在瓦斯礦井進行火災事故搶救的安全技術問題探討
煤礦作業環境復雜，在生產過程中往往受到瓦斯、煤塵、水、火、頂板等災害的威脅。當礦井發生事故后，如何安全、迅速、有效地搶救人員，保護設備，控制和縮小事故影響范圍及其危害程度，防止事故擴大，將事故造成的人員傷亡和財產損失降到最低限度，是救災工作的關鍵。井下各類事故各有其特點。然而，火災事故與瓦斯事故常相關聯，在瓦斯礦井發生火災事故，可能引起瓦斯爆炸，在井下發生瓦斯煤塵爆炸事故，也可能發生火災事故。解決這兩類相互關聯的事故，一直是理論界和實際工作人員感到棘手的問題。相對來說，瓦斯煤塵爆炸引起井下著火的機率比火災事故引爆瓦斯的機率要小；在事故搶救方面，火災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事故的行動準則、采掘面火災事故安全技術問題及難點進行論述和探討。
一、瓦斯礦井火災的特點及災變
1、一般礦井外因火災的特點及災變
礦井外因火災的特點是突然發生、來勢兇錳，如果不能及時發現和處理，往往可能釀成惡性事故。據統計，世界煤礦重大惡性90％以上屬于外因火災。但是外因火災的燃燒火源早期往往是在表面，如果及時發現和采取措施還是易處理的。
礦井火災如果未及時發現或未及時采取有效措施處理，一旦發展開去，凡是煙流所流經的巷道，由于熱對流和熱輻射等傳熱作用，高溫煙流預熱下風側可燃物，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域，由于空氣溫度高，密度下降，因熱能轉變為機械能產生兩種作用，一是因體積膨脹和燃燒生成物的加入引起通風風阻增加的“節流作用”；二是產生熱風壓而出現的“上浮作用”。節流作用增加巷道風阻，減少風流流量。煙流溫度愈高，節流效應愈強。熾熱煙流“上浮作用”對通風風流的影響視環境條件而定。礦井火災產生的熱效應即浮力和節流效應的綜合應用，引起礦井風流狀態三種形勢的紊亂：
風流逆轉在浮力和節流效應共同作用下，反抗機械風壓的影響致使礦井某上結巷道風流方向發生變化，稱為風流逆轉。逆轉主要發生在其反向熱風壓大于正向機械風壓的旁側支路(主干風路是指從入風井經火源到回風井的通路，旁側支路是指除主干風路外的其余支路)。
煙流逆退在浮力和節流效應分別作用下(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，新鮮風流繼續沿巷道底部供風的同時，煙流沿巷道頂部逆向流動。風流逆退可能發生在著火巷及其相連接的主干風道上。
煙流滾退在火源下風側節流效應和巷道斷面溫度、壓力梯度影響下，在新鮮風流沿巷道底部按原風向流入火源的同時，火源產生的煙流沿上風側巷道頂部逆向回退并翻卷流向火源。在一定條件下，這種現象也可能發生在下風側。
逆轉以同種流體單向流動為主，逆退是不同流體(煙流與新鮮風流)異向流動，滾退是在同一斷面上，既有新風和煙流的異向流向動，又有煙流翻卷引起的同種流體異向流動。滾退是逆退和逆轉發生的先兆。
上述風流紊亂的發生，不僅使井巷風量減少，還將著火產生的易燃、易爆、有毒有害氣體蔓延到非著火巷道，擴大火災煙流影響范圍，還會將這些氣體回流到火點加劇燃燒甚至爆炸，嚴重影響災害的搶救。
2、瓦斯礦井外因火災的特點
瓦斯礦井發生火災后，除具備上述(一般礦井)火災的特點和災變外，由于火災節流作用巷道風量減少，瓦斯濃度上升。加之，礦井火災產生大量CO、H2等可燃氣體使瓦斯爆炸界限下降，往往導致火區瓦斯爆炸(甚至連續爆炸)，擴大災情。
值得一提的是，瓦斯礦井的火災若初期未能及時撲滅和控制，一旦產生風流紊亂(上述的風流逆轉、風流逆退、煙流滾退現象)，則加劇火區瓦斯爆炸的可能性和嚴重性；1風流逆轉經歷減風——停風——反風的過程。在減風、停風過程風量劇減，風流中瓦斯濃度升高聚集達到爆炸界限，而反風時火源下風側富含揮發物的風流或局部瓦斯聚集帶的污風再次進入著火帶或者使火焰反向回流至火區上風側瓦斯聚集帶產生爆炸。2煙流逆退，由于煙流與進風混合再次進入火源，在一定條件下可誘發爆炸。3煙流滾退導致火源上風側煙流與新鮮風流摻混后，再逆流回火源，在一定條件下，可能誘發瓦斯爆炸。
二、瓦斯礦井重大火災事故的處理
在瓦斯礦井發生火災事故時，不僅要遵循一般礦井火災的處理原則，還要針對瓦斯礦井火災事故的特點采取特別措施。
瓦斯礦井的火災事故，除具有一般火災事故的危害外，還會發生瓦斯煤塵爆炸，擴大事故災害范圍，因此，對該類事故的處理，在采取搶救火災事故的同時，應采取防止瓦斯爆炸的措施。
1、防止災區風流紊亂的措施
災區風流紊亂是風流反向的前驟，也是(節流效應和浮力效應綜合作用)火風壓作用的結果。明火火災剛發生時，井下風流和煙氣是沿發火前的原有方向流動的。火勢發展后，凡是煙氣所經流的巷道內氣溫升高，空氣成分也發生變化，產生一種火風壓。高溫氣體流經的巷道始末兩端標高差越大，產生的火風壓值越大。火勢越大，溫度越高，產生的火風壓也越大。火風壓在通風網路中的作用如同多臺風壓值逐漸變化的輔助通風機，能改變網路中原有的風壓分布，引起風路中風量的增減，甚至造成風流逆轉，使正確的通風系統遭受破壞，擴大事故范圍。在瓦斯礦井極易引起瓦斯爆炸。火風壓的危害分別在上下行風流各有差別：當火風壓發生在上行風流中時，由于煙氣的上升趨勢，火風壓的作用方向與主通風機作用方向一致。使用火源所在巷道(或煙氣流經的巷道)，風量增加，其旁側并聯風路風量減少。當火風壓達到一定值時，其旁側并聯風流發生逆轉。同理，下行風流中發生火災時，將使火源所在的風路中風流逆轉。正因為火災事故中火風壓形成后有如此嚴重危害，就應采取控制火風壓產生的措施：
1)、積極滅火，控制火勢
火災發生后，應盡一切可能創造條件積極滅火。直接滅火失效，在災區人員已撤出的情況下，應在火源的進風側建筑臨時密閉，適當控制火區的進風量，減少火煙產生。必須注意：火災發生在上行風流行，主要密閉應建在火源所在的主干風路中(密閉與火源之間無旁側風道)。如這種要求難以達到，則應首先把旁側風流密閉起來，然后再密閉主干風路，以免在旁側風路產生風流逆轉和引起瓦斯爆炸。在下行風路中發火時，應首先密閉旁側風道，暫時加大火源所在風路的風量，防止風流逆轉，需要時再在火源所在風道中建造密閉。
2)、正確調度風流，避免事故擴大
火災發生在分支風流中時，應維持主要通風機原來的工作狀態，特別是在救人滅火階段，不能采取減風或停止主要通風機運轉的措施。在多風機抽出式通風礦井，除了在進風井筒及其井底發生火災外都不能把承當排煙任務的那臺風機停轉，發生在上行風流時，在有些情況下，把其他的無火煙流經的風機停轉以利于工作，并無不可。
3)、減少排煙風路風阻，加大排煙能力
在可能的排煙風路上，應迅速打開風窗或已有的防火風門，甚至密閉墻(若無瓦斯超限)，消除阻礙風流和火煙流動的障礙物使回風路線暢通和擴大排煙能力，迅速將火煙直接導入總回風道排走。
2、采取措施防止瓦斯爆炸
瓦斯礦井處理火災時，除了高溫煙流及火焰對人員造成威脅外，另一個最難解決的難題是會發生瓦斯爆炸。因此，在瓦斯礦井處理火災時，對災區要進行合理的通風，防止瓦斯爆炸的發生(合理的通風對此有決定性作用)。在火災處理過程中，必須監測掌握瓦斯的變化，合理調度風流，其原則是有助于控制火勢，又能沖淡瓦斯，及時將瓦斯排走。不能隨意減少或中斷災區供風，必要時(瓦斯濃度上升)還應增加火區供風量，加強巷道維護，防止冒頂堵塞巷道，增加巷道阻力，風量減少而瓦斯聚集。
1)、上下山和運輸平巷發火時，如果在火源的上風側有掘進頭和廢巷，應將積存瓦斯的巷道嚴密封堵。在火源的下風側有冒頂、廢巷和掘進頭聚集瓦斯時，對滅火人員威脅最大，為防止瓦斯爆炸應果斷封閉火區，或者進行局部反風，將這些瓦斯封閉后，再組織人員滅火。
2)、處理巷道高冒處火災時，必須在噴霧水槍的掩護下(迫使火源局限在高冒處)，在火源的下風側設水幕，然后在高冒處兩端用水槍滅火。
3)、處理瓦斯礦井獨頭巷道火災時，不能停風，要在保持正常的通風或大風量的條件下處理火災。但是，由于某種原因(如人員撤退時停掉局部局扇或火焰燒斷風筒)，風流中斷或風機停轉時，應檢查巷道中瓦斯和煙霧情況，只有瓦斯濃度不超過2％時才可以進入救人滅火。特別是上山獨頭煤巷發火，如果風機已停轉，在無需救人的情況下，嚴禁進入偵察或滅火，應立即在遠距離封閉。對于下山掘進煤巷迎頭發火，在通風條件下，瓦斯濃度不超過2％時可直接滅火。若在下山中段發火時，無論通風與否都不得直接滅火，要遠距封閉。
當直接滅火無效或不可能時，應封閉火區。在瓦斯礦井封閉火區是相當危險的工作。應根據瓦斯涌出情況，通過加大風量將瓦斯濃度降至2％以下，于火區進風側和回風側同時建造防火墻，并在三分之二高處留有通風排氣口，然后在統一指揮下同時封口。這種封閉方法，不易產生瓦斯爆炸，即使燃燒，人員安全系數也很大。這是因為防爆墻建畢后，火區氧氣消耗快，可生成大量CO2，有助于抑制火勢，同時瓦斯上升慢，不易達到爆炸濃度。24小時后在防爆墻掩護下建筑永久密閉，完成火區的封閉工作。如果人力物力不足時也可封閉火區進風，但密閉墻的位置應盡量靠近發火點，并且保證墻體絕對嚴密，否則由于風側空間過大或密閉質量不好，積存大量瓦斯極易造成爆炸。當在多頭巷道封閉時，應先封閉困難大的風路及分支風路(風量小的風路)，然后封閉主要風道(風量大的風路)。進風側封閉后，等待1至3天，待火區穩定后再封閉火區回風。實踐證明，火區進風側封閉后十多小時，回風側的煙霧減少70％，溫度下降50％，瓦斯濃度也有明顯降低，這種封閉方法也是比較穩妥可靠，只是要強調進風側密閉要距發火點近和嚴密不漏風，否則會產生爆炸，同時在砌墻的過程中(如有條件)注入惰性氣體會更安全。
封閉采區內的火區時，還應考慮某巷道封閉后，是否會造成臨近采空區內瓦斯被大量吸出通過火源引起爆炸。另外還必須強調任何情況下，不準先堵回風、后堵進風，否則會發生火煙逆退或瓦斯爆炸。
三、重大火災事故處理的幾個問題討論
前已述及，煤礦重大火災事故兼有火焰灼傷、有害氣體窒息、瓦斯爆炸的危害，是煤礦重大事故中最難處理的一種。要完成好火災事故的搶險救災工作，將事故控制在最小范圍之內，應注意以下問題：
1、指揮員要縱觀全局、抓住戰機，巧妙地組織力量運用一切可以動用的手段，力爭最快地搶救事故。戰機是控制災害、消滅事故的最好時間。從時間上看處理任何事故都是宜早不宜晚，災害初期總是易于控制的，要及時、果斷地采取有效的對策與措施，決不允許猶豫、拖拉。對于火災事故，此點尤為重要，因為著火初期火勢不大總是易于撲滅，而井下易燃物多，如果火勢發展開去，受空間和滅火器材的限制，要將其撲滅不但困難重重，如果形成火風壓或瓦斯濃度上升，極易產生爆炸。因此火災初期須采取有效措施積極滅火，控制火勢，如果滅火失效應考慮其他控制方法。值得一提的是，無論何種事故救人是關鍵，只要具備條件就要先把人救出。或者邊控制火勢邊救人，切忌只顧滅火而忘記救人，以免火滅不了又耽誤對災區人員的施救。
2、在事故面前要敢于決斷，井下重大事故的發生，現場情況瞬息萬變，很難作出一個面面俱到的方案。但是，每次災變的發生都是由多種因素匯集而成的。如果能抓住其中一項關鍵因素即可獲得控制全局的成果。多起案例表明，由于決定的作出往往需要承當風險，使得許多人舉棋不定，甚至推委扯皮貽誤了戰機。然而做到這一點，不僅需要指揮人員具有處理事故的豐富知識，也要有敢于承擔風險的信心。
3、處亂不驚，正確決策。煤礦重大事故發生后，必須按《礦井災害預防及處理計劃》的程序匯報、斷電撤人、及時召請礦山救護隊，成立救災指揮部。指揮部根據災變及時正確決策，是救災成功的關鍵。如何正確決策?首先必須明確事故性質、范圍，充分聽取事故井工程技術人員的意見和救護隊意見，抓住事故關鍵因素，敲定有效方案并立即實施。實踐證明，重大事故發生后，特別是出現人員傷亡時，許多人員驚慌失措，怕承擔風險，有效的措施不敢采取，以至事態進一步擴大。
