通防重特大灾害及治理实践的思考

                       马汉鹏^1，2

(1.中国矿业大学，江苏 徐州 221008；2.枣庄矿业集团公司通风处,山东 枣庄 277000)

摘要：针对对枣庄矿业集团公司的实际，分析了“一通三防”严峻的自然环境，主要的重特大灾害、基本的治理方法，提出了攻坚目标及技术思路，对于枣矿集团通防安全的可持续发展有着极高的指导价值。

关键词：重特大灾害；目标；实践

枣庄矿区共有柴里矿、蒋庄矿、田陈矿、付煤公司、高庄矿、新安矿、八一矿、井亭矿、陶庄矿、山家林矿、甘霖矿11对矿井，自然条件特殊，煤尘威胁明显，防灭火形势严峻，通风系统复杂，瓦斯问题突出，高氮缺氧及地温问题严重，历史上曾发生过多起瓦斯爆炸、煤尘爆炸、自然发火、外因火灾及缺氧窒息事故，今天这种威胁更加明显，如何对上述隐患进行有效治理已成为矿区可持续发展的关键。

1  煤矿自然灾害情况

1.1  瓦斯情况

根据集团公司2003年瓦斯等级鉴定工作总结：虽然所有矿井均为低瓦斯矿井、低二氧化碳矿井，但是有3个瓦斯涌出异常区，即付煤公司的东二采区和东二辅助采区、田陈矿的北三采区和柴里矿的233中部采区，集团公司要求按照高瓦斯区装备和管理，其它矿井及瓦斯异常区以外区域按照低瓦斯矿井装备和管理。

从分析结果看，西部5对矿井中、新矿井煤炭产量高、采空区较少密闭质量高、因此生产区瓦斯涌出量比较高，其瓦斯防治工作主要集中在生产区；东部5对注销能力矿井煤炭产量低、采空区面积大、密闭时间长，因此采空区、非正规准备区的瓦斯涌出量高，及时加强检查维修采空区密闭就显得特别重要；付煤公司东二辅助采区由于受到张庄、DF4和DF3断层和地质裂隙发育带的影响，准备区的瓦斯涌出量高，按高瓦斯区装备和管理。

1.2  自然发火

在煤层自燃方面，1997年和2002年由集团公司统一组织在西安矿院和抚顺分院进行的鉴定，试验室最短自然发火期都在33天—46天之间，被定为自燃煤层，尤其是柴里矿自1964年建矿以来，有记载的自然发火事故就达45次之多，冻结煤量上千万吨，封闭综采设备1.5套，给目前的安全生产造成了巨大被动；八一矿北翼仅有记载的自然发火就有8次；随着矿井开采强度的增大，新建矿井发火次数增加，如新安煤矿投产不到两年既发生自然火灾，高庄矿也出现了自燃征兆，付村的形势也很严峻，防灭火任务越来越艰巨。

1.3  煤尘

我公司十一对生产矿井所采煤层的煤尘爆炸指数都在30%以上，最低的煤尘爆炸指数是甘霖矿的十七煤层为33.32%，最高的煤尘爆炸指数为蒋庄矿的3下煤层为44.34%，均具有强爆炸危险性。煤尘最大隐患点是综采（放）工作面、机掘工作面和薄煤层采煤工作面，

1.4其他灾害

随着矿区开采深度的增加，地温灾害将越来越明显地影响职工身心健康和安全生产。田陈等矿开采深度在800米以下，局部地点现在温度在24℃以上，随着开采深度的增加，地温梯度增加更大;即将开采的滨湖煤矿深度也多在800m以下。

滕南矿区均属高氮底氧矿井，若通风管理不善、临时停风等，造成井下局部地点空气成份发生变化，高氮缺氧，即易引起人员窒息死亡。

2  煤矿安全状况

2.1  通风系统：

集团公司十一对矿井共有十六个风井，但是柴里矿西风井、井亭矿西风井、陶庄矿东风井的风机使用年限已经达到或超过设计使用年限；陶庄矿庄头风井、八一矿轩庄风井的风机使用年限也接近设计使用年限，应该作计划更换。

2.2  安全监控系统：

集团公司西部六矿均安装了安全监测监控系统,东部五矿安设了断电仪系统。但目前传感器使用寿命短、种类不全、数量偏少、传输距离短及系统较杂，影响了效能的发挥，均需要改造和完善。

2.3  防灭火系统：

KSS-200型束管监测系统由于束管气密性和抽气泵压力小，束管监测数据误差较大，与人工取样分析数据有较大差距。灌浆系统除柴里矿比较完善外，西部其他矿井基本不能正常使用，东部矿井无注浆系统。注氮系统只有柴里矿有。整体看防灭火系统均需要进一步改造和完善。

2.4  防尘系统：

过高的煤尘爆炸指数、严重的职业危害和落后的防尘装备、防尘措施之间的矛盾是防尘系统的主要矛盾。

3  集团公司通防目标

3.1  一通三防建设目标

3.1.1  付煤公司等西部六矿在安全监控系统方面与研发单位联合,进一步向实用、稳定、灵敏可靠性研究发展，最大限度消除受井下环境影响，向人性化迈进，并实现全集团公司联网。

3.1.2  柴里矿在“十一五”期间建立防灭火风压自动监测系统，对自燃区域的风压实现自动监测。

3.1.3   新安矿、蒋庄矿、田陈矿、高庄矿、付煤公司等在“十一五”期间建设高标准的以注浆系统为主的防火系统。

3.2提升煤矿安全生产技术装备水平

3.2.1   全面完善安全监测监控系统，实现连续监测监控，全集团公司联网。

3.2.2  综合治理煤尘，加强与科研单位和院校合作，开发研制符合枣庄矿区实际的综合防尘新技术和新工艺，力争在“十一五”期间使煤尘浓度达到《煤矿安全规程》的要求。

3.2.3   建立完善的内因火灾控制监测体系，采取洒注浆、注水、调压常规防火与注氮、注凝胶、注三相泡沫新技术防火相结合措施。

3.2.4  对瓦斯异常区实现瓦斯自动监测监控和瓦斯抽放。

3.2.5  对井下重要地点的通风参数进行监测，同时对通风机的运转参数进行监测。

3.2.6   对于超期使用的主要通风机坚决予以更换，保证通风能力满足生产需要。

4  矿区主要通防工程

按照有所为有所不为的方针，考虑集团公司的长远发展和目前的安全现状，确定了最近五年要解决的十三项通防重点工程。

4.1   柴里煤矿233采区瓦斯异常区

我公司柴里煤矿属低瓦斯矿井，但局部区域瓦斯异常，特别是近年来发现233采区中部2334、2335区段采空区瓦斯浓度较高，个别地点高达70%～80%，形成瓦斯异常区。同时柴里煤矿煤层自燃发火严重，233采区历史上发生过多次自燃火灾，采空区内部至今还存在许多老火区处于隐燃状态。针对233采区中部火与瓦斯并存的严重隐患，为防止火区范围扩大，采空区氧气浓度升高，从而造成发生瓦斯爆炸的条件，在严密检查监测233采空区瓦斯和火区变化情况下，拟进一步采取如下措施 ：针对233采空区，实施火源和瓦斯探测；进行233采区通风系统阻力测定，掌握采区风压分布情况，建立233采区风压监测系统；降低233采空区进回风侧和负压侧之间压差，减少采空区漏风;建立瓦斯抽放系统， 分析233采空区风压分布及漏风路线，在233北轨选择抽放口，安装移动式抽放泵，延接抽放管路，对233采空区内高浓度瓦斯进行抽放，同时监测抽放气体流量，利用地面焦化厂排出的氮气，经过加压，向233采空区注氮，使注氮量与瓦斯抽放量相等，窒息老火区。 

4.2  矿井自然发火防治

柴里煤矿、新安煤矿、高庄煤矿、八一煤矿、陶庄煤矿均发生过自燃现象。

柴里煤矿开采的第三层煤煤层自燃发火严重，经煤科总院抚顺分院鉴定，自燃倾向性为二类，自然发火期为46天。目前残存的老火区有323、325、2311、2313、2334、2336、2337、2339、2340、2342、2343、2349等火区。随着柴里煤矿主采煤层第三层煤开采强度的不断加大，许多采煤工作面被迫在火区周围布置，另外解放老火区，对于缓解接续紧张的局面，具有十分重要的意义。

新安煤矿开采的第三层煤经煤科总院抚顺分院鉴定，自燃倾向性为二类，实验室最短自然发火期为42天。

    高庄煤矿经鉴定自燃倾向性为二类，实验室最短自然发火期只有39天，随着矿井开采范围的不断扩大，矿井防治自然发火更加重要，尤其是西一回风下山煤柱已破碎，造成西一、西三水采区漏风点多,加之水采回收率低，易发生自燃发火事故。

付煤公司东二、东四采区均属自燃煤层，东二采区煤层实验最短发火期为46天，两区3上煤层均采用放顶煤回采工艺，由于采空区及其两巷冒落丢煤和停采线煤壁存在，加之采空区密闭及其附近煤壁受压破坏，在存在漏风通道情况下，极易发生自然发火。

实践证明，分层开采工作面两巷及停采线、后部采空区、巷道高冒区等地点,都易产生高温积热,引起自然发火。

八一矿北翼厚煤层复采、残采预计从2004年开始到2008年结束，其复采区多为厚煤层，压力大，易产生高达5-8米的高冒区。

陶庄煤矿开采历史悠久、井下生产系统极为复杂，二层煤自燃发火期为4－6个月，生产过程中的透老巷、采空区，易造成瓦斯积聚事故和煤层自然发火事故，由于边角煤柱和二层煤的复采等残采均为已采区内复采，围岩裂隙及采空区漏风极为严重，生产过程中高温高冒时常发生，这都危及到矿井的安全生产，极易造成重特大事故的发生。

预防煤层自然发火，必须采取“预防为主、综合治理”的方针。从生产布局、采掘工艺、防灭火装备、材料、工艺等方面采取综合措施。

强化指标气体的确认、分析，对火区、火点及其影响区域、高温隐患点、采煤工作面、分层掘进工作面等设置监测点，采取定点、定时、定人取样，提高预测预报精度。

加大新技术研究及应用。积极同有关大专院校、科研部门合作,进行防灭火新技术研究,开发应用防灭火新材料,提高防灭火效果。

4.3  通风系统优化

通风系统优化改造对枣庄矿区来说是一个非常紧迫的问题，突出的是东部矿井老旧杂主要通风机的改造更新和西部矿井系统的全面优化。

蒋庄煤矿通风方式为混合式，副井进风，中央风井和南风井回风。中央风井负担南一、南三和北八采区的回风，南风井负担南七采区的回风。现开拓的北六采区预计06年3月份第一个工作面投入生产，南九采区预计07年2月份第一个工作面投入生产。矿井二水平延伸计划04年10月1日正式开工，预计07年5月第一个工作面投入生产。“十一五”期间矿井通风方式仍为混合式，副井进风，中央风井和南风井回风。中央风井将担负北六、北八采区和二水平的回风，南风井担负南七和南九采区的回风。届时矿井通风系统将变得复杂，因中央风井承担的风量大，通风流程长，通风阻力大，中央风井与南风井负压差距大，有可能造成通风系统不稳定,制约矿井安全生产。

田陈煤矿现采用为中央并列式通风，到2004年12月31日前北七风井将投入运行，形成混合式通风方式 ，但北七将存在内部系统不稳定的情况。

为了确保矿井通风安全，将对通风系统进行优化研究，并研究开发应用通风系统动态诊断系统，24小时不间断在线监测通风系统的变化情况。

4.4  付煤公司东二采区瓦斯治理

东二采区在掘进和回采过程中，局部区域瓦斯异常偏高。目前正开采的3上214工作面风排绝对瓦斯涌出量达到了20m³/min。另外，3下煤层回采时，其上部为3上煤层采空区，3上煤层采空区和3下采煤面间隔10m岩柱，在工作面初次来压放顶期间，上部采空区内积存大量高浓度具有一定压力的瓦斯向下部工作面涌入，造成采煤面回风隅角及其附近瓦斯超限,严重威胁安全生产。

安装使用瓦斯传感器进行连续监测；实现瓦斯超限报警、断电功能，并对掘进工作面的局部通风机实现“双风机、双电源、自动切换”，必要时增设一路风筒，进行两路供风。对采煤工作面采取在回风巷安抽排风机抽排回风隅角瓦斯；在进风隅角设置挡风帘和在回风隅角附近设置导风帘防治瓦斯；对两端头切顶线及时截网卸荷放顶抑制瓦斯涌出；安装井下临时瓦斯抽放系统；研究瓦斯赋存及涌出规律。

4.5  煤尘治理技术

经鉴定我公司十一对生产矿井所开采的煤层的煤尘爆炸指数都在33.32%——44.34%之间，具有强烈的爆炸危险性，万一条件具备，就有可能引发重特大煤尘爆炸事故，对矿井的安全生产带来巨大威胁。历史上曾经发生过多起重特大煤尘爆炸事故。同时尘肺危害严重，所造成的的危害远远大于煤尘爆炸。因此必须进行综合防尘治理、研究。

煤尘的治理方案及主要措施有：研究煤尘产生的机理；研究新型防尘材料；研究新型防尘装备；研究防治尘管理体系。

5  结  语

5．1  “一通三防”工作是安全工作的重中之重，各级领导务必高度重视，切实摆正“一通三防”工作与其他工作的关系，严格落实通防各项管理制度，强化现场管理，加强监督检查，消除通防事故隐患。

5.2    要加强矿井通风系统的管理,根据生产布局的变化，及时调整和优化矿井通风系统，保证矿井通风系统的稳定、可靠。

5．3   开采厚煤层的矿井要重点抓好矿井防治煤层自然发火会战活动，坚持“超前预防、综合治理”的原则，对重点区域要加大治理的力度，杜绝自然发火事故。

5．4  要牢记柴里煤矿“6.30”和 “3.27”煤尘爆炸事故教训，进一步健全完善防尘系统，确保系统合理，水量充足，设施齐全，使用正常，消灭粉尘堆积。

5．5  进一步加强爆破器材及现场放炮管理，落实放炮制度，杜绝放炮事故。

5．6  严格落实集团公司确定的5个方面的通防规划项目，开展技术攻关，最大可能地提高矿井通风安全可靠度。

                                                              

       作者简介：马汉鹏（1968－），男，山东微山人，高级工程师，现为中国矿业大学安全工程博士研究生，枣庄矿业集团通风处主任工程师