矿山火灾的防治安全.docx

矿井火灾的防治摘要： 矿井火灾对矿井安全生产工作的开展有着重大的影响, 本文分析了矿井火灾发生的基本要素，矿井火灾的分类，矿井火灾的危害，引起矿井火灾的原因，并介绍了我国矿井火灾防治的主要技术措施。关键词： 矿井火灾； 防治 ；技术措施abstract： mine fire has a significant impact on carrying out the mine safety production work,this paper analyzes the basic elements of the mine fire, the classification of mine fire,the hazards of mine fire,the reason of cause mine cause,and describes the control of the main technology and measures for mine fire.key words： mine fire；prevention； technical measures1 前言矿井火灾是矿井生产中的5大自然灾害之一。我国矿井火灾比较严重，近年来矿井曾发生过多起灾难性事故，据统计，按其原因可以分为：火灾占65%，透水占3%，冒顶占10%，地面事故占9%，沼气突出占2%，瓦斯爆炸占11%，在大型矿井中,即3/4的严重事故是由火灾引起的，因而防治火灾在矿井安全工作中具有特别重要的意义。在各种火灾中，自然发火严重或较严重的占70%。火灾的发生不仅会烧毁设备、材料、资源，造成财产损失，影响生产；更重要的是引起瓦斯、煤尘爆炸和火灾会产生烟流及以co为主的有毒有害气体中毒窒息,酿成重大的人身伤亡和财产损失。据调查，诸如电气着火之类的外因火灾事故，各种类型矿井均有发生。矿井火灾能迅速蔓延, 而且越烧越烈, 当火势增强时, 风流方向被改变, 烟雾和一氧化碳的产生量也会随之增加。达到一定的临介值, 弥漫的烟雾使矿工难于沿避灾线路撤退, 一氧化碳浓度的上升使矿工的危险程度增加,撤离机会大为减少。对这样火灾的扑救工作既困难又危险。矿井大气组分的变化主要是指氧含量下降, 出现一氧化碳、二氧化碳及烃类化合物升高等。近年来, 由于矿井工作面的不断增加, 以及可能成为潜在火源的采掘机电设备的高度集中, 长距离运输的皮带运输机的大量使用, 致使矿井火灾危险日趋严重。鉴于灭火救灾工作耗资巨大,所以对火灾危险的早期预测预报具有非常重要的意义。对火灾进行预测预报, 并根据预测预报结果采取行之有效的预防措施和方法, 防患于未然,是矿井防灾安全技术的重要组成部分。我国矿井的火灾防治技术与手段的进步和发展,也为矿井提供了一批性能良好、质量可靠的适用技术和手段。但是,在其推广应用上,还很不平衡,目前应该组织力量,加快速度,将它们推向各类矿井,使其在火灾防治工作中充分发挥作用。随着我国矿井工业的高速发展，虽然安全状况有所好转，但矿井总体安全形势依然严峻。尤其是群死群伤事故更是引起了较大的社会关注，对社会稳定以及我国在世界上的政治形象造成相当恶劣的影响。火灾对矿井安全生产构成了巨大危险, 因此，做好矿井火灾防灭火工作和加强防灭火管理是十分必要的,对保障安全生产具有重要意义。2 矿井火灾发生的基本要素矿井火灾又叫矿内火灾或井下火灾。是指发生在矿井井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点的火灾。能够波及和威胁井下安全的地面火灾，也属矿井火灾。矿井火灾一旦发生，轻则影响安全生产， 重则烧毁煤炭资源和物资设备， 造成人员伤亡, 甚至引发瓦斯、煤尘爆炸。和所有的物质燃烧一样, 导致矿井火灾发生的三个基本要素为： 点火源、可燃物和氧化剂。1） 点火源：具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。矿物的自燃、瓦斯或煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、电(气)焊以及其他明火等都可能成为引火的点火源。2） 可燃物：有些矿物本身就是一种普遍存在的可燃物。另外， 坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。3） 氧化剂：燃烧就是剧烈的氧化现象。实验证明, 在氧浓度为3% 的空气环境里，燃烧不能维持。空气中的氧浓度在12% 以下, 瓦斯就失去爆炸性。空气中氧浓度在14% 以下，蜡烛就要熄灭。火灾的三个要素必须同时存在， 且达到一定的数量， 才能引起矿井火灾， 缺少任何一个要素， 矿井火灾就不可能发生。3 矿井火灾的分类1）根据引火的热源不同，也即是矿井火灾的最常见分类方法分为：内因火灾和外因火灾两种。内因火灾即可燃物自然着火，从发生氧化至完全燃烧将经历一定时间，此阶段能被观察和早期发现，及时采取相应防范治理措施，因而，内因火灾造成人员伤亡的威胁不像外因火灾那么严重。它不存在外部引燃的问题, 因此, 又称自燃火灾。内因火灾的发生，往往伴有一个孕育的过程，根据预兆能够在早期发现。但火源隐蔽，经常发生在人们难以进入的采空区或煤柱内，要想准确地找到火源比较困难。因此，难以扑灭，以致火灾可以持续数月、数年、甚至长达十年之久。有时燃烧的范围逐渐蔓延扩大，烧毁大量煤炭，冻结大量资源。据统计，在我国统配与重点矿井中，存在自燃发火危险性的矿井占总矿井数的46-49%。外因火灾是由于外部热源引起的火灾。矿井常见的外部热源有电能热源、摩擦热、各种明火（如吸烟、焊接火花）等, 多发生在井筒、井底车场、石门及其他有机电设备的巷道内。外因火灾的特点是：突然发生、来势迅猛，如果不能及时发现和控制，往往酿成重大事故。在矿井火灾的总数中，外因火灾所占比重虽然较小，但不容忽视。据统计，国内有记载的重大恶性火灾事故，90%以上属于外因火灾。外因火灾多发生在井口楼、井筒、机电峒室、火药库以及安装有机电设备的巷道或工作面内。火灾的火焰一般是在燃烧物的表面，如果及时发现和扑救，还是容易熄灭的。2）根据不同发火地点, 矿井火灾分为巷道火灾、井筒火灾、采煤工作面火灾、采空区火灾、硐室火灾和煤柱火灾。3）根据不同燃烧物, 矿井火灾可分为煤炭自燃火灾、机电设备火灾、坑木火灾、火药燃烧火灾、瓦斯燃烧火灾和油料火灾。为了更深入地做好矿井火灾的调查统计工作，有时也根据引火性质可分为原生火灾与次生火灾。次生火灾系指有原生火灾而引起的火灾。在原生火灾的燃烧过程中，含有尚未燃尽可燃物的高温烟流，在排烟的通道上，一旦与风流汇合，获得氧气的供给很可能再次燃烧特别是汇合点位于干燥的木支护区，更易发生次生火灾而扩大火区范围。4 矿井火灾的危害矿井火灾的发生具有严重的危害性, 除了与一般地面火灾危害相同以外，还表现在以下几个方面:1） 巨大的经济损失。有些矿井火灾火势发展很迅猛, 往往会烧毁大量的采掘运输设备和器材,暂时没被烧毁的设备和器材, 由于火区长时间封闭和灭火材料的腐蚀, 也都可能部分或全部报废, 造成巨大的经济损失。另外, 白白烧掉的煤炭资矿物源、矿井的停产都是巨大的经济损失，且其损失较一般地面火灾更为严重。2）污染环境。矿井火灾产生的大量有毒、有害气体, 如co、co2、so2、烟尘等有毒有害气体, 会造成环境污染。而且难以冲淡和排除，导致大量井下人员中毒、窒息甚至死亡。3）人员伤亡。井下发生火灾时，因为矿井空间的限制，井下人员难以躲避，设备难以搬移,可燃矿物、坑木等可燃物质燃烧，释放出有害气体，此外，火灾诱发的爆炸事故还会对人员造成机械性伤害。4）救援困难。矿井火灾还可能产生局部火风压，造成局部风流逆转，使火焰、高温烟雾出现在原火灾前的一些侧旁风流或新鲜风流中，使灾情扩大，给灭火救灾和现场作业人员自救互救带来很大的困难。5）矿井生产接续紧张。井下火灾, 尤其是发生在采空区或煤柱里的内因火灾、往往在短期内难以消灭。在这种情况下, 一般都要采取封闭火区的处理方法, 从而造成大量矿物冻结, 矿井生产接续紧张。对于一矿一井一面的集约化生产矿井, 这种封闭会造成全矿停产。矿井火灾还会烧毁矿井通风设施，使矿井通风系统紊乱，造成瓦斯积聚超限，火灾还会烧毁电气设备和电缆，造成提升、排水中断、通风停止，影响矿井安全生产和人员生命安全。 矿井火灾还可能成为引发瓦斯和煤尘爆炸的火源。用水灭火时，还可能引起煤矿中水煤气发生爆炸。这些情况使矿井灾害危险性更大，损失更加惨重。 5 矿井火灾原因分析矿井火灾分为外因火灾与内因火灾两种，内因火灾若处理不当也可诱发为外因火灾。燃物积蓄热量发展成为火灾要经过三个阶段, 即潜伏期, 自热期和燃烧期。潜伏期和自热期的时间较长。如果在潜伏期和自热期, 破坏了外部的供氧条件或热量积蓄条件, 自燃过程终止, 便不能发生火灾。发生内因火灾的条件：（1） 有易自燃的矿物存在。（2） 有含氧量较高的空气流过。（3） 风速适当，煤氧化生成的热量能不断积聚。矿井外因火灾具有突发和严重的灾难性。当通风条件适宜且有大量的可燃物时, 可在很短的时间内形成大范围的火区,燃烧生成大量的有毒有害气体。外因火灾比内因火灾的直接损失大, 火灾初期一般为富氧燃烧状态的明火灾, 随着火势的增大或通风条件的恶化, 逐渐发展。外因火灾产生的主要原因：（1）存在明火。井下工作人员吸烟，带火种（如火柴、打火机）等下井，电焊，氧焊，喷灯焊，使用电炉、灯泡取暖等。（2）地面火引入井下引起的火灾。（3）瓦斯、煤尘爆炸引起火灾。（4）放炮火焰。不按放炮规定和放炮说明书放炮，导致引燃可燃物而发火。（5）机械摩擦及物体碰撞产生火花引燃可燃物，进而引起火灾。（6）出现明火。主要是由于电气设备性能不良、管理不善，引起电火花，继而引燃可燃物。任何矿井火灾的发生与发展都必须具备三个条件：即可燃物；点火源；燃烧所需要的氧化剂。从引起矿井外因火灾的三个条件来看, 可燃物和氧气供给两个条件是不可能消除。所以防止外因火灾的发生，只有注意引火火源这一个条件，只要杜绝引火火源，就能够防止外因火灾的发生。6 矿井火灾防火与灭火措施6.1 矿井火灾的防火措施根据不同的对象，有不同的措施。具体分为：防止明火的措施井下严禁使用明火和吸烟；井下一般严禁从事电焊，火焊工作。如必须焊接时，要制定专门的措施报批；井口房和通风机附近20 m内，不得有烟火或用火炉取暖。防止电火的措施井下必须采取防爆型或本质安全型电器设备，并做到设备性能完好；严禁使用灯泡取暖和使用电炉。防止炮火的措施使用安全炸药，不准将药卷内的消焰粉倒掉；不准放明炮、糊炮；不准用明火，动力线放炮；炮眼封泥要装满，并使用水泡泥；严格的按照规程规定装药，连线和放炮。预防矿井内因火灾的措施在开采技术方面, 要正确地选择矿井的开拓方式，开采程序，合理布置采区以提高开采有自然发火危险煤层的矿井防火能力，要选择合理的通风方式。6.1.1灌浆防灭火技术灌浆防灭火是将水、浆材按适当的比例混合, 制成一定浓度的浆液, 借助输浆管路送往可能发生自燃的地区, 以防止自燃火灾的发生。其作用: ( 1)浆液中的固体物沉淀, 充填于浮煤缝隙之间, 包裹浮煤, 隔绝氧气与煤体的接触, 杜绝漏风, 防止氧化；( 2)浆液中的水分有助于增加煤的外在水分, 抑制煤的自热氧化发展, 同时有利于自热的煤体散热。6.1.2合理的开拓开采及通风系统合理的开拓系统与开采方法对于防止自燃火灾的发生起着决定性的作用。国内不少矿区通过改革不合理的开拓系统与采煤方法迅速扭转了火灾频频发生的被动局面。从防治自燃火灾角度出发, 对开拓、开采的要求是: ( 1)提高回采率, 减少丢煤即减少或消除自燃的物质基础。( 2)限制或阻止空气流入和渗透至疏松的煤体, 消除自燃的供氧条件。对此, 可从两方面着手, 一是消除漏风通道, 二是减少漏风压差。( 3)使流向可燃物质的漏风, 在数量上限制在不燃风量之下, 在时间上限制在自然发火期以内。6.1.3堵漏与均压防灭火在煤炭氧化的热平衡中, 漏风起到两个方面的作用: ( 1)向煤炭提供氧化所必需的氧气; ( 2)带走氧化生成的热量。一般漏风较小, 主要起到前者的作用, 漏风是造成煤炭自燃的最为关键的原因。均压防灭火就是采用风窗、风机、连通管、调压气室等调压手段, 改变通风系统内的压力分布, 降低漏风通道两端的压差, 减少漏风, 从而达到抑制和熄灭火区的目的。根据矿井井下实施均压技术的区域是否密闭, 均压技术可分为开区均压和闭区均压两种类型。开区均压通常是指在生产工作面建立的均压系统, 其特点是在保证工作面所需通风风量的条件下, 通过实施通风调节, 尽量减少向采空区漏风, 抑制煤的自燃, 防止一氧化碳等有毒气体涌入工作面, 从而保证正常生产的进行。闭区均压是对已经封闭的区域进行均压, 它一方面可以防止封闭区的煤炭自燃, 又可以加速封闭火区的熄灭速度。煤层开采时期火灾防治的第二个重要环节是堵漏, 也就是采取某种技术措施减少或杜绝向煤柱或采空区的漏风,使煤缺氧而不会自燃。值得一提的是,均压防灭火和凝胶防灭火技术,操作都不复杂,具有不污染或少污染环境的优点,所需的投入也不多,技术也不复杂,值得各矿大力应用。6.1.4凝胶防灭火技术凝胶防灭火技术是将基料、添加剂与水按照一定的比例混合, 然后用泵压注到煤层发火部位, 先使注入口附近的火源表面降温, 在泵压和自重的作用下, 混合液体渗入到煤体裂隙和微小空隙中, 在发火部位形成凝胶或胶体, 阻止煤体继续氧化放热, 进而降低煤体内部温度, 从而达到防灭火的目的。6.1.5惰性气体防灭火惰性气体是指不参与燃烧反应的单一或混合性气体, 其中可能含有少量的氧气, 但其含量低于燃烧、爆炸或阴燃的极限值。惰气灭火, 就是利用惰性气体的窒息性, 抑制可燃物的燃烧、爆炸或阴燃的一种方法。惰气灭火也可以降低火区温度, 气体可以穿越冒落区,而且火区惰化使灾区抢救作业安全, 灭火后的火区恢复工作也安全, 设备损坏率小。然而这种灭火的方法,使火完全熄灭所需的时间较长, 而且在注气工艺及作业制度不合理时, 有复燃的可能。因而利用惰气灭火时, 特别要注意复燃的问题。一些资源整合矿井和周边小窑分布较多的矿井, 由于漏风比较严重, 一般不选用该技术进行灭火。单一的惰性气体主要有氮气、二氧化碳和卤代烷类。目前, 矿井灭火常用的惰气是氮气和二氧化碳。惰气源目前的制备的方式有:深冷空分法、碳分子筛变压吸附法和膜分离法等三种, 我国有相当的产品提供矿井选用。另外, 注惰效果主要取决于能否保证惰气质量、合理必需的注入量及其连续性,以及能否辅以强有力的检测技术,否则很难取得理想的效果,各矿必须认识到这一点,不可将注惰作为一项万能的措施,盲目地滥用。6.1,6阻化剂灭火阻化剂防火技术是某些能够抑制煤炭氧化的无机盐类化合物喷洒于采空区或压注入煤体之内, 以抑制或延缓煤炭的氧化, 达到防止自燃的目的。阻化剂附着在煤粒的表面时, 吸收空气中的水分, 在煤的表面形成含水液膜, 从而阻止了煤氧的组合, 起到隔氧的作用, 同时这些吸水性很强的盐类能使煤体长期处于含水潮湿状态, 水在蒸发时吸热降温的作用使煤体在低温氧化过程中温度不能升高, 也起到了抑制煤炭自燃发展的作用。6.1.7 采空区自燃火源探测技术矿井火灾防治的一个难点在于发火点的隐蔽性,尤其是采空区内和煤柱内部的火,很难找到火源点。国际上已经出现一种称之为“临地表岩层浅钻孔气体分析法”完全可用于圈定矿井井下采空区内煤自然发火火源的工艺方法, 只要掌握一定的检测技术手段,具有相当的技术素养,完成并不多的工程量,进行一定程度的技术数据处理,即可取得满意的结果。6.2 矿井火灾的灭火措施6.2.1 隔绝灭火法当井下火灾无法直接灭火或直接灭火无效时, 必须用防火墙封闭火区, 隔绝空气进入火区, 使火熄灭。封闭防火墙分临时性防火墙和永久性防火墙两种。临时性防火墙是用来暂时切断风流, 阻止火势发展的, 建筑方法应该简单迅速, 一般是在建筑地点打几根立柱,立柱上钉木板, 木板上涂黏土、石膏等增加其严密性即成。永久性防火墙是用来长期封闭火区的, 因此应坚固严密, 且有较好的耐压性, 封闭有火灾气体和沼气爆炸危险的火区时, 必须采用防爆防火墙。6.2.2 直