一、矿井火灾的危害

矿井火灾是煤矿安全生产的重大灾害之一。

矿井火灾的危害主要表现在以下几个方面:

(1)造成人员伤亡。矿井火灾所产生的高温气体、辐射热直接烧伤造成人员伤亡同时,矿井发生火灾时往往产生大量有毒有害气体,尤其一氧化碳,它在浓度很低时就具有毒性,据统计,在矿井火灾事故中,遇难人员90%以上是一氧化碳中毒死亡,这也是矿井火灾造成重特大恶性事故的主要原因。

(2)引起瓦斯、煤尘爆炸。尤其在高瓦斯和具有煤尘爆炸危险的矿井中,井下一旦发生火灾,则有了高温引爆火源,如果遇有瓦斯积聚或煤尘飞扬与堆积,就会发生爆炸事故。

(3)造成经济损失。矿井火灾造成经济的损失,一是直接损失,如在矿井火灾过程中直接烧毁的物质、器材、设施、设备,导致停产成减产二是间接损失如因封闭火区冻结大量可采煤量,以及遇难人员丧葬费、家属抚恤金、伤残人员医疗费等。

二、矿井火灾的预防

发生在地面或矿内的火灾,按其发生的原因,分为外因火灾和内因火灾。

()外因火灾的预防

外因火灾,就是某种外在高温热源引起可燃物着火的火灾矿井井下如使用明火照明、电焊、气焊、火炉、电炉等,煤矿的瓦斯爆炸、爆破违犯规程、电气设备安装犯错误和运转不良,如电动机、电煤钻损坏或过负荷、变压器油着火、电缆的“鸡爪于”、“羊尾巴”、明接头、明刀闸开关等,都可引起外因火灾。这种火灾的发生一般都比较突然预防外因火灾关键是严格遵守《煤矿安全规程》的有关规定及外因火灾初起征兆的及时发现,井制止其发展。

(1)选用不燃性材料。《煤矿安全规程》第二百一十七条明确规定:新建矿井的永久井架和井口房、以并口为中心的联合建筑,必须用不燃性材料建筑。”《煤矿安全规程》第二百二十条明确要求:“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,并下机电设备室,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。”

(2)严禁明火取暖、施工。《煤矿安全规程》二百二十条严格要求:“井口房和通风机房附近20m内,不得有烟火成用火炉取暖。”《煤矿安全规程》第二百二十二条明确指出:“井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。”另外在此条中对井下从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作还作出了一系列的安全规定

(3)严控堆放易燃物品。《煤矿安全规程》二百二十四条规定:“井下使用的汽油、煤油和变压器油必须装入盖严的铁桶内,由专人押运送至使用地点。剩余的汽油、煤油和变压器油必须运回地面,严禁在井下存放井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等,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。”

除此以外,在《煤矿安全规程》的其他章节,从防止外因火灾出发也作了一些规定。如:

总则”部分第十条中明确规定:“井人员严禁携带烟草和点火物品,严禁穿化纤衣服。”“开”、“通风和瓦斯、粉尘防治”、“煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出防治”、“爆炸材料和井下爆破”、“运输、提升和空气压缩机”、“电气”等章中都列有防止外因火灾的有关规定。

(4)设置消防材料库。《煤矿安全规程》第二百二十五条要求:“井上下必须设置消防材料库”并要求:井上消防材料库应设在井口附近,并有轨道直达井口,但不得设在井口房内;而井下消防材料库应设在每一个生产水平的井底车场或主要运输大巷中;同时,保证消防材料库储存足够品种和数量的材料、工具;定期检查、更换,及时补齐因处理事放所消耗的材料和损坏的工具。

(5)设置消防水池及消防水管路系统。用水灭火是一种比较方便、经济而且有效的方法因此,《煤矿安全规程》第二百一十八条规定:“矿井必须设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,但在带式输送机的巷道中,应每隔50m设置支管和阀门。地面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、生活用水共用同一水油,应有确保消防用水的措施。”此外,该条还规定:“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油。”

(6)设置灭火器存放点。井下一些特殊硐室和一些重要的地方,均为要害部门,消防工作尤为重要。《煤矿安全规程》第二百二十六条规定:下爆炸材料库、机电设备室、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,应备有灭火器材。其数量、规格和存放地点,在灾害预防和处理计划中确定。面且,此条还规定:“井下工作人员必须熟悉火火器材的使用方法,井熟悉本职工作区域内灭火器材的存放地点。”

(7)设置防火门。防止地面火灾传人井下《煤矿安全规程》第二百一十九条规定:“进风井口应装设防火铁门……,如果不设防火铁门,必须有防止烟火进入矿井的安全措施。”同时,此条规程还规定:“防火铁门必须严密并易于关闭,打开时不妨碍提升、运输和入员通行,井应定期维修。”

对上述装设的防火材料器材和设施,必须严格管理,保证需要时能发挥作用。《煤矿安全规程》第二百二十七条规定:“每季度应对井上、下消防管道系统,防火门,消防材料库和消防器材的设置情况进行1次检查,发现问题,及时解决。”

(二)内因火灾的预防

内因火灾(也叫自燃火灾),是煤炭、硫化矿或其他可燃物自身受到某些作用发生化学和物理变化面引起的火灾。这种火灾大都发生在以下地点:

(1)煤矿和硫化矿主要发生在采空区、巷道和室两侧的矿柱和冒顶处;

(2)煤矿主要是巷道堆积的浮煤或局部冒顶、片帮处;

(3)一般金属矿主要发生在井筒、井底车场和硐室;

(4)煤矿的地面老窑、旧井连通处。

预防煤层自然发火的技术措施,可以渗透到煤矿生产的各个环节,归纳起来,主要包括:

(1)正确选择开拓、开采方法。开采有自燃危险的煤层(特别是厚煤层)时,不正确的开拓、开采方法可以引起大量的煤炭自燃火灾,严重地影响煤炭生产的发展。

为防止煤自燃火灾,对于开拓、开采的要求是煤层切割量小、回采率高、回采速度快、采空区易于隔绝。

①采用集中岩巷和减少采区的切割量。统计资料表明,有些矿井60%~70%的自燃火

灾发生在受压破裂的煤柱或煤壁内。因此应尽可能采用集中岩巷布置采区内尽量少开辅助性巷道。总之,由于少留煤柱,少切割煤层和采空区易于封闭,自燃火灾的危险性就比较小。

②选择合理的采煤方法,高落式、房柱式等老的采煤方法回采率很低,采空区遗留大量的碎煤,掘进巷道多,漏风大,难以隔绝。开采易于自燃的煤层时,选用这种采煤方法是十分危险的。

壁式采煤法回采率高,巷道布置比较简单。验证明,薄煤层采用这种采煤方法,很少发生自然发火。

回采中厚煤层和厚煤层采用倾斜分层和水平分层人工假顶采煤法,辅以预防性黄泥灌浆,是能够做到防止自燃的。

水力采煤效率高,速度快,采完一个采区后能及时隔绝封闭,有利于防止自燃。

顶板管理方法对煤柱、煤壁的完整性和采空区的漏风量有很大影响合理的技术措施定要和良好的组织管理工作相结合,才能收到预期的效果。

③对有自然发火倾向的煤层,应采用由上而下的开采顺序,后退式回采,采用前进式回采方式,必须有防灭火专门设计和安全技术措施采用回采率高回采速度快、采空区易封闭的采煤方法,既可以提高煤炭产量,又可以在空间上和时间上减少煤炭的氧化作用。

(2)防止漏风。矿井通风网路中漏风的数量与方向往往是煤炭自燃发展过程转化的决定性因素同一自燃煤层中不同分层的工作面之间必须保持足够的超前距离,以免采空区之间漏风。防火对于通风的要求是:风流稳定漏风量小和退风网路中的有关区段易于隔绝。

(3)预防性灌浆。解放以来我国煤矿广泛采用的预防自燃火灾的措施是预防性灌浆,也就是将黄土、沙子,水等按一定比例配合制成泥浆,利用高度差或泥浆泵送到采空区等可能发生自燃火灾的地点。

(4)注洒阻化剂防火。它是采用一种或几种化学物质的溶液或乳油液灌注到采空区、煤柱裂隙等易于自燃的地点,降低煤的氧化能力阻止煤的氧化进程这种方法对缺土缺水矿区的防灭火有重要的现实意义。

(5)采空区注氮灭火抑制自燃。向发火区或发火危险区注液氮或气氮情化该区域内的空气,使氧浓度明显降低,抑制自燃。

(6)实行均压措施防止自燃。即通过调压方法使易发火区域的两侧风压趋近于零或减少到最低限度,以减弱向发火危险区漏风供氧条件均压防灭火方法是所有措施中最为经济的。

(7)及时封闭可能发火的区域。当采煤工作面采至停采线或工作面遇断层等,工作面搬家后对采空区的进风巷和回风巷要及时封闭,断绝供氧条件。对已报废或暂时不用的、与其他巷道有漏风联系的巷道,也应及时进行封闭。

三、矿井灭火的措施

()《煤矿安全规程》有关井下直接灭火的规定

《煤矿安全规程》第二百四十四条规定:“任何人发现井下火灾时,应视火灾性质灾区通风和瓦斯情况,立即采取一切可能的方法直接灭火,控制火势,并迅速报告矿调度室。”在现场的区(队)班(组)长应依照矿井灾害预防和处理计划的规定,将所有可能受火灾威胁地区(火灾瓦斯流经的地区、由于火风压造成火灾瓦斯逆流的地区以及可能发生爆炸的地区等)的人员撤离危险区域,并组织人员利用现场的一切工具和器材进行灭火。电气设备着火时,应首先切断电源。在电源切断前,只准使用不导电的灭火器材进行灭火。“矿调度室在接到井下火灾报告后,应立即按灾害预防和处理计划通知有关人员组织抢救灾区人员和实施灭火工作。

在抢救人员和灭火工作时,必须指定专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘其他有害气体和风流的变化,还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。

(二)井下直接灭火时的安全技术措施

(1)用水灭火时应先灭外围后灭火源,水量不足时禁止向高温火源直接用水灭火用水灭火时应注意防止发生水煤气爆炸。

(2)采用直接挖除火源方法灭火时,必须符合以下条件:

①火源范围小,且能直接达到火源

②可燃物温度降至70C以下,且无复燃或引燃其他物质的危险;

③无瓦斯或火灾气体爆炸危险;

④风流稳定,无一氧化碳等中毒危险;

⑤需要放炮处理时,炮眼内温度不超过40C

⑥挖出的炽燃物有条件时应用水浇灭,混以惰性物质(岩粉、砂土)保证运输过程无复燃危险。

(3)直接灭火时应采取保证井下风流方向稳定的措施稳定风流的常用方法有:

①在火源的排风侧设水幕(特别是倾斜巷道内必须设水幕)以降低火烟温度和避免形成火风压,水幕长度一般不小于10m;

②在低瓦斯矿井中,在火源进风侧张挂风障、建筑稳流防火墙、关闭防火门,以减少火灾烟气发生量;

③保证主要通风机风机工况稳定

④火源如在角联巷道中,应设法改变其邻近巷道的网络结构,使火灾巷道变为并联巷道;

⑤保证火源回风流通畅。

(4)及时向火火救灾指挥部汇报现场灭火救灾情况;根据火情发展变化,独立采取应急措施时,应向总指挥报告。

(5)当井下火灾无法直接灭火或直接灭火无效时,必须采取封闭措施,隔绝火区。

(三)封闭火区

封闭火区,就是把人风侧和回风侧所有通向火区的巷道予以封闭隔离火区。

在确保安全的前提下,应尽量缩小封闭范围火区范围越小封闭得越严密维持燃烧的氧越少,火熄灭的就越快,就能为封闭后进一步采取灭火措施创造有利条件。

封闭时应采取在火源的“进、回风侧同时封闭”措施;不具备同时封闭的条件时,可以采用“先进后回”的封闭顺序,一般不得采用“回后进”的封闭顺序在封闭有火灾气体和瓦斯爆炸危险的火区时,必须采取设防爆墙的保护措施,在封闭过程中,设专人每隔10min检查一次进、回风流中的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳和氧的含量,判别其爆炸危险性,并根据具体情况采取风量调节和充注惰性气体的措施,火灾气体失去爆炸性;无有效防爆措施时,必须将全部人员撤至安全地带。

封闭隔绝火区后的灭火可采取充填和灌浆灭火方法、充惰性气体的灭火方法、阻化剂防火方法和均压灭火方法。

四、火区的启封

井下火灾无法直接扑灭而予以封闭的区域,称为火区。

(一)火区启封

火区启封之前,必须进行连续取样分析,在符合《煤矿安全规程》规定的以下条件后才能认为火区已熄灭。

(1)火区内的空气温度下降到30C以下,或与火灾发生前该区的日常空气温度相同;

(2)火区内的空气中的氧气浓度降到5.0%以下;

(3)火区内空气中不含有一氧化碳或封闭期间内一氧化碳浓度逐渐下降,井稳定在0.001%以下;

(4)火区的出水温度低于25C,或与火区发生前该区的日常出水温度相同;

(5)上述四项指标持续稳定的时间在1个月以上。

(二)火区注销报告

由矿长或矿总工程师组织有关部门鉴定确认火区已经熄灭后应提出火区注销报告,井报局总工程师批准。火区注销报告应包括以下内容:

(1)火区基本情况;

(2)火区总结(包括灭火过程、灭火费用和灭火效果等);

(3)火区注销依据与鉴定结果;

(4)附图

(三)启封已注销的火区

启封已注销的火区必须编制启封计划和安全措施并报局总工程师批准启封计划和安全措施应包括以下内容:

(1)火区基本情况与灭火、注销情况;

(2)火区侦察顺序及防火墙启封顺序;

(3)启封时防止入员中毒、防止火区复燃和防止爆炸的通风安全措施;

(4)附图。

火区启封必须由矿山救护队进行必须采用锁风方法启封,发现有复燃现象时,必须立即停止启封,重新封闭。

救护队员进人火区后应仔细记载火区破坏情况和支护情况。

启封后3d内必须由矿山救护队每班进行检查测定和取样分析气体成分确认火区完全熄灭,通风情况正常后才能转人恢复生产工作。

(四)编写启封总结报告

火区启封后应进行启封总结,编写启封报告,其内容应包括以下内容:

(1)启封经过;

(2)火区火源位置及发火原因分析;

(3)火区破坏情况及火灾后果分析;

(4)经验与教训。

(五)在火区相邻区域进行采掘工作时的规定

(1)在火区同一煤层、同一水平的相邻区域进行采掘工作时,必须留有足够宽度的煤柱,以隔离火区,并编制专门设计,报局总工程师批准。

(2)火区同一煤层的下部小阶段或下部水平,一般不得进行回采。但当煤层倾角小于35°,且在火区下部留有足够高度的煤柱、能有效隔离火区时,必须编制专门设计,并报局总工程师批准后方可进行回采。在火区下部小阶段掘进时,必须有防止冒透火区的安全措施。

(3)在火区下方的邻近煤层中进行回采时,必须在有保证回采后不影响火区灭火工作时和保证灾区对回采工作没有威胁的措施,并编制专门设计,报局总工程师批准的情况下,方可进行回采。

(六)老火区的管理

井田范围内遗留的老火区和小煤窑火区均应予以封闭,按火区加以管理。