煤矿防灭火安全技术的预防和扑救

煤矿防灭火安全技术的预防和扑救煤矿火灾是矿井五大灾害之一，具有突发性强、蔓延速度快、扑救难度大、人员伤亡风险高等特点。根据行业统计数据，约90%的煤矿火灾属于内因火灾，即煤炭自燃引发，其余为外因火灾。火灾不仅烧毁设备资源，更会产生大量有毒有害气体，导致人员中毒窒息，甚至引发瓦斯煤尘爆炸等次生灾害。因此，建立科学完善的防灭火技术体系，实现有效预防与快速扑救，是保障煤矿安全生产的重中之重。一、煤矿火灾危险性分析与预防体系构建煤矿火灾危险性评估是制定防灭火措施的前提。评估应涵盖煤层自燃倾向性、地质构造、开采方式、通风系统、机电设备配置、人员操作行为等多个维度。根据煤矿安全规程第七百一十条规定，新建矿井或生产矿井延深新水平时，必须对所有煤层的自燃倾向性进行鉴定，鉴定结果作为防灭火设计依据。预防体系构建遵循"预防为主、早期预警、快速响应、综合治理"原则，形成三级防控网络。第一级为源头控制层，通过优化开采设计、减少煤体破碎、控制漏风供氧，从根本上降低自燃风险。第二级为监测预警层，建立束管监测系统、光纤测温系统、人工检测相结合的立体监控网络，实现火灾早期发现。第三级为应急处置层，配备充足的防灭火材料与装备，制定针对性应急预案，确保火灾发生时能够迅速控制火势。体系建设需明确责任分工。矿长为防灭火第一责任人，总工程师负责技术管理，通风部门具体实施日常监测，安监部门监督措施落实。每月至少召开一次防灭火专题会议，分析研判风险，协调解决重大问题。每季度组织一次全系统防灭火专项检查，覆盖所有采掘工作面、密闭区域、机电硐室等重点部位。二、煤层自燃预防关键技术煤层自燃是煤与氧气发生物理吸附、化学吸附、氧化反应，最终引发燃烧的过程。预防核心在于切断供氧条件、降低煤体温度、缩短漏风时间。根据氧化机理，煤温在30至50摄氏度时为低温氧化阶段，50至100摄氏度为加速氧化阶段，超过100摄氏度进入热解阶段，200摄氏度以上即可出现明火。（1）采空区防灭火技术采空区是自燃高发区域，占内因火灾总数的70%以上。预防采取"注浆为主、注氮为辅、均压通风、快速封闭"的综合措施。第一步，采前预注浆。工作面回采前，在底板巷道施工注浆钻孔，间距15至20米，孔深穿透煤层底板0.5米。采用水泥粉煤灰浆液，水灰比控制在1:1至1.5:1，注浆压力0.5至1.5兆帕，单孔注浆量不少于5立方米。浆液填充煤层裂隙，固化后形成隔氧层，有效阻断漏风通道。第二步，随采随注。工作面推进过程中，在支架后方采空区埋设注浆管路，每推进30至50米注浆一次。注浆量根据采空区容积计算，一般每立方米空间注入0.3至0.5立方米浆液。注浆时机选择在工作面停产检修期间，避免浆液影响正常生产。第三步，注氮惰化。对于自燃倾向性等级为Ⅰ类（容易自燃）的煤层，在采空区氧化带注入氮气，使氧气浓度降至7%以下。注氮流量控制在600至1000立方米每小时，注氮口位置距工作面20至40米。氮气纯度不低于97%，通过束管监测系统实时监测采空区气体成分变化。第四步，均压通风调节。在进回风巷设置调压风机或风窗，使采空区内外压差控制在20帕以内，减少漏风量。均压期间每班测定一次风量、风压，发现异常立即调整。（2）巷道煤柱防灭火技术巷道煤柱宽度不足或支护不当易引发自燃。煤柱留设宽度应不小于8米，破碎煤柱必须及时喷浆封闭，喷浆厚度30至50毫米，强度等级不低于C20。对于已出现高温征兆的煤柱，采用钻孔注凝胶处理，钻孔深度3至5米，间距2至3米，凝胶凝固时间控制在30至60秒，有效包裹煤体，隔绝氧气。（3）通风系统优化通风系统不合理是导致采空区漏风的根本原因。必须确保通风网络简单可靠，角联巷道数量控制在总巷道数的5%以内。矿井有效风量率不低于85%，外部漏风率不超过5%。每月测定一次矿井通风阻力，阻力分布应均衡，避免局部阻力过大形成负压区。对于多煤层同时开采的矿井，实行分层独立通风，严禁串联通风。三、外因火灾预防技术措施外因火灾主要由电气设备故障、违章动火作业、皮带摩擦、油脂管理不当等引发。根据行业事故统计，外因火灾虽占比不足10%，但易造成群死群伤，必须严加防范。（1）电气火灾预防井下电气设备必须选用矿用防爆型，防爆合格率100%。电缆敷设符合规程要求，高压电缆之间、低压电缆之间间距不小于50毫米，电缆与风管、水管间距不小于300毫米。电缆接头采用冷补或热补工艺，严禁明接头、鸡爪子、羊尾巴。电气设备保护装置齐全可靠，过流保护整定值每半年校验一次，接地电阻每季度测试一次，接地电阻值不超过2欧姆。变电所、配电点配备灭火器材，干粉灭火器每50平方米配置1具，砂箱容量不少于0.2立方米。电气设备周围5米范围内严禁堆放可燃物。检修电气设备前必须停电、验电、放电，悬挂"有人工作，禁止合闸"警示牌。（2）皮带运输系统防火皮带机头、机尾安装烟雾传感器和温度传感器，温度超过70摄氏度自动停机。皮带采用阻燃抗静电型，阻燃性能符合MT914标准。皮带巷每50米安装一组自动洒水装置，覆盖皮带全断面。托辊完好率不低于95%，防止皮带跑偏摩擦起火。皮带巷风速控制在0.5至1.5米每秒，及时清理浮煤，巷道内煤尘浓度不超过10克每立方米。（3）动火作业管理井下严禁使用电焊、气焊等明火作业，特殊情况必须制定专项安全技术措施，经矿长批准。动火前检测作业点20米范围内瓦斯浓度，低于0.5%方可作业。作业现场配备2具以上灭火器和0.5立方米砂子，安排专职瓦检员和安监员现场监护。作业结束后持续观察1小时，确认无火种遗留。（4）油脂管理井下使用的润滑油、液压油等可燃性油脂必须装入专用铁桶，密封运输，存放在专用硐室。硐室配备灭火器材和沙箱，储量不超过3天用量。废弃油脂及时回收升井，严禁随意倾倒。设备漏油必须及时处理，防止油脂渗入煤体引发自燃。四、火灾早期监测预警技术早期发现是火灾有效控制的关键。监测预警系统应实现连续自动监测、智能分析判断、分级预警响应。（1）束管监测系统在采空区、密闭区、高冒区等关键部位埋设束管，采样点间距不超过50米。系统每2小时自动采样分析一次，监测指标包括氧气、一氧化碳、乙烯、乙炔、温度等。一氧化碳浓度超过24百万分之一（ppm）且持续上升，或出现乙烯（浓度超过0.5ppm），判定为自燃征兆。系统数据保存不少于1年，实现趋势分析。（2）光纤测温系统沿巷道顶板、采空区埋设分布式光纤，实时监测温度场变化。光纤测温精度±1摄氏度，定位精度±1米。当监测点温度超过40摄氏度或温升速率超过2摄氏度每天，系统自动报警。光纤每季度标定一次，确保数据准确。（3）人工检测瓦斯检查员每班使用便携式一氧化碳检测仪和红外测温仪，对采空区密闭、高冒区、煤柱等易自燃地点巡查一次。一氧化碳浓度超过24ppm或煤壁温度超过30摄氏度，立即汇报并采取措施。检测数据填写专用记录本，存档备查。（4）智能预警平台整合束管监测、光纤测温、人工检测数据，建立火灾预警模型。平台设置蓝色、黄色、橙色、红色四级预警。蓝色预警：一氧化碳浓度24至50ppm；黄色预警：50至100ppm或出现乙烯；橙色预警：100至200ppm或温度超过50摄氏度；红色预警：超过200ppm或温度超过80摄氏度。不同级别对应不同响应程序，实现精准防控。五、火灾扑救技术与装备应用火灾扑救遵循"先控制、后消灭，救人第一"原则，根据火灾类型、规模、位置选择合适技术。（1）直接灭火法适用于初期火灾，火势较小、范围局限、瓦斯浓度低于1%的情况。第一步，使用灭火器。干粉灭火器对准火焰根部喷射，距离2至3米。二氧化碳灭火器用于电气火灾，防止冻伤。灭火器压力表指针在绿色区域为有效，每月检查一次。第二步，覆盖灭火。用砂子、岩粉直接覆盖燃烧物，隔绝氧气。砂子湿度控制在5%至8%，覆盖厚度不少于100毫米。对于油类火灾，严禁用水扑救，必须用砂子覆盖。第三步，水灭火。在确认瓦斯浓度低于1%且无电气设备情况下，可用高压水枪灭火。水压控制在0.5至1.0兆帕，水枪距火源5至10米，呈扇形喷射，避免直冲击落煤体扩大火势。（2）隔绝灭火法当火势较大、直接灭火无效或危及人员安全时，采用隔绝灭火。在火区进回风侧快速构筑密闭墙，切断供氧，使火灾窒息熄灭。密闭墙分为临时密闭和永久密闭。临时密闭用木板、风筒布快速封闭，厚度不小于200毫米，48小时内完成。永久密闭采用料石、混凝土砌筑，墙体厚度不小于500毫米，掏槽深度见硬帮硬底不小于300毫米。密闭墙设观测孔、注浆孔、放水孔，便于后期监测和灭火。构筑密闭墙时，在进风侧安装局部通风机，保持墙外风流稳定。墙体凝固后，向火区注入氮气或二氧化碳，加速窒息。注氮量按火区容积计算，每立方米注入0.5至1.0立方米惰性气体，使氧气浓度降至5%以下。（3）均压灭火法通过调节通风系统，降低火区内外压差，减少漏风供氧，抑制火势发展。在火区进回风侧设置调压风机或风窗，使火区处于均压状态。均压期间，每2小时测定一次火区风量、风压、气体成分，发现异常立即停止均压，采取其他措施。（4）泡沫灭火技术对于巷道、硐室火灾，可采用高倍数泡沫灭火。泡沫倍数300至500倍，发泡量200至400立方米每小时。泡沫覆盖火区后，体积膨胀，隔绝氧气，同时吸收热量降温。泡沫稳定时间不少于30分钟，灭火效率比水高5至10倍。使用时，在火区上风侧布置发泡机，用导泡筒将泡沫导入火区。（5）装备配置标准每个采掘工作面配置干粉灭火器4具、砂箱2个（每个0.2立方米）、消防锹4把。皮带机头配置自动洒水装置和烟雾传感器。矿井建立防灭火材料库，储备注浆材料100吨、氮气发生器2台、泡沫灭火装置1套、便携式气体检测仪10台。所有装备每月检查维护一次，确保完好备用。六、应急处置与救援组织火灾应急处置考验矿井综合应急能力，必须做到响应迅速、指挥有序、救援有效。（1）应急预案编制预案涵盖火灾风险分析、应急组织机构、预警报告程序、应急响应分级、现场处置措施、应急保障等内容。预案每半年演练一次，演练后评估修订。火灾应急响应分为三级：一级响应（重大火灾，需外部救援）、二级响应（较大火灾，矿井自救）、三级响应（一般火灾，现场处置）。（2）应急指挥体系成立应急救援指挥部，总指挥由矿长担任，副总指挥由总工程师、安全矿长担任。下设技术组、抢险组、医疗组、后勤组。火灾发生后，总指挥在5分钟内到达调度指挥中心，启动预案，下达指令。技术组负责分析火情，制定灭火方案；抢险组负责现场灭火、人员搜救；医疗组负责伤员救治；后勤组负责物资供应、通讯保障。（3）人员撤离与搜救火灾发生后，现场人员立即佩戴自救器，沿避灾路线撤离。避灾路线设置明显标识，每100米设置应急照明和通讯电话。撤离时，弯腰低姿，用湿毛巾捂住口鼻，避免吸入有毒烟气。对于被困人员，救援队伍携带正压氧气呼吸器、生命探测仪、热成像仪搜救。正压氧气呼吸器使用时间不少于4小时，救援队伍每30分钟与指挥部联络一次。（4）现场通讯保障矿井建立应急通讯系统，调度指挥中心与井下各采掘工作面、硐室、避难硐室实现有线通讯全覆盖。同时配备无线通讯基站，通讯半径不小于500米。火灾发生后，通讯系统优先保障应急使用，其他非必要通讯暂时中断。（5）应急物资储备矿井建立三级应急物资储备体系。一级物资库位于地面，储备大型灭火装备、医疗救护设备、通讯器材；二级物资库位于井底车场，储备灭火器、砂子、呼吸器等；三级物资库位于采区，储备自救器、便携仪、急救包。物资每季度盘点补充，确保数量充足、质量可靠。七、典型事故案例与经验总结分析典型事故案例，总结教训，对提升防灭火水平具有重要借鉴意义。某矿采空区自燃事故。该矿开采Ⅰ类容易自燃煤层，工作面回采结束后45天未封闭，采空区遗煤氧化自燃。初期束管监测到一氧化碳浓度30ppm，未引起重视。一周后浓度升至150ppm，出现乙烯，此时采空区已出现明火。采取注氮灭火，因密闭不严，氮气泄漏，效果不佳。最终封闭火区，造成工作面设备全部损失，停产3个月。事故教训：一是封闭不及时，工作面回采结束后30天内必须永久封闭；二是监测预警不重视，一氧化碳持续上升未采取有效措施；三是灭火技术选择不当，密闭质量差导致注氮失败。改进措施：建立工作面回采结束快速封闭机制，制定一氧化碳浓度50ppm以上强制处置规定，加强密闭墙施工质量验收。另一矿皮带摩擦起火事故。皮带机头滚筒轴承损坏，摩擦产生高温，引燃皮带。烟雾传感器故障未报警，现场人员发现烟雾时，火势已蔓延5米。现场人员立即停机、断电，用灭火器灭火，同时报告调度。由于火势较小，3分钟内扑灭，未造成人员伤亡。成功经验：一是现场人员应急处置得当，发现火情立即采取停机断电措施；二是灭火器材配置合理，能够及时取用；三是报告及时，调度指挥中心迅速启动应急预案。关键要素：日常设备维护到位，传感器定期校验，人