礦井火災是煤礦生產過程中的主要災害之一，按引火源分為內因和外因火災兩種，若治理方法不當，均會造成人員大量傷亡，財產巨大損失，凍結煤量使礦井接續緊張。本文分析了雞西礦業集團杏花礦西一南石門采區外因火災快速遠方封閉，短時間綜合治理，逐步通風啟封的成功經驗，為高瓦斯工作面火災治理提供參考。

1 采區礦西一南石門采區，生產布局為1采2掘，為上山采區，兩翼走向長壁后退式回采。著火工作面為23^#右二工作面，采用高檔普采回采工藝。工作面斜長210m，走向長330m，采用下行為U型通風，供風量為730m³/min,回風瓦斯濃度為0.4％，絕對瓦斯量為2.92 m³/min，屬高瓦斯工作面，煤層無自然發火傾向。當工作面推至上巷一落差為4.0m正斷層處，改用留巷回采。2002年6月19日19:35留巷推至46m時，上隅角石墻處發生瓦斯燃燒產生外因火災。

2 火區的治理

火區產生后，經公司、礦與救護隊勘查，工作面回風巷CH₄濃度為0、CO濃度為120×10^-6,上巷石墻處CH₄濃度為0.18％，CO濃度為80×10^-6，采空區內有煙。經勘查分析，火源是卸壓挑頂眼終孔與冒落頂板自由面<0.3m最小抵抗線，放炮產生明火引燃采空區高頂瓦斯，無法直接滅火，決定進行永久封閉。

2.1火區封閉方案的確定

關于火區封閉空間的確定，國內外專家爭議較大，但對于火區范圍較大或位置難以確定的，以遠方封閉火區最為可靠。其理論依據如下。

（1）采用遠方封閉有利于均壓滅火，縮短煤炭凍結時間。右二、右三為無煤柱連續回采，若近距離封閉工作面，需新設2道防火墻，加固3處密閉改為防火墻，而遠方封閉只需設3處防火墻而且有利于均壓滅火。

（2）從爆炸學角度分析，遠方封閉更為安全可靠。封閉后會造成風流逆轉，當瓦斯濃度高達到爆炸指數，遇火源必然產生爆炸，爆炸沖擊波直線傳播威力最大。若采用近距離封閉工作面，所設5道設施將全部沖毀，二次封閉既危險又困難。實踐證明，遠方封閉爆炸后只損壞Ⅱ^#號防火墻的風門。瓦斯爆炸時間推斷，對火區安全封閉尤為重要。瓦斯爆炸是復雜的化學反應過程，風流逆轉影響因素諸多也難計算，但用封閉后閉區內CH₄濃度達到爆炸時間計算，近距離封閉爆炸時間為12h，而遠距離封閉爆炸時間為50h，顯然遠方封閉更為安全可靠。實踐證明，遠方封閉爆炸時間為52h45min，此推斷較準確。

（3）按《煤礦安全規程》規定，近距離封閉火區指標未達到規定要求，2個掘進工作面也不能生產。而遠方封閉有利于選擇頂板好、運輸便利的防火墻位置。

可見，采用圖1所示的遠方封閉更為可靠。

　　

圖1 通風系統及火區封閉位置示意圖

2.2 火區的治理

（1）封閉火區和堵漏。封閉火區滅火的目的是，減少向火區漏風、斷氧。火區封閉后，首先采取堵漏措施。對3處防火墻多次進行噴漿，但在負壓作用下O₂仍在5％以上。

（2）第二步采取均壓滅火。首先將相距220m的南石門采區入回風巷間風道車場風門（圖1A點處）改至Ⅱ^#密閉上方（B處），該處實現入回風道均壓，在－90m左0探巷采用風機增壓實現Ⅰ^#、Ⅱ^#、Ⅲ^#密閉間均壓，采用此措施后10d，O₂濃度下降到5％。火區內CH ₄、O₂濃度變化曲線見圖2。

　　

　　圖2 火區內CH ₄、O₂深度變化曲線圖

3 火區啟封

采取均壓滅火后，CO、C₂H₂、C₂H₄ O₂等氣體的各項指標均達到《煤礦安全規程》的要求，并且已穩定1個月以上，初步確定火區已熄滅。根據遠方封閉火區狀況，鎖風探查路線長，決定采用逐步通風啟封的方法。啟封步驟及其觀測數據詳見表。

表1 啟封步驟及－90m探巷觀測數據

步驟

采取措施

供風量

/m³·min^-1

CH_{4<?namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" ?>}

/%

O₂/%

CO/%

間隔時間

/d

一步

打開Ⅰ^#、Ⅲ^#觀察孔

15

由26.6下降到20.6

由2.4

上升到

5.91

無

5

二步

打開Ⅰ^#、Ⅱ^#、Ⅲ^#觀察孔

30

11.4

12.28

無

7

三步

打開Ⅰ^#、Ⅱ^#密閉風門

1 200

1.43

19.45

無

2

經采取如上步驟，由救護隊探查及觀測3d，火區已熄滅，啟封結束，進入恢復生產階段。

4 救災效果

（1）經過切實可行綜合治理，被凍結6個月零24d、30萬t優質煤的南石門采區得以恢復生產。

（2）雖然損壞通風設施14道，造成800m巷道冒頂，嚴重段達300m，但順利采完了1.5萬t優質煤，并回撤價值近700萬元的高檔普采設備。

5 結論

南石門采區火災成功治理關鍵是以下幾個方面：

（1） 確定火災范圍及火源位置是火區治理方案的前提。①能夠直接滅火要盡快滅火，