恒大煤矿2132综采工作面火区治理实践

【摘 要】针对恒大煤矿发生的2132综采工作面瓦斯燃烧事故，先后采取封闭工作面、调风调压、注氮、合理控制瓦斯抽采量、降温等综合治理措施，最终控制并消除了工作面火灾，对煤矿火灾治理具有借鉴意义。

【关键词】矿井火灾；注氮灭火；风压调节；降温

1 2132工作面概况

2132工作面西部为主副井工业广场煤柱，东部为平安二号断层与刘家井田相邻，南部无采区，北部为β10带岩墙组相邻，顶部为1315工作面和1316工作面采空区，底部为南翼156新下山区。该工作面开采上限-680m，开采下限-730m，开采深度850m～900m。工作面走向长605m，倾向长180m，平均煤层厚度为3.2m，地质储量为47.4万t，可采储量为：45.0万t，工作面呈仰斜开采，仰角0°～6°，采用综采工艺开采。据地质资料显示，落差为H=0～1.3m的W9断层，贯穿整个2132工作面走向，对该工作面的开采有一定影响。

2132工作面隶属于孙家湾煤层，瓦斯含量4.551m3/t，工作面绝对瓦斯涌出量65.6m3/min，工作面风量1260m3/min，回风瓦斯浓度0.55%。煤层属于容易自燃类型，自然发火期3-6个月。煤尘爆炸指数为41.23%，具有爆炸危险。

2 事故发生经过及原因

2.1 事故发生经过

2132工作面回采期间，38号支架后方老塘侧发生瓦斯燃烧后出现明火，当时当班瓦检员、盯班副队长立即将工作面所有作业人员全部撤出，并切断工作面及两顺所有电源，回风流出现青烟，且一氧化碳浓度达到0.02%。其二人立即将所发生情况汇报矿调度。

2.2 原因分析

2132工作面回采过程中，W9 断层深入到2132工作面中，贯穿整个工作面走向。当工作面回采距离采终线50米时，在工作面38号支架处断层显现明显，该处底板瓦斯涌出异常，采煤机上行割煤至27号支架附近，因38号支架移架时，金属摩擦产生火花，将该处低浓度瓦斯引燃，发生瓦斯燃烧事故。

3 火区封闭和治理措施

3.1 封闭工作面

（1）利用运输巷和回风巷防火非常门对2132工作面进行初次封闭；（2）在2132运输巷施工单道木板密闭，同时由运输巷向封闭区内注氮气惰化，进行气体置换；（3）在2132运输巷第一道木板密闭外侧又加设了一道木板密闭，两板闭形成隔绝气室；（4）经过封闭区内气体惰化和置换，在回风巷施工单道木板密闭，对2132面进行了彻底封闭。

3.2 火区治理措施

3.2.1 调整通风系统

（1）将126运输上山两道永久风门、两道临时风门敞开，对封闭区风流短路；126运输上山永久风门处风量由980m3/min调至2240m3/min，126运输上山临时风门处风量由120m3/min调至750m3/min。（2）封闭区稳定后，两次调整主井主扇叶片角度，以减风南翼井下总风量。叶片角度由-2.5°下调至-12.5°，南翼总进风量由7870m3/min降6208m3/min。经过一周的连续观测，此风量完全满足南翼生产需求，通风系统稳定、可靠。

3.2.2采用均压法调节封闭区压力

为进一步降低密闭区两端压力，使用2×45kW对旋局部通风机，重新铺设Φ800风筒至回风巷闭前。同时，回风巷密闭前增设一道调压限制口，开启局部通风机增加回风巷巷道压力，以平衡、降低密闭区两端压力。通过观察两顺槽密闭压差计读数，调整回风巷风筒出口至闭前的距离，直至两顺槽密闭均呈现正压为止，即回风巷闭内压差计读数+30Pa，运输巷闭内压差计读数±0Pa，气室压差+10Pa。

3.2.3对封闭区大量注氮

2132采面封闭后，恒大煤矿的1#、2#氮气站9台DM-500型制氮机全部向封闭区内注入氮气惰化，合计制氮流量为3276m3/h，后期陆续增设4台DM-500型制氮机，近10日内，氮气注入流量为5166m3/h（即86.1m3/min）。回风巷闭内压差计读数+50Pa；运输巷闭内压差计读数+10Pa、气室压差+20Pa。封闭区压力、参数等逐步趋于稳定。

3.2.4 控制瓦斯抽采量

由于大量注氮，回风巷闭内瓦斯浓度60%，闭前瓦斯浓度由0.8%逐渐增至3%。运输巷闭内瓦斯浓度20%，闭前瓦斯浓度由0.3%逐渐增至1.5%，且有逐步增加的趋势。鉴于此，在回风巷闭前铺设可缩风筒与回风巷Φ377主干抽采管路汇接，逐步开启安设好的阀门。解决回风巷闭前瓦斯超限后，再逐步调节顶板瓦斯巷管路阀门，限量抽采封闭区内瓦斯。考虑到瓦斯抽采与注氮防火的关系，瓦斯抽采流量在30m3/min时，抽采管路内瓦斯浓度70%，整体效果可达到最佳状态。

3.2.5 对封闭区内降温

通过上述举措，工作面封闭区内的一氧化碳、乙烯、乙炔等指标气体逐渐下降，贴近安全值。但是，封闭区内气体温度仍在35℃以上，最高40℃，需要尽快对封闭区降温。于是在井下-650m出车绕道设置一台冷氮机，对注入封闭区内的一部分氮气进行冷却降温，制冷氮气量700m3/h，制冷机产生温度-40℃，注入封闭区氮气温度-15℃。

将冷却的氮气由运输巷注氮管路注入封闭区，注入的氮气一部分由下隅角经工作面由瓦斯巷排出；另一部分氮气经下隅角尾巷进入采空区，再由瓦斯道排出，实现对瓦斯巷下方的工作面及采空区降温。将冷氮机移设至-650m材料大巷，制冷的氮气由回风巷注氮管路注入封闭区，适当增加顶板瓦斯巷瓦斯抽采量，使负压点作用在瓦斯巷。在负压点的作用下，注入的氮气一部分由上隅角经工作面由瓦斯道排出；另一部分氮气经上隅角尾巷进入采空区，再由瓦斯巷排出，实现对上隅角至瓦斯巷之间工作面及采空区的降温。经过近一个月的冷却降温，封闭区内温度降至27℃，并保持了稳定。

4 结论

（1）2132综采工作面发生瓦斯燃烧事的原因是断层构造瓦斯异常涌出，遇到移架金属摩擦火花。

（2）为尽快有效治理2132工作面火灾事故，采用了封闭措施、均压措施，注氮措施和降温措施，多管齐下，实现了成功消除工作面火灾事故。

参考文献

[1]王德明，章永久，张玉良.高瓦斯矿井特大火区治理的新技术[J].采矿与安全工程学报，2006（1）.

[2]王冰山，尤文顺，王冰松.柴家沟煤矿井下火区治理与启封决策[J].煤炭科学技术，2012（1）.

基金项目：国家自然科学基金项目（51304112）；辽宁工程技术大学校基金项目（SCDY2013029）。

作者简介：

刘智（1962年―），男，辽宁省彰武县人，1983年毕业于抚顺煤校，现任阜新矿业（集团）有限责任公司通风处处长，从事“一通三防”方面的工作。