快速密闭在矿井封闭火区时的应用浅析

快速密闭在矿井封闭火区时的应用浅析

孙晓东

孙晓东山东能源新矿集团矿山救护大队271219

摘要：本文通过将传统封闭火区方法和快速封闭火区的相互比较，阐述了在处理火区时采用快速封闭火区方法的实用性、安全性，对快速密闭如何有效封闭火区有积极的借鉴意义。

关键词：密闭封闭火区安全

矿井火灾是煤矿主要灾害之一，煤矿井下发生火灾后，采用直接灭火无效时，必须对火区进行封闭。传统的封闭火区的方法极易造成瓦斯爆炸，严重威胁现场工人和救护指战员的安全，如何才能够快速、安全的封闭火区，已经成为急需解决的问题。

一、传统方法封闭火区的安全现状

据1949～2010年全国煤矿救护队处理高瓦斯矿井火灾事故统计，采用封闭火区处理的矿井火灾事故占总数70％；而在封闭火区的过程中发生瓦斯爆炸事故的占80％，且大部分爆炸都发生在救护队员对防爆墙封顶过程中，极易造成救护队人员伤亡(牺牲人数往往是一个小队以上)。因此，传统的封闭火区的方法已不能满足安全救援工作的需要。

二、传统方法封闭火区的危险性分析

1、建造防爆墙用时长、耗费人力多

按照《矿山救护规程》规定，在封闭有瓦斯、煤尘爆炸危险的火区时，在建立永久密闭墙前，为防止瓦斯爆炸应设置防爆墙，在防爆墙的掩护下施工永久密闭墙。各类抗爆墙的最小厚度如下表所示：

如表所示，假设要在断面为5m2井巷建砂袋防爆墙，按照规定防爆墙的厚度最少不小于5m，沙袋数量不少于1500袋。在事故发生时，由于井下运输不便，建造这样一个防爆墙不仅工程量大，建造时间长，而且占用人员多。在处理事故过程中，时间就是生命，在灾区每多待一分钟对指战员的安全就多一分钟的威胁，在建筑防爆墙过程中随时都有发生瓦斯爆炸的可能，威胁着救护指战员及现场工人的安全。

2、建造防爆墙过程中的危险程度分析

瓦斯爆炸必须具备三个条件：空气中一定的氧气浓度(不低于12％)、引爆火源(650—750摄氏度)、瓦斯浓度(5％～16％)。如果三个条件同时具备，就会发生瓦斯爆炸。其中火区内引爆火源、瓦斯浓度很难控制，只有氧气浓度可以调整。为了防止瓦斯爆炸的发生，就应避免三个条件的同时存在。

在建造火区防爆墙时，防爆墙结构整体施工顺序为自下向上，再从里向外封顶，在这过程中会致使断面风速发生变化，当防爆墙建到一半的时候风速变化不大，在建造四分之一防爆墙后，风速发生很大变化，到最后封顶的时候风速达到最大值，并且在最后封顶的时候只能容一名救护队员在身背氧气呼吸器的条件下施工，其余的人递材料，致使封顶施工时间较长，不能瞬时隔绝氧气，使建造防爆墙的过程成了缓慢封闭火区的过程。在正常通风情况下，风流能够将火区涌出的瓦斯稀释并带走，但在建造防爆墙过程中逐渐减少了进入火区的风量，致使瓦斯积聚，而火区空间大，氧气一时又很难降到爆炸界限之下，火区内又存在火源，爆炸的三个条件同时具备，所以极易引起瓦斯爆炸事故。

3、进回风巷道难同时封闭

《矿山救护规程》规定：“进风巷道和回风巷道的密闭应同时封闭，在建造这两个密闭墙时必须预留门孔。封堵门孔时必须统一指挥，密切配合，以最快的速度同时封堵。在建造防爆墙时，也应遵守这一规定”。根据救护队多年实践经验，规程规定理论上可行，但实际上很难做到。因为在防爆墙封顶时风量会非常大，致使接顶非常困难，要求进风巷道和回风巷道同时进行接顶更是难上加难。

三、采用快速密闭封闭火区

根据矿山救援多年的实战经验，对火区封闭提出了新的观点：采用打板闭的方法快速封闭火区，再用快速喷涂密闭材料对板闭进行密封加固，完毕后人员立即撤出危险区。24小时之后再次进入检查或加固密闭。在条件具备的情况下，可进行调压，达到最小的漏风量，并通过预设的管路采用注液氮等方法惰化火区，达到熄灭火区的目的。采用快速密闭封闭火区有以下好处：

1、采用快速密闭的方法对火区进行封闭，不仅工作量小，封闭用时短，而且用人少，在瓦斯没有达到爆炸界限前迅速完成封闭作业，救援队员和现场工人能够安全快速撤离。

2、采用快速密闭封闭火区能够做到瞬间隔断火区供风，实现快速封闭，不会出现缓慢封闭火区的情况。

3、能够实现进回风巷道同时封闭。采用快速密闭的方法实现进风巷道和回风巷道同时封闭就简单的多，只需要在打板闭时预留通风口，而后制作一个比通风口略大的板闭，在需要封闭的时候，通过通信系统约定好时间，安装上板闭再用喷涂材料对板闭进行加固即可。

四、不同形式的火区封闭

1、火区的形式

火区根据其位置形式可分为:封闭式和敞开式，所谓封闭式火区是指只有一条通道与外界相连的火区。所谓敞开式火区是指有两条或两条以上通道与外界相连的火区。

2、不同形式火区封闭方法

对于封闭式火区，由于封闭式火区只有一条通道与外界相连，所以在封闭的时候只能选择封闭这条通道，但在封闭时要注意到火区高温烟流流出时对现在作业人员的影响及在密闭墙外形成涡流区对风流的影响。

对敞开式火区封闭的方法大致可分为三种：（1）先封闭进风巷道，后封闭回风巷道。(2)进风巷道、回风巷道同时封闭。(3)先封闭回风巷道，再封闭进风巷道。

首先封闭进风巷道，后封闭回风巷道适用于火区内无爆炸危险时。这主要是考虑既然无安全之忧，则应把主要工作放在灭火上，而断绝向火区供风，也是灭火最有效最便捷的手段。同时，先封堵进风侧，也降低了回风侧的烟雾和温度，有利于改善回风侧的工作环境。当有瓦斯积聚的地方与着火巷道相连通时，则应先封闭回风巷道，再封闭进风巷道。这主要考虑若先封堵进风侧，虽然有利于灭火，但回风侧未封堵，主要通风机风压的作用会把与火区相通的高瓦斯气体抽到着火巷道，就会发生瓦斯爆炸。两侧同时封堵的方法适用条件很广。一般来讲，只要运料方便，易施工，回风侧烟雾、温度适可，在封堵火区时都可以采用此方法，其优点就是封堵时间短，能迅速封堵火区，切断供氧，火区内瓦斯不易达到爆炸界限。

综上，运用快速密闭的方法封闭火区，不仅能够达到隔断风流、封闭火区的目的，而且能够做到封闭用时最短，消耗人力物力最少，还能够避免在建造防爆墙过程中产生的危险，能够切实的保证救护队员和现场工人的安全。