隨著煤礦井下開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)水平的延伸，礦井瓦斯涌出量將逐漸遞增，很多礦井發(fā)火現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。在井下高瓦斯區(qū)域，一旦發(fā)火，無論是內(nèi)因火災(zāi)還是外因火災(zāi)，或者是由于瓦斯燃燒、瓦斯爆炸后產(chǎn)生的火源，處理不當(dāng)就會發(fā)生瓦斯爆炸，造成救災(zāi)人員傷亡的后果。本文在分析鶴崗礦區(qū)和黑龍江省其它煤礦發(fā)生的幾起火區(qū)爆炸，造成救災(zāi)人員傷亡的實(shí)例，對火區(qū)內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸的原因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防和處理火區(qū)爆炸事故的建議，供從事煤礦救災(zāi)人員參考。
一、火區(qū)內(nèi)瓦斯爆炸造成救災(zāi)人員傷亡的實(shí)例
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從2000年至2004年鶴崗礦區(qū)范圍內(nèi)共發(fā)生火區(qū)爆炸事故12起，造成34人死亡，25人受傷。發(fā)生在黑龍江省雞西礦業(yè)集團(tuán)東海煤礦和方正縣寶興煤礦的瓦斯爆炸事故也是由于處理火災(zāi)時采取措施不當(dāng)，在封閉火區(qū)時發(fā)生瓦斯爆炸，釀成了救災(zāi)人員重大傷亡的后果。
1、 2001年12月16日，鶴崗區(qū)域礦山救護(hù)大隊(duì)處理鶴崗市霖源煤礦火災(zāi)事故，已經(jīng)支好木方正準(zhǔn)備施工板閉時，由于礦方人員運(yùn)料的礦車掉道，將風(fēng)門撞壞，使兩道風(fēng)門同時敞開近一個小時，井下風(fēng)流的不穩(wěn)定造成采空內(nèi)突然發(fā)生瓦斯爆炸，沖擊波將木方摧倒，使現(xiàn)場作業(yè)的9名救護(hù)隊(duì)員摔傷，4人一氧化碳輕微中毒。
2、 2002年4月8日，雞西礦業(yè)集團(tuán)東海煤礦在處理礦井火災(zāi)時，組織幾十名作業(yè)人員對火區(qū)進(jìn)行封閉，就在救災(zāi)人員封閉火區(qū)過程當(dāng)中，火區(qū)內(nèi)突然發(fā)生瓦斯爆炸，造成24人死亡，19人受傷。
3、 2003年1月11日，黑龍江省方正縣寶興煤礦二段-388水平左五片自然發(fā)火，礦方組織30余人準(zhǔn)備施工兩道永久密閉封閉火區(qū)，已經(jīng)封完一道密閉，正在施工第二道密閉時，采空區(qū)內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸，井下當(dāng)班作業(yè)的36人除2人脫險外，其余34人全部遇難。
4、 2004年1月1日，鶴崗礦業(yè)集團(tuán)公司興煤公司二水平五石門中左上段已采區(qū)+20標(biāo)高火區(qū)內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸，將密閉墻摧毀。救護(hù)大隊(duì)四中隊(duì)隊(duì)員在入井進(jìn)行撤人，檢查氣體勘察現(xiàn)場時，火區(qū)內(nèi)又發(fā)生第二次瓦斯爆炸，將兩名隊(duì)員燒傷。
二、火區(qū)內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸的原因分析
火區(qū)內(nèi)瓦斯爆炸的原因，應(yīng)根據(jù)爆炸三要素來分析，由于火區(qū)中，火源始終存在，因此主要分析火區(qū)內(nèi)氧氣和瓦斯?jié)舛鹊淖兓厔?。根?jù)多起火區(qū)發(fā)生瓦斯爆炸的成因特點(diǎn)，我們可以把火區(qū)爆炸原因類型分為以下幾種形式加以分析：
1.風(fēng)流逆轉(zhuǎn)型如圖一所示
在通風(fēng)系統(tǒng)正常情況下，火區(qū)內(nèi)有一定的風(fēng)量經(jīng)過，風(fēng)向也是穩(wěn)定的。上風(fēng)流沒有積聚瓦斯的條件，而下風(fēng)流煤層巖涌出的瓦斯和燃燒物起隨風(fēng)流流走，下風(fēng)流即使有積存瓦斯的條件也未經(jīng)過火源，發(fā)生不了爆炸。如果由于受通風(fēng)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)改變的影響，或者巷道有多風(fēng)路，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，在其它風(fēng)壓作用下，就可造成井下風(fēng)流發(fā)生逆轉(zhuǎn)，風(fēng)流反向使下風(fēng)側(cè)達(dá)到爆炸界限的瓦斯氣體經(jīng)過火源，從而引起瓦斯爆炸，也就是說在火區(qū)中如果改變了風(fēng)向就有發(fā)生瓦斯爆炸的可能。采取調(diào)風(fēng)方案必須慎之又慎。
2.火區(qū)封閉如圖二所示
火區(qū)在封閉過程中及封閉后，由于隔絕供氧，火區(qū)內(nèi)燃燒也不斷消耗剩余氧氣，生成二氧化碳，并與涌出的瓦斯一起滲入火區(qū)內(nèi)大氣中，引起火區(qū)空氣中氧氣濃度持續(xù)下降。由于煤層中瓦斯不斷涌出，瓦斯?jié)舛壤^續(xù)增加，瓦斯?jié)舛惹€呈上升趨勢。見火區(qū)內(nèi)O2和CH4變化趨勢圖。如果予封閉區(qū)域瓦斯涌出量較大，在氧氣濃度沒有降至12%之前，瓦斯?jié)舛染鸵焉仙帘ń缦蓿蜁l(fā)生爆炸。如果火區(qū)封閉嚴(yán)密，由于封閉區(qū)內(nèi)仍由巖、煤層涌入氣體，區(qū)內(nèi)氣壓增加，可抑制CH4涌出，使CH4濃度增加速率變緩。O2濃度至12%以上時，CH4沒有達(dá)到爆炸界限濃度，就不會發(fā)生爆炸。而當(dāng)密閉存在漏風(fēng)時，新鮮風(fēng)流進(jìn)入增加了O2濃度，使瓦斯?jié)舛壬仙帘ń缦迌?nèi)時，O2濃度還沒降下來，火區(qū)內(nèi)又有明火存在，極易發(fā)生爆炸。封閉高瓦斯區(qū)域火區(qū)時封閉順序十分重要。因火區(qū)封閉順序不當(dāng)可造成火區(qū)內(nèi)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)和其它巷道瓦斯供入火區(qū)的可能。
3.風(fēng)流供氧如圖三所示
在火區(qū)沒有得到徹底根治，但進(jìn)行封閉后起到了隔絕供氧的作用?；饏^(qū)內(nèi)O2濃度低于5%，火焰燃燒將開始逐漸減弱乃至熄滅，O2濃度在1%以下時，火焰燃燒完全熄滅。但即使在空氣中O2濃度為零的條件下，著火帶可燃物的陰燃仍可持續(xù)相當(dāng)長的一段時間，此時火區(qū)處于缺氧、陰燃狀態(tài)。如果由于人為調(diào)風(fēng)或構(gòu)筑設(shè)施設(shè)備無意改變了通風(fēng)系統(tǒng)（啟封火區(qū)或調(diào)整風(fēng)路），使含有足夠O2的新風(fēng)供入火區(qū)內(nèi)，造成火勢增大，并使達(dá)到爆炸界限濃度的瓦斯經(jīng)過火源，就可導(dǎo)致火區(qū)爆炸。如果火區(qū)未完全達(dá)到熄滅條件就風(fēng)供啟封火區(qū)極易發(fā)生爆炸。
4.瓦斯供入型如圖四所示
在火區(qū)有多條漏風(fēng)通道存在的情況下，火區(qū)內(nèi)有少量風(fēng)流經(jīng)過不含瓦斯或瓦斯?jié)舛群苄。词雇咚菇?jīng)過火源也發(fā)生不了爆炸。而外界瓦斯在風(fēng)壓作用下進(jìn)入火區(qū)，或者把與火區(qū)相通的其它巷道積存的瓦斯氣體帶入火區(qū)，就會引起瓦斯爆炸。封閉火區(qū)后排放瓦斯時，應(yīng)尤為注意。
三、處理礦井火災(zāi)時防止控制火區(qū)爆炸措施的建議
通過以上分析可以看出，火區(qū)爆炸一般是出現(xiàn)在通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，或與火區(qū)連通的舊巷多，風(fēng)路復(fù)雜；火區(qū)密閉不嚴(yán)密漏風(fēng)；人為進(jìn)行調(diào)整風(fēng)路；火區(qū)封閉順序不當(dāng)?shù)惹闆r時才發(fā)生的。為避免以上現(xiàn)象發(fā)生，特提出預(yù)防、控制火區(qū)爆炸的一般措施。
（一）要全面詳細(xì)了解火區(qū)情況
1.進(jìn)一步查清火源地點(diǎn)，明確火區(qū)范圍，查清火區(qū)內(nèi)通向外界或地面的廢舊巷道，地質(zhì)鉆孔，灌漿孔以及采空區(qū)與火區(qū)內(nèi)相通的巷道，風(fēng)路關(guān)系，需封閉的及時予以封堵。
2.了解火區(qū)煤層的開采情況，丟失的煤柱，瓦斯涌出情況和變化規(guī)律，以及火區(qū)內(nèi)其它氣體的濃度。掌握火區(qū)及其附近的地質(zhì)構(gòu)造（如褶曲、斷層、破碎帶等），以防止封閉時瓦斯進(jìn)入火區(qū)或造成封閉不嚴(yán)出現(xiàn)漏風(fēng)。
3.了解與火區(qū)相關(guān)的巷道布置、通風(fēng)系統(tǒng)、、通風(fēng)設(shè)施、巷道的斷面和支護(hù)形式、風(fēng)量、風(fēng)向、巷道的煙霧和溫度情況等。所有巷道必須對照清楚（層間關(guān)系、采空關(guān)系、巷道關(guān)系、臨區(qū)關(guān)系），把圖紙上齊上全。
4．救護(hù)隊(duì)偵察工作力求細(xì)致認(rèn)真，盡量摸清火情，做到一次偵察完結(jié)。指揮部要詳細(xì)研究火性，分析瓦斯爆炸的可能和滅火工作的復(fù)雜性，制訂周密的滅火方案和安全措施才能保證救災(zāi)人員安全。
（二）控制風(fēng)量、減小火勢
礦井火災(zāi)時期，風(fēng)流控制是救災(zāi)中最主要的措施之一，風(fēng)流控制包括風(fēng)量控制和風(fēng)向控制兩個方面。在正常生產(chǎn)時期主要進(jìn)行風(fēng)量的控制，而在災(zāi)變時期主要是進(jìn)行風(fēng)向控制，防止風(fēng)流紊亂。一般在確保瓦斯不積聚的前提下，進(jìn)行縮風(fēng)來減小火勢，保證向火區(qū)內(nèi)流入一部分風(fēng)量，使火災(zāi)生成的易燃物和涌出的瓦斯不斷流出著火帶，保持風(fēng)向一致性。在處理由于瓦斯燃燒和瓦斯爆炸引起的火災(zāi)時，在井下沒有人員的情況下，可采用風(fēng)流短路措施。之后人員在安全地點(diǎn)觀測。
（三）保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定
控風(fēng)后，必須保證井下通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，保證風(fēng)流連續(xù)地正向流動，不發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)和瓦斯供入火區(qū)現(xiàn)象。應(yīng)采取如下措施：
1．專人看主扇，保證通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2．局部通風(fēng)機(jī)保持原狀態(tài)，不得隨意停開。
3．專人看有關(guān)風(fēng)門，保證井下通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)網(wǎng)路維持原狀態(tài)。
4.如出現(xiàn)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，風(fēng)壓（風(fēng)量）變化頻繁或嚴(yán)重的煙流滾退等現(xiàn)象或進(jìn)入火區(qū)的風(fēng)速小于防止煙流滾退的最小風(fēng)速，所有人員必須撤退。
（四）監(jiān)測氣體，觀測聽響。
處理火區(qū)爆炸事故，監(jiān)測氣體是一種有效的重要手段，采用定時人工檢測與色譜儀化驗(yàn)分析相結(jié)合方法，把火區(qū)內(nèi)氣體數(shù)據(jù)真實(shí)反映出來，建立觀測記錄，繪制氣體變化曲線圖，同時要測定風(fēng)量，在不受爆炸沖擊波威脅的安全地點(diǎn)設(shè)觀測站，掌握火區(qū)變化情況，用于指導(dǎo)各項(xiàng)救災(zāi)工作的實(shí)施。當(dāng)火區(qū)氣體變化異常，處于不穩(wěn)定狀態(tài)時，嚴(yán)禁人員入井。
（五）火區(qū)封閉
根據(jù)井下實(shí)際情況及火災(zāi)特點(diǎn)選擇封閉順序，必須認(rèn)真考慮每條巷道封閉后，對整個火區(qū)系統(tǒng)風(fēng)路的影響和風(fēng)壓的變化。多條巷道需要進(jìn)行封閉時，應(yīng)先封閉對系統(tǒng)風(fēng)路無大影響的巷道。
1．封閉有爆炸危險火區(qū)時，首先考慮控爆問題，一般先封入風(fēng)側(cè)密閉，采用碼放砂袋或用充砂隔爆方法，并預(yù)留通風(fēng)窗口，保證向火區(qū)供入一定風(fēng)量，隔爆工作結(jié)束后，將通風(fēng)窗口堵嚴(yán)，觀察24小時無問題后，再施工回風(fēng)側(cè)密閉。
2．在火區(qū)封閉時，要安排專人密切監(jiān)測火區(qū)回風(fēng)氣體變化情況，火區(qū)取樣應(yīng)在巷道頂部、中部和底部三點(diǎn)提取，才能真實(shí)反映火區(qū)的空氣成分，在傾斜巷道更應(yīng)如此。最好的辦法是一次安裝完束管，進(jìn)行束管監(jiān)測，避免人員多次進(jìn)入。
3．火區(qū)封閉時要注意監(jiān)測大氣壓力的變化，大氣壓力上升是構(gòu)筑防火墻的最好時刻，有助于避免火區(qū)氣體從封閉區(qū)外溢，威脅救災(zāi)人員。
4．只有在保證火區(qū)封閉條件好，能保證不漏風(fēng)的情況下，可考慮同時封閉方法，盡可能縮短構(gòu)筑密閉時間，快速施工臨時板閉，迅速切斷供氧條件，但要保證封閉的同時性，在施工板閉時預(yù)留門孔，保證門孔封堵前的火區(qū)通風(fēng)。封堵門孔時，統(tǒng)一指揮，保證按預(yù)定時間同時封閉。如果能在同時封閉之前注入CO2、N2等惰氣，則更利于保證火區(qū)封閉的安全。
