矿井综合防灭火措施.(DOC)

. 金沙县新化乡龙宫煤矿二号井 综合防灭火措施 2017年2月11日综合防灭火措施第一节 矿井火灾预测预报准确地发现煤炭自燃初始阶段的特征，对防止煤层自然发火十分重要。人们利用自然发火形成过程中的特征可以早期发现和预报煤层自然发火，其识别方法有：人体感官的直接感觉；矿内空气成分的分析；测量井下发热体温度预测自然发火；利用束管监测系统或人工取样对重点防火地点进行监测。一、人体感官早期发现矿井火灾人们应用自己的感觉器官（如眼睛、鼻子、皮肤等），来觉察煤炭自燃初期的特征。这是一项传统的办法。（一）视力感觉煤炭氧化自然初期生成水分，往往使巷道内湿度增加，出现雾气或在巷道壁挂有平形水珠；浅部开采时，冬季在地面钻孔或塌陷区处发现冒出水蒸气或冰雪融化的现象。当然井下两股温度不同的风流汇合处也可能有雾气出现。同时透水事故的前兆也会有水珠（但是尖形的）出现。因此，在井发现雾气或水珠时，要结合具体条件加以分析，得到正确的结论。（二）气味感觉煤炭从自热至自燃，氧化产物内有多种碳氟化合物，并产生煤矿油味、汽油味、松节油味或焦油味等气味。经验证明，当人们嗅到 焦油味时，煤炭自燃已经发展到一定的程度了。（三）温度感觉煤炭氧化自燃过程中要放出热量，因此，从该处流出的水和空气的温度较正常时高。（四）疲劳感觉煤炭氧化自燃过程中，从自热到自燃阶段都要放出有害气体（如二氧化碳、一氧化碳等），这些气体能使人头痛、闷热、精神不振、不舒服、有疲劳感觉。当然，生病时也有类似感觉。因此，当井下出现这种现象时，要结合具体情况认真分析，如果是多数人的感觉，那更要提高警惕，查明原因，以防煤层自然发火。当上述征兆发展到较明显的程度时，人的感官是可以识别煤炭早期自燃的。但是，人的感觉总是带有相当大的主观性，同时，人的感觉与人的健康状况和精神状态也有很大关系。因此，人的直接感觉不是早期识别煤炭自燃的可靠方法，所以还必须使用仪器仪表来识别煤炭自燃的发生。二、分析矿井空气成分预报火灾煤炭在氧化过程中，能使附近地区空气中氧的浓度降低、二氧化碳含量增加，并先后出现一氧化碳和其他碳氢化合物。这种矿内空气成分变货摊现象，可以作为判断煤炭氧化自燃的重要标志。一般使用一氧化碳气体作为早期识别煤炭自燃火灾的指标气体。随着早期预测预报技术的发展，也采用碳氢类气体浓度和烯烷比等作为早期识别煤炭自燃火灾的指标气体。现在大多数矿井使用束管监测系统连续监测井下空气成分变化，束管监测系统一般由束管、附件（连接器、粉尘过滤器、水分扑集器、火焰阻止器）、抽气泵、气样选取器、气相色谱分析仪等组成，利用抽气泵将井下测点气体经过束管抽到井上，经气体选取器依次将不同测点的气样送往色谱仪进行分析。其优点为采取气样比较及时，能连续监测，分析数据比较精确可靠，现已成为自然发火早期预报的主要手续之一。当然束管法也有不足之处，当输送井下气体到井上的管路长时，取样时间较长，且管理难度较大，管路易发生漏气、堵塞等情况，影响束管的使用效果。因此，为解决这些问题，束管技术又应用了电信号和光缆传输等新技术，即把抽气泵移到井下，使用传感器测量气体浓度，然后把电信号通过电缆或光缆传输到井上计算机进行实时显示，但在现场实际使用过程中，却反映效果不好，这主要是由于在煤炭早期自燃过程中，产生的指标气体一般浓度较低，而应用电信号和光缆传统等新技术的束管，精度较低，没有发挥使用色谱仪分析气体精确的优点，从而使早期预报失去意义。三、测量井下发热体温度预测自然发火煤炭自然的过程中，在自热期后阶段，由于氧化加剧，产生热量增加，使煤体及其周围温度升高。因此，测量发热体及其周围的温度变化是确定煤炭自然状态的重要参数。（一）直接测温法就是在不破坏现有温度场的情况下，把温度传感器布置煤炭的易自燃区域，如两道一线及采空区，观测自燃温度随时间的变化趋势，从而判断煤炭自然的发展阶段和发展趋势。煤的自然发火，一般经过潜伏期、自热期和燃烧期。潜伏期煤的氧化过程发展缓慢，温度一般不超过70；经过潜伏期之后，煤的氧化速度增加，氧化产生的热量使煤温升高，且升温急剧加速，自热期煤温可达到120150；自热期的发展使煤温上升到着火温度而导致自燃。煤的着火温度因煤种而异，无烟煤为400、烟煤为320-380、褐煤小于 300。而预测预报这一要求选择，即在0150之间。温度传感器的精度要高，并且稳定可靠，达到测温要求。目前，用于煤炭自燃测温的传感器主要有热电偶、铂电阻、半导体传感器等。（二）红外线探测火源红外探测技术的原理：发光物体在发出可见光的同时，还发出一系列不可见的其他电磁波，如红外电磁波等，火源也是如此。在隐蔽地点、当煤自然的条件形成后，煤层温度逐渐增高的同时，其红外辐射场的强度也在逐渐增大。依据红外探测技术的原理研制出来的食品不同于一般的直读式仪器，它不能够直接读出某一测定的温度，只能读出该测点的红外辐射场强度，还必须对根据各探测点的位置和测得的红外场强度画出曲线，并对之进行分析和解释。实践证明，红外探测技术在矿井防灭火中方便适用、准确性较高。它的作用，一是进行防火预测，用该方法可以迅速确定出巷道中的低密度段，即易氧化地段，如果该地段中煤的含硫量高、含挥发分高，煤就会进入低温氧化阶段，这样的地点煤就容易自燃，必须进行防火处理；二是进行隐蔽火源探测，如果掘进巷道或采煤工作面相邻综放面采空区，综放面采空区的端头松散煤体由于暴露时间长，极易发生自燃，用这种方法可以迅速确定高温点的位置。红外探测技术在矿井防灭火中的应用仍处于尝试阶段，技术还不够成熟，目前还不能对火源点距巷道的垂直距离和温度大小进行探测，探测距离也不够远。第二节 外因火灾预防外因火灾的特点是发生突然，来势凶猛，而且发生的时间与地点往往出乎人意料之外，正是这种突发性和意外性常常给人们造成惊慌失措而酿成恶性事故。据统计，重大恶性火灾事故90%以上是由外因火灾所引起的。虽然外因火灾的发火次数约占总发火的25%30%，但是死于外因火灾的人数却占死于火灾总人数的65%。由此可见，外因火灾造成的损失不容忽视。特别是随着采掘机械化和电气化程度的提高，外因火灾的比率也在上升，近年来多电次发生机电气化程度的提高，外因火灾的比率也在上升，近年来多次发生机电硐室、电缆、胶囊输送机和综采设备的火灾事故，给矿井生产造成巨大损失。因此，预防外因火灾的发生，已经成为煤矿防灭火的重大问题，必须给予足够的重视和有效的防治。一、外因火灾预防的分析我因火灾的预防主要从两方面进行，一是防止失控的高温热源；二是尽量采用不燃或耐燃材料支护和不燃或难燃制品，同时防止可燃物大量的积存。煤矿井下失控的高温热源较多，如电器设备过负荷而短路 产生的电弧、电火花，不正确的爆破作业而产生的爆炸火焰，机械设备运转不佳而造成的摩擦火花，物品碰撞引起的冲击火花，违章吸烟，使用电炉、灯泡取暖，烧焊以及瓦斯煤尘爆炸等都能形成外因火灾。二、外因火灾的预防措施预防外因火灾的措施关键是严格遵守煤矿安全规程的有关规定，及时发现外因火灾的初起征兆，并制止其发展。（一）安全设施（1）生产品和在建矿井都必须制止订井上、井下防火措施。矿井的所有地面建筑物、煤堆、矸石山、木料场等处的防火措施和制度，必须符合国家有关防火的各项规定，并符合当地消防部门的要求。（2）木料场、矸石山、炉灰场与进风井的距离不得小于80m。木料场与矸石山的距离不得小于50m。不得将矸石山或炉灰场设在进风井的主导风向上风侧，也不得设在表土10m以内有煤层的地面上和设在有漏风的采空区上方的塌陷范围内。（3）矿井必须设在地面消防水池和井下消防管路系统。井下消防管路系统应每隔100m设置支管和阀门，但在带式输送机巷道中应每隔50m设置支管和阀门。地面的消防水池必须经常保持不少于200m3的水量。如果消防用水同生产、生活用水的水池共用，应有确保消防用水的措施。开采下部水平的矿井，除地面消防水池外，可利用上部水平或生产水平的水仓作为消防水池。（4）矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑，都必须用不燃性材料建筑。对现有生产矿井用可燃性材料建筑的井架和井口房，必须制定防火措施。（5）进风进口应装设防火铁门，防火铁门必须严密并易于关闭，打开时不妨碍提升、运输和人员通行，并应定期维修；如果不设防火铁门，必须有防止烟火进入矿井的安全措施。（二）明火管理（1）井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。暖风道和压入式通风的风硐必须用不燃性材料砌筑，并应至少装设2道防火门。（2）井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场，主要绞车道与主要运输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内，都必须用不燃性材料支护。在井下和井口房，严禁采用可燃性材料搭设临时操作间、休息间。（3）井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。井下和井口房内不得从事电爆、气焊和喷灯焊接等工作。如果必须在井下主要硐室、主要进风井巷和井口房内进行电烛、气焊和喷灯焊接等工作，每次都必须制订安全措施，经矿长批准，由矿长指定专人在场检查和监督，并遵守下列规定：电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的前后两端各10m的井巷范围内，应是不燃性材料支护，并应有供水管路，有专人负责喷水。上述工作地点应至少备有2个灭火器。在井口房、井筒和倾斜巷道内进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须在工作地点的下方用不燃性材料设施接受火星。电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的风流中，瓦斯浓度不得超过0.5%，只有在检查证明作业地点附20m范围内巷道顶部和支护背板后无瓦斯积存时，方可进行作业。电焊、气焊和喷灯焊接等工作完毕后，工作地点应再次用水喷洒，并应有专人在工作地点检查1h，发现异状，立即处理。在有煤（岩）与瓦斯突出的矿井中进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须停止突出危险区内的一切工作。布置在煤层中未采用砌碹或喷浆封闭的井下主要硐室和主要进风大巷中，不得进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作。（4）井下使用的汽油、煤油和变压器必须装入盖严的铁桶内，由专人押送至使用地点，剩余的汽油、煤油和变压器必须运回地面，严禁在井下存放。井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸，必须存放在盖严的铁桶内。用过的棉纱、布头和纸，也必须放在盖严的铁桶内，并由专人定期送到地面处理，不得乱放乱扔。严禁将剩油、废油泼洒在井巷或硐室内。井下清洗风动工具时，必须在专用硐室内进行，并必须使用不燃性和无毒性洗涤剂。（三）消防器材管理（1）必须在井上、下设置消防材料库，并遵守下列规定：井下消防材料应设在井口附近，并有轨道直达井口，但不得设在井口房内。井下消防材料库应设在每一生产水平的井底车场或主要运输大巷中，并应装备消防列车。消防材料库储存的材料、工具的品种和数量应符合有关规定，并定期检查和更换。材料、工具不得挪作他用。（2）井下爆炸材料库、机电设备硐室、检修硐室、材料库、井底车场、使用带式输送机或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中，都应备有灭火器材，其数量、规格和存放地点，应在“矿井灾害预防和处理计划”中确定。所有井下工作人员都必须熟悉灭火器材的使用方法，并熟悉本职工作区域内灭火器材的存放地点。（四）因火灾初起及时发现外因火灾初起及时发现是防止其发展和控制其危害的一个重要措施。随着科学的发展和技术的进步，及时发现外因火灾初起的方法逐渐增多，其主要方法介绍如下：（1）标志气体：外因火灾的早期发现有于迅速地确定它的发生及其所在位置，及时发现外因火灾是根据燃烧的气体产物（CO和CO2）、火焰、红外光等作出判断，一般情况下是采用CO和CO2等气体作为发生火灾的标志气体。（2）温升变色涂料：温升变色涂料是早期发现发热的指示剂， 它的特征是：当涂料覆盖物温度升高超出额定值时即会变色，而当温度下降到正常值时，则又恢复原色。因此，人们应用温升变色涂料的特性，将其涂敷在电机或机械设备的外壳上和容易发热的部位。根据颜色的变化，可以及时发现外因火灾初起的现象，采取有效措施，预防外因火灾发生。（3）火灾检测器：人们利用外因火灾初起时会产生温升、烟雾、烟尘、气体等特性，运用现代科学技术，研制了感温、感烟等火灾检测器，这些检测器可以及时发现初起火灾，进行报警，同时启动灭火装置，将火灾扑灭。第三节 煤炭自燃的预防一、防止煤炭自燃的开采技术措施矿井开排遣系统和采煤方法是影响煤炭自燃的重要因素。因此，在矿井设计、建设以及生产过程中应注意注意选择合理的开拓系统和采煤方法，采取有效的开采技术措施，防止发生煤炭自燃灾害，以保证矿井生产安全、正常地进行。从预防煤炭自燃的角度出发，对开拓、开采方法的要求时：煤层切割量少、煤炭回采率高、工作面推进速度快、采空区容易封闭。为满足上述要求，通常应采取下列技术措施。（一）合理地进行开拓布置1、尽可能采用岩石巷道开采有自燃倾向性的煤层，应尽可能采用岩石巷道布置，以减少煤层切割量，降低自然发火的可能性。对于集中运输和回风巷、采区上山和采区下山等服务年限长的巷道，如果布置在煤层里，一是要留下大量的护巷煤柱，二是煤层受到严重的切割，其后果是增大了煤层与空气接触的暴露面积，而且煤柱容易受压碎裂，自然发火机率必定增加。（二）选择合理的采煤方法长壁式采煤法巷道布置简单，回采率高，有较大的防火安全性，特别是综合机械化的长壁工作面，回采速度快、生产集中、单产高，在相同产量的条件下煤壁暴露的时间短、面积小，对于防止自然发火非常有利。而落垛式、仓贮式、巷道长壁等采煤法掘进巷道多，严重切割煤层，回采率低，漏风大，极易酿成自燃火灾，应避免采用。在合理的采煤法中也应包括合理的管理顶板方法。顶板岩性松软，易冒落，碎胀比大，采用全部陷落法管理顶板对于采易自燃的煤层是较好的，即使在采空区发生了自燃，由于充填密实，其发展和影响范围也是有限的。相反的如果顶板岩层坚硬，冒落块度大，采空区难以充填密实，漏风与浮煤堆积易造成自燃火灾。（三）选择合理的开采顺序合理的开采顺序是：煤层间采用下行式，即先采上煤层，后采下煤层；上山采区先采上区段，后采下区段，下山采区与此相反；区段内先采上区段，后采下区段。而反常规的短期行为往往是先吃“肥肉”，后啃“骨头”，其结果是采区内巷道维护 ，维护管理难度大，采空区漏风严重，并易形成“弧岛”工作面，对防止煤炭自燃发火十分不利。综上所述，选择在对矿井防火有利的开拓系统和采煤方法，是提高矿井防火抗灾能力的有效措施。因此，在煤炭的生产中，无论是设计人员、施工人员，还是生产的管理者，都应有全局观点和长远观点，制定必要的措施，防止煤炭自燃事故的发生。二、阻化剂防火（一）阻化剂及其阻化原理1、阻化剂及其种类阻化剂亦称阻氧剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些盐类物质。煤矿中常用的阻化剂多为无机盐类化合物，如氯化钙（CaCI2）、氯化镁（MgCI2）、氯化铵（NH4C1）、碳酸氢铵（NH4HCO3）和水玻璃（xNa2OySiO2）等。某些工厂的废液及副产品，如酿酒厂的废液、造纸厂的废液、炼镁槽渣和化工厂的硼酸废液等，也常作为阻化剂使用。2、阻化原理阻化剂是一些吸水性很强的无机盐类，这些盐类附着在煤粒的表面上时，能吸收空气中水分，在煤的表面形成含水液膜，从而阻止煤、氧接触，起到隔氧阻化作用；同时， 这些吸水性很强的盐类，使煤体长期处于含水潮湿状态，水分蒸发时的吸热降温作用使煤体在低温氧化过程中的温度不能升高，也抑制 煤炭自热和自燃的发展。另外，煤体外在水分有良好的阻化性能，随着煤的外在水分的增加，阻化效果随着增加。但当煤中水分蒸发，减水到一定限量时，阻化作用停止而转化为催化作用，促进煤的氧化与自燃，当煤体上阻化剂水溶液膜一旦失去了分而破严， 则阻止氧化的作用将停止。由上述可以看出，阻化剂防火实行上是利用和扩大了以水防火的作用。如果离开了水，阻化剂的阻化作用也就没有了。（二）阻化剂的选择经实验室选择试验和现实实践检查，阻化效果好、价格便宜、储运方便的阻化剂有氯化钙和氯化鲜。另外，铝厂的炼镁槽渣、化工厂的氯化镁或硼酸废液以及造纸厂和酿酒厂的废液等，也可以有选择的应用。对于高硫煤，以选用水玻璃作阻化剂最佳，氢氧化钙Ca（OH）2次之。阻化剂的药液浓度此是使用阻化剂防火的一个重要参数，其浓度大小既决定防火效果的好坏，又直接影响着吨煤成本。采用单一的氯化钙或氯化镁作为阻化剂时，20%的阻化剂溶液阻止率较高，防火效果好。所以，阻化剂的药液浓度可控制15%20%之间，最低不要低于10%。实际应用中，还可以将阻化剂掺入泥浆，制成“阻化泥浆”，用于防灭火工作。例如，可在黄泥浆中掺入5%的氯化钙，由灌浆系统将其灌注到井下采空区等处。阻化剂使用数量应考虑遗媒的破碎程度、遗煤量和采煤方法等因素综合确定，并应在防火实践中进行调整，选取合理的用药数值。（三）阻化剂防火工艺阻化剂防火工艺可分为三类：喷洒阳化剂、压注阻化剂、雾化阻化剂。1、喷洒阻化剂喷洒阻化剂，即在采煤工作面向采空区喷酒阻化剂溶液。为此，需建立喷洒系统。喷洒系统分为三种形式：临是性喷洒系统、半永久性喷洒系统和永久性喷洒系统。其中，半永久性喷洒系统用得最多。2、压注阻化剂压注阻化剂，是向可能发生自燃或已经开始氧化发热的煤壁钻孔，通过钻孔向煤壁中压注阻化剂溶液，以控制煤的自燃。3、雾化阻化剂雾化剂化剂，是将阻化剂溶液雾化，然后借助漏风风流将雾化剂阻化剂带到采空区中。其具体方法是，在采煤工作面的进风口处，由漏风风流将阻化剂溶液微粒带入工作面后部采空区，落入采空区遗留的浮煤上，阻止其氧化自燃。阻化剂防火工艺简单、成本低廉，是防灭火的重要技术措施，特别是适用于缺乏黄土和水、灌浆困难的矿区。三、惰性气体防火煤矿利用惰性气体进行防灭火已有很长的发展历史，我国从20世纪80年代初期起，开始对氨气防灭火技术进行研究和试验。目前，已为很多矿井所采用，并取得了可喜的效果。这里所说的惰性气体是指不能助燃也不能燃烧的气体，与化学上的惰气在概念上有所不同。矿井防灭火中常用惰性气体有氨气、二氧化碳和湿式惰气等。由于氨气是空气的主要成分，在空气中所占的体积百分比为79%，且无味、无臭、无毒，与空气易于混合，因此，在防灭火工作中应用最多。（一）惰性气休防灭火原理惰性气体防灭火就是将不能助燃也不能燃绕的惰性气体注人已封闭的或有自燃危险的区域，降低春氧气的浓度，从而使火区中因氧含理不足而将火源熄灭，或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自然。惰性气体防灭火关键是控制火区的氧气含量。对于不同的场合、不同的惰化过程，氧浓度的控制标准出不相同。例如，灭明火时，应使氧气含量小于15%；防止采空区遗煤自燃，氧气含量应小于7%10%。（二）氧气防灭火如上所述，氧气是空气中的主要成分，因此是一种取之不尽、用之不竭的气体。加上它具有无毒、无臭和易于与空气相混和（相对密度接近于1）等优良特性，所以是一种理想的防灭火惰气。根据氧气的状态可将氧气防防灭火和液氧防灭火两种方法。1、气氧防灭火气氧防灭火，即利用上述井下移动式制氧设备生产的氧气，或地而制氧厂制取的、通过管道送入井下的氧气进行防灭火工作。现主要在煤矿应用的制氧技术有膜分离、变压吸附和深冷式等制氧技术，产包量350m3/h1000m3/h。将氧气注入采空区等煤炭可能自燃的区哉，使之惰化而失云自燃特性，称为氧气防火技术；将氧气注入已封闭的火区，使火区惰化、窒息火源者，称为氧气灭火技术。氧气灭火的工艺过程比较简单，通过管路向封闭火区大理灌注氧气即可。下面主要介绍氧气防火的方法和工艺。概据防火工作的实际工资际需要，氧气枋火可针对生产工作面的采空区进行，也可以针对相邻工作面采空区进行。（1）工作面后部采空区注氧。当自然发火的危险主要来自生产工作面的后部采空区时，应该采取向本工作面后部采空区注人氧气的防火方法。对于采用U型通风方式的采煤工作面，应将注氧管道铺设在进风平巷中，注氧释放口开设在后部采空区中的进风平巷一侧，以利用通风压力使氧气流人采空区中，如图29所示。工作面后部采空区的注氧，可以采用连续注氮方式，也可以采用间断注氮方式，应概据注氮强度（流量）和采空区中气体成分变化情况等综合确定并及时调整。在注氮工作的日常管理中，应注意下列问题：注氮数量的多少，要根据采空区中的气体成分进行确定，以距工作面20m处采空区中的氧浓度不大于10%作为确定的标准。如果采空区中CO浓度较高（超过50ppm），或者工作面上CO浓度超限，或出现高温、异味等自燃征兆，都应加大注氮强度和注氮量。利用束管监测系统，合理设置监测传感器，加强对采空区、工作面和回风平面图巷中O2、N2和CO的监测；同时，由瓦斯检查员随时对工作面及其回风平巷中的O2、CO和CH4浓度进行检查，要保证工作面风流中的氧气浓度。若发现工作面上的氧气浓度降低，应暂停注氮或减少注氮强度。注入氮气的纯度应大于97%。注意检查工作面，特别是其回风隅角及回风平巷风流中的瓦斯涌出情况，若发现采空区内大量涌出瓦斯，使风流中瓦斯超限时，可适当降低注氮强度或应用采空区投放瓦斯的方法进行处理。第一次向采空区注氮，或停止注氮后再次注氮时，应先排出注氮管内的空气，避免将空气注入采空区中。注氮管道较长时，更应注意这一问题。通过观测，如不采取有效措施，注入的氮气将顺着进风平巷采空区回风平巷间的漏风通道，大量泄漏到回风平巷中。单位时间内注入氮气的数量赵大，氮气泄漏量越大；工作面两端风压压差越大，氮气汇漏量越大。据抚顺龙风矿观测，氮气泄漏率最高可达54%。因此，必须对主要漏风通道回风平巷和进风平巷进行封堵并加强注氮管理，以减少氮气泄漏。封堵回风平巷和进风平巷可采用喷涂尿醛泡沫的方法。在工作面后部通往采空区的回风平巷和进风平巷中，每前进5m至少应封堵一次。在选定的封者位置挂上秫秸帘子或荆条帘子，用喷枪将尿醛泡沫（尿醛树脂和发泡剂的混合物）均匀喷涂到帘子上即可。经测试，采用这种方法封堵漏风后，氮气泄漏可减少30%40%。