煤矿防灭火措施的应用与优化管理

煤矿防灭火措施的应用与优化管理)摘要：矿井火灾在各类煤矿事故中占有很大比例#目前，各种防灭火措施不能有效落实,给矿井防灭矿井防灭火管理是矿井通风管理的重要内容，矿井防灭火措施落实关系着安全生产，每一项措施不落实都可能带来严重的火灾风险。这些防灭火措施需要员操作等方面进行优化，通过分析研究现阶段矿井防灭火问题，对采取的主要防灭火措施进行优化管理，确熟练、效果达标1-31,现有防灭火措施落实，不打折扣，提高煤矿安全生产管理水平和矿井防灾减灾能力。1煤矿防灭火措施常见问题分析根据《煤矿防灭火细则》⁴要求，煤矿必须采取两种以上主要的防灭火措施。煤矿在生产中，制定了符合本矿实际的专项防灭火措施，比如注浆防灭火技术、喷洒阻化剂防灭火技术、注氮防灭火技术、凝胶防灭火技术。但好多煤矿未严格执行防灭火措施，例如建立了黄泥灌浆站，却从不运行，也不灌浆；注浆管路只是用来应付监管部门检查，或者用来供水、排水；制氮机房建设完毕，也从来不运行，不对工作面采空区注氮；阻化剂喷洒系统建立完毕，只是喷洒工作面上下端头采空区，阻化剂浓度也不符合设计要求，未按设计对所有遗煤区域喷洒。1.2防灭火措施设计不符合实际根据《煤矿防灭火细则》以及《煤矿安全规程》规定，开采容易自燃的矿井时，需要根据矿井条件采取注浆、注惰性气体、喷洒阻化剂等两种及以上防灭火技术手段，实施主动预防5¹。煤矿生产过程中，防灭火专项设计好多是经第三方公司委托编制，不能了解煤矿安全生产情况，设计的防灭火技术措施不能切实应用。比如注浆管路太长，注浆距离远，经常出现注浆管路堵管，不能实现有效注浆；煤矿工作面涌水量较原本就困难，还采取注浆防灭火措施，给煤矿排水带来麻烦；煤层埋藏较浅，采空区冒落后导通地表，还注入惰性气体，气体直接通过采空区排入地表，不能有效防灭火。煤矿防灭火措施落实离不开作业人员参与，喷洒阻化剂时需要采煤队专职喷洒工或者泵站工作人员开启阻化泵，然后对工作面后部遗煤区、上下端头遗煤区、底板遗煤区以及煤柱喷洒阻化剂。这些工序操作过程中，操作水平和安全意识给喷洒效果带来很大影响。比如，作业人员不按比例配制阻化液、不按规定时间喷洒阻化剂;不按规定地点喷洒阻化剂，更有甚者直接用清水喷洒，而不配制阻化液。给工作面注浆也存在类似问题，对黄泥浆配制不充分；浆水比例不达标，起不到完全封堵裸露煤炭的效果；注浆时间不符合规定，浆液还没有充分覆盖采空区遗煤区域。这些都和安全意识有很大关系，他们认为不喷阻化剂和注浆，防灭火采空区的煤炭也自燃不起来，即使喷了阻化剂或注浆，效果也不是那么明显，只是增加工作量。煤矿防灭火措施落实和技术管理水平也有很大影响。首先，煤矿防灭火专项设计以及防灭火技术措施是由技术管理部门编制的，科学性和实用性与编制人员的技术水平及实践经验有很大关系，很多技术人员通过网络照抄照搬，根据《煤矿安全规程》的部分要求和条款做出修设计和技术措施的可行性，更没有人对现场实施过程进行监督，事后也没有人评估措施的有效性，导致防灭火措施流于形式，不能起到应有作用。根据《企业安全生产费用提取和使用管理办法》(财资〔2022〕136号)规定，易自燃煤层矿井安全费用由15元/t提升为30元/t,其他一般矿井安全生产费用为15元/t;矿井按照要求提取安全生产费用，但用于灾害治理的费用不多，用于防灭火措施落实的费用更少。比如购买阻化剂的费用，一部分矿井只是买一些阻化剂放在井下工作面和库房，当作日常检查备用，很少使用；采取黄泥灌浆防灭火的矿井购买一些黄土堆放在注浆站用来应付检查，很少使用；还有些矿井为了节省费用，喷洒的阻化剂使用矿井水代替或者使用工业盐水代替；黄泥灌浆使用的黄泥采用劣质的泥沙代替；使用开不了机的注氮机或者老旧的注氮机，导致无法注氮或氮气浓度不达标，致使防灭火措施流于形式。煤矿常用注氮机、井下阻化剂泵站如下图1、图2所示。2防灭火措施的优化管理2.1优化防灭火理论设计目前矿井的防灭火专项设计一部分来源于矿井的安全管理人员编制，一部分来源于第三方管理机构或者高校；矿井安全管理人员编制的防灭火专项设计由于缺乏理论研究以及经验不足，内容不符合要求；第三方管理机构以及高校编制的防灭火专项设计理论设计还行，但缺少实践检验，存在很多问题。对于这些问题，最好是由煤矿牵头编制，第三方服务机构配合技术服务，根据矿井需要设计符合本矿井安全生产的防灭火专项设计和技术措施。要想把设计工作做好，第三方服务机构必须驻矿调研，研究煤矿防灭火措施落实存在的难点，研究适用的防灭火专项设计。2.2喷洒阻化剂防灭火系统优化矿井应用的防灭火系统有多种，目前，应用较多的有喷洒阻化剂防灭火系统、注氮气防灭火、黄泥灌浆防效果明显，易于实现喷洒效果，存在的主要问题是会出现喷洒盲区或喷洒浓度、喷洒量不足。薄煤层一次采全高的矿井需要对工作面上下三角煤、煤柱、顶底板遗煤区进行覆盖喷洒，基本能达到喷洒效果；放顶煤开采技术的煤矿喷洒阻化剂最大的问题是对后部放煤区的遗煤区喷洒。一般情况下，放顶煤开采的工作面回收率在80%～85%之间，造成大量遗煤区域，很容易形成自燃区域。针对这种情况，有些矿井采用喷枪手动喷洒，有些矿井是在每个支架尾梁安设固定装置进行喷洒，这些方法虽然能对大部分遗煤区实现喷洒，但是还存在喷洒盲区。优化的关键在于实现良好的喷洒效果，针对上述情况，应将人工手动喷洒变更为安设喷洒装置喷洒，对于喷洒覆盖范围不足的区域，可采用增设喷洒装置或者将固定喷洒装置更换为自动旋转喷洒装置。这样就增加了阻化剂喷洒区域，提高阻化剂喷洒效果。对于喷洒浓度和喷洒量不足的问题，应建立从阻化剂购买计划、采负责。阻化剂搅拌罐实现自动配比，阻化泵出口管路安2.3注氮气防灭火系统优化近年来，注氮气防灭火系统应用较广，成本较低，效果明显，易于实现采煤工作面自燃火灾防治。存在的主要问题是注氮管路必须由采面进风巷道一直铺设至工作面采空区氧化带，距离较长，进入采空区后容易被冒落的煤矸石砸坏导致不能正常注氮。其次，注氮机房一般安设在地面，井下长距离注氮需要维护管路。注氮防灭火措施的，氮气浓度不得低于97%,浓度高低主要取决于地面注氮机的制氮能力及操作水平，制氮机长时间开机注氮，可能存在制氮能力下降或设备故障，可能导致氮气浓度低于97%,甚至直接将空气注入采空区，引发采空区自燃。注氮气防灭火措施正常实施，必须有性能可靠的注氮机完成高浓度的氮气制作，需要采购性能可靠的注氮机。其次，注氮机岗位操作人员必须专业，熟悉设备性能以及能够处理注氮机的一般故障，具有较强责任心，确保注入的氮气浓度和数量符合设计要求。另一方面，每次实施采空区注氮，必须对采空区注入氮气的浓度和体积进行监督管理，并如实记录，确保符合设计注氮要求，并对注氮效果进行总结。最后，对铺设至采空区的注氮管路进行刚性保护，在注氮管路外侧加设厚钢管，并安设在煤柱帮部合理位置，按照“三带”位置划分要求，每隔一段距离设置支管，确保采空区垮落的岩石不砸坏注氮管路，使氮2.4黄泥灌浆系统优化黄泥灌浆防灭火系统应用时间较长、技术成熟、性价比高、投入较低、取材广，应用范围较广。主要问题是灌浆距离长容易产生堵管，由于黄泥杂质较多，多数矿井不对黄泥进行过筛处理，加上黄泥浆液配制不充分，导致灌浆过程中容易造成堵管。针对这些问题，应采购质量好、质地纯的黄泥，使用前应进行过筛处理，减少杂质影响。其次就是按照设计的黄土用量与水充分搅拌，保证黄泥浆液配比符合要求，避免出现稠稀不均的现象。另外，灌浆管路安装也对堵管有很大影响，由于井上下特殊的地理条件，注浆管路从地面进入井下，再通过大巷进入采区或者工作面，很多地方需要拐所以井下黄泥注浆管路应减少折弯或者拐弯，拐弯处可以采取高压橡皮胶管代替铁管。除了上述改进措施，可以购买大功率泥浆泵，增加黄泥注浆泵的功率，增大注浆压力，减少堵管问题。防灭火人员培训，对落实防灭火措施至关重要，防灭火设计或者防灭火措施需要落实，先进的防灭火系统及设备设施也需要操作，所以防灭火工作人员对防灭火设计的理解、掌握程度以及对防灭火系统应用的熟练程度很重要。目前，许多矿井对防灭火人员进行了培训，但是效果不理想，很多防灭火人员对系统设备及要求不熟悉。比如，注氮机司机对注氮量不明确，对注氮浓度不在乎，不明白注氮量和氮气浓度对于采空区防灭火有多大影响；注浆操作人员对黄泥的取材不重视，认为黄泥质量或者过筛与否对注浆影响不大，包括注浆量的选取，认为选取量多少无足轻重。喷洒阻化剂的人员也是一样，对于喷洒盲区，认为面积不大，喷不喷无所谓，对阻化剂的配比也不重视。综上各类情况，煤矿应加强对防灭火人员的培训。培训不光是理论培训，也应注重现场实操培训和工作原理培训，而不是理论培训后只进行简单考核。其次，对注氮机司机、阻化剂喷洒、注浆机操作岗位应安排专职人员，做不到专职人员的应明确岗位职责。易自燃发火的矿井应配备防灭火专职技术人员或防灭火专职管理机构，指导监督防灭火措施落实。2.6加强防灭火专项资金的投入防灭火专项资金最大的问题是“取而不用”,根据《企业安全生产费用提取和使用管理办法》(财资(2022)136号)规定，易自燃煤层矿井安全费用由15元/t提升为30元/t,其他一般矿井安全生产费用为15元/t。矿井在安全费用提取方面基本能满足要求，但在使用过程中存在打折扣现象，比如为了节省阻化剂费用，喷洒的阻化剂使用矿井水代替或者使用工业盐水代替；黄泥灌浆使用的黄泥采用劣质的泥沙代替；使用老旧的注氮机导致氮气浓度不达标。针对上述问题，矿井防灭火资金落实方面，应根据防灭火专项设计，制定年度防灭火措施落实资金投入计划，计划包含防灭火设备购买维修、气体监测分析仪器更新维护、防灭火材料购买、防灭火设施的施工及维护、防灭火人员的培训