在瓦斯礦井進(jìn)行火災(zāi)事故搶救的安全技術(shù)問題探討(上）

煤礦作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中往往受到瓦斯、煤塵、水、火、頂板等災(zāi)害的威脅。當(dāng)?shù)V井發(fā)生事故后，如何安全、迅速、有效地?fù)尵热藛T，保護(hù)設(shè)備，控制和縮小事故影響范圍及其危害程度，防止事故擴(kuò)大，將事故造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失降到最低限度，是救災(zāi)工作的關(guān)鍵。井下各類事故各有其特點(diǎn)。然而，火災(zāi)事故與瓦斯事故常相關(guān)聯(lián)，在瓦斯礦井發(fā)生火災(zāi)事故，可能引起瓦斯爆炸，在井下發(fā)生瓦斯煤塵爆炸事故，也可能發(fā)生火災(zāi)事故。解決這兩類相互關(guān)聯(lián)的事故，一直是理論界和實(shí)際工作人員感到棘手的問題。相對(duì)來說，瓦斯煤塵爆炸引起井下著火的機(jī)率比火災(zāi)事故引爆瓦斯的機(jī)率要??；在事故搶救方面，火災(zāi)引起瓦斯爆炸的處理也更加困難。本文擬就處理瓦斯礦井重大火災(zāi)事故的行動(dòng)準(zhǔn)則、采掘面火災(zāi)事故安全技術(shù)問題及難點(diǎn)進(jìn)行論述和探討。
　　
　　一、瓦斯礦井火災(zāi)的特點(diǎn)及災(zāi)變
　　
　　1、一般礦井外因火災(zāi)的特點(diǎn)及災(zāi)變
　　
　　礦井外因火災(zāi)的特點(diǎn)是突然發(fā)生、來勢(shì)兇錳，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，往往可能釀成惡性事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界煤礦重大惡性90％以上屬于外因火災(zāi)。但是外因火災(zāi)的燃燒火源早期往往是在表面，如果及時(shí)發(fā)現(xiàn)和采取措施還是易處理的。
　　
　　礦井火災(zāi)如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)或未及時(shí)采取有效措施處理，一旦發(fā)展開去，凡是煙流所流經(jīng)的巷道，由于熱對(duì)流和熱輻射等傳熱作用，高溫?zé)熈黝A(yù)熱下風(fēng)側(cè)可燃物，使其升溫燃燒從而使燃燒帶蔓延。在火源蔓延和煙流傳播區(qū)域，由于空氣溫度高，密度下降，因熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能產(chǎn)生兩種作用，一是因體積膨脹和燃燒生成物的加入引起通風(fēng)風(fēng)阻增加的“節(jié)流作用”；二是產(chǎn)生熱風(fēng)壓而出現(xiàn)的“上浮作用”。節(jié)流作用增加巷道風(fēng)阻，減少風(fēng)流流量。煙流溫度愈高，節(jié)流效應(yīng)愈強(qiáng)。熾熱煙流“上浮作用”對(duì)通風(fēng)風(fēng)流的影響視環(huán)境條件而定。礦井火災(zāi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)即浮力和節(jié)流效應(yīng)的綜合應(yīng)用，引起礦井風(fēng)流狀態(tài)三種形勢(shì)的紊亂：
　　
　　風(fēng)流逆轉(zhuǎn)在浮力和節(jié)流效應(yīng)共同作用下，反抗機(jī)械風(fēng)壓的影響致使礦井某上結(jié)巷道風(fēng)流方向發(fā)生變化，稱為風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。逆轉(zhuǎn)主要發(fā)生在其反向熱風(fēng)壓大于正向機(jī)械風(fēng)壓的旁側(cè)支路(主干風(fēng)路是指從入風(fēng)井經(jīng)火源到回風(fēng)井的通路，旁側(cè)支路是指除主干風(fēng)路外的其余支路)。
　　
　　煙流逆退在浮力和節(jié)流效應(yīng)分別作用下(取決于巷道傾角)，加上巷道縱、橫斷面方向溫度、壓力梯度的影響，在著火巷火源上側(cè)，新鮮風(fēng)流繼續(xù)沿巷道底部供風(fēng)的同時(shí)，煙流沿巷道頂部逆向流動(dòng)。風(fēng)流逆退可能發(fā)生在著火巷及其相連接的主干風(fēng)道上。
　　
　　煙流滾退在火源下風(fēng)側(cè)節(jié)流效應(yīng)和巷道斷面溫度、壓力梯度影響下，在新鮮風(fēng)流沿巷道底部按原風(fēng)向流入火源的同時(shí)，火源產(chǎn)生的煙流沿上風(fēng)側(cè)巷道頂部逆向回退并翻卷流向火源。在一定條件下，這種現(xiàn)象也可能發(fā)生在下風(fēng)側(cè)。
　　
　　逆轉(zhuǎn)以同種流體單向流動(dòng)為主，逆退是不同流體(煙流與新鮮風(fēng)流)異向流動(dòng)，滾退是在同一斷面上，既有新風(fēng)和煙流的異向流向動(dòng)，又有煙流翻卷引起的同種流體異向流動(dòng)。滾退是逆退和逆轉(zhuǎn)發(fā)生的先兆。
　　
　　上述風(fēng)流紊亂的發(fā)生，不僅使井巷風(fēng)量減少，還將著火產(chǎn)生的易燃、易爆、有毒有害氣體蔓延到非著火巷道，擴(kuò)大火災(zāi)煙流影響范圍，還會(huì)將這些氣體回流到火點(diǎn)加劇燃燒甚至爆炸，嚴(yán)重影響災(zāi)害的搶救。
　　
　　2、瓦斯礦井外因火災(zāi)的特點(diǎn)
　　
　　瓦斯礦井發(fā)生火災(zāi)后，除具備上述(一般礦井)火災(zāi)的特點(diǎn)和災(zāi)變外，由于火災(zāi)節(jié)流作用巷道風(fēng)量減少，瓦斯?jié)舛壬仙?。加之，礦井火災(zāi)產(chǎn)生大量CO、H2等可燃?xì)怏w使瓦斯爆炸界限下降，往往導(dǎo)致火區(qū)瓦斯爆炸(甚至連續(xù)爆炸)，擴(kuò)大災(zāi)情。
　　
　　值得一提的是，瓦斯礦井的火災(zāi)若初期未能及時(shí)撲滅和控制，一旦產(chǎn)生風(fēng)流紊亂(上述的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、風(fēng)流逆退、煙流滾退現(xiàn)象)，則加劇火區(qū)瓦斯爆炸的可能性和嚴(yán)重性；1風(fēng)流逆轉(zhuǎn)經(jīng)歷減風(fēng)――停風(fēng)――反風(fēng)的過程。在減風(fēng)、停風(fēng)過程風(fēng)量劇減，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛壬呔奂_(dá)到爆炸界限，而反風(fēng)時(shí)火源下風(fēng)側(cè)富含揮發(fā)物的風(fēng)流或局部瓦斯聚集帶的污風(fēng)再次進(jìn)入著火帶或者使火焰反向回流至火區(qū)上風(fēng)側(cè)瓦斯聚集帶產(chǎn)生爆炸。2煙流逆退，由于煙流與進(jìn)風(fēng)混合再次進(jìn)入火源，在一定條件下可誘發(fā)爆炸。3煙流滾退導(dǎo)致火源上風(fēng)側(cè)煙流與新鮮風(fēng)流摻混后，再逆流回火源，在一定條件下，可能誘發(fā)瓦斯爆炸。