、冒落空洞多,且没有喷浆。若采用灌水、注浆淹火区,水只能流入巷道或采空区,很难淹没。若注水、注浆量大,容易把顶煤冲落到巷道,造成冒顶,且大量泥浆泄入巷道,使巷道恢复困难。由于火区温度高、热容大,注氮、注惰泡只能抑制火区发展,很难使煤体温度下降。 (6) 14308综放面是450万吨矿井97年的主采工作面,全矿产量的一大半要靠这个工作面完成。该工作面97年2月底要投产,时间紧,任务重。该火区必须在工作面投产前彻底扑灭,且要能保证整个工作面回采期间不复燃。
五、 灭火过程 1、胶体泥浆应用工艺 根据14308火区范围及火势,预计注胶量在1000m3以上。若采用井下小型注胶系统,占用人员多,材料运输困难,注胶速度很慢。因此,采用地面配浆池和灌浆管路进行大流量连续运行的胶体泥浆压注工艺。利用北风井四个配浆池按一定的水土比配好泥浆后,往浆池中添加基料,然后用搅拌机搅拌均匀备用,放浆速度由闸阀控制,用标尺计算下浆量。配有基料的浆液通过灌浆管路送到注胶地点,用泵把固体促凝剂按比例输送到泥浆管内,利用管内高速流动的液体溶解促凝剂并混合均匀,通过分流器注入钻孔,分流器并行管路可达18个(见图2)。
 

2、灭火过程
考虑到14308西轨顺火区顶部是大量浮煤堆积的采空区,巷道没有喷浆,用水灭火时,顶煤冒落形成许多空洞,胶体泥浆一旦泄漏到巷道中,把顶煤冲垮形成大冒顶,胶体泥浆灌满巷道,使火区启封工作量增加,故决定采用多钻孔、低流量注胶,成胶速度控制在1分钟内,从灭火道向巷道顶部打仰角3°或水平的钻孔,孔深8m,距巷道顶部4.8～5.2m(见图3)。97年1月11日开始注胶,经过三天注入450m3胶体泥浆后,进入火区侦察，火区大部份已熄灭,但原火区中心仍有高温阴燃点,通风二个多小时见明火,巷道中除一个高冒区有十几立方泄漏的胶体泥浆外其余各点均未见漏浆。把临时锁风板闭推进40m,在灭火道打钻寻找火源继续注胶体泥浆约400m3,于1月16日第二次启封侦察火区,发现原火区仍有明火,钻孔没有打到火源上,巷道基本没有漏胶。把临时锁风板闭再次往前推进50m,继续利用钻孔注胶灭火。

由于第二次侦察没有发现漏胶,消除了泄漏顾虑,决定打俯角3°、深8m的钻孔(见图三)。在打钻过程中,钻孔有2000多ppm的CO泄出,没有见烟,温度也不高,经过三天注胶约500m3,于1月20日第三次启封侦察火区,并