矿井火灾的预防与防治措施

矿井火灾的预防与防治措施

一、矿井火灾的危害

我国56%的矿井开采煤层是易自燃煤层，矿井火灾是一大突出灾害，是煤矿五大自然灾害之一。一是烧毁大量煤炭资源；二是对火灾区采取封闭措施会冻结大量资源，给正常的生产接续、日常的火区封闭管理带来困难，既增加管理成本，又给矿井安全带来隐患；三是煤炭自燃时还会产生大量的造成人员伤亡的有毒有害气体，所放出的大量热量还会恶化井下作业环境；四是在井巷中形成火风压，造成并联井巷的风量及风向的絮乱。对于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，还会引起瓦斯、煤尘爆炸。

近几年，重大火灾事故还时有发生，给国家和企业带来严重的影响。如2002年10月29日，广西南宁市某煤矿发生一起特大电气火灾事故，造成30人死亡。2011年7月6日，山东枣庄市薛城区防备煤矿发生重大火灾事故，造成28人被困。因此，火灾防治工作依然是煤炭企业的一项常抓不懈、重要而艰巨的任务。

二、火灾发生的原因

根据矿井火灾分类，火灾发生的原因分为：

1、外因火灾

外因火灾是指由外来热源或火源引起的矿井火灾。如放炮、电气设备失爆、机械摩擦、瓦斯燃烧或爆炸、电流短路、焊接火花等原因造成的火灾，具有突发性和灾难性。由于有外来热源或火源作用于井下的主要可燃物、井下可燃物气体，如木材、胶带、电缆、油料、CH4

等，导致外因火灾的发生，造成生命和财产的损失。

2、内因火灾

矿井内因火灾主要是指煤炭自燃形成的火灾。煤炭自燃必须具备3个条件：（1）煤炭具有自燃倾向性，并呈破碎状态堆积存在；（2）连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断发展；（3）煤氧化生产的热量大量蓄积，难以及时地散失。而影响煤炭自燃发火的因素有内在因素和外在因素两个方面。内在因素有煤炭的化学成分和煤化程度、煤岩成分、水分、孔隙率、碎度和脆度。外在因素主要有煤层赋存状态和地质构造、采掘与通风条件等。

三、火灾的预防与防治措施

1、矿井火灾的预防

矿内火灾防治是指为了防止井下发生火灾，控制火灾和消除火灾不良后果所施行的技术和工程。“预防为主”是防治矿内火灾的原则。主要有从以下几个方面着手：

（1）从矿井设计、建设到矿井生产过程中都应体现防火要求；

（2）开拓、掘进、回采、通风、煤炭运储、安全用电等环节都应有防火措施；

（3）选择合理的开拓系统、开采方法以及通风系统，对于防止自然火灾的发生起决定性作用；

（4）从防自燃火灾角度出发，对开拓、开采的要求是：

○1最小的煤层暴露面、最大的煤层回采率、最快的回采速度易于隔绝的采空区；

○2对通风系统的要求是通风压差小、漏风少。

（5）加强预测识别煤的自燃倾向性、火灾检测预报；

（6）严格管理可燃物和明火的使用及爆破作业；

（7）加强电气设备维护保养、含量布置消防器材、合理开采易燃煤层；

（8）选用不燃性材料支护，堵塞漏风，制止矿压破坏煤柱；

（9）防止向冒落空间（采空区、煤层巷道高冒顶孔洞或突出孔洞）及煤层裂隙漏风；

（10）限制减少向采空区丢煤；

（11）准确判定火源点位置或范围；

（12）在矿井易发火区域（包括胶带输送机巷），安装烟雾传感器和CO传感器；

（13）严格执行入井人员检身制度，严禁入井人员携带烟草和点火物品入井；

（14）木料场、矸石山距离进风井不得小于80m，木料场距矸石山不得小于50m，井口周边20m内不得由可燃物和火源；

（15）矿井必须设置地面消防池和井下消防管路系统，井上、下必须设置消防材料库，配备足够的消防器材；

（16）井下不准存放汽油、煤油和变压器油，严禁将剩油、废油泼洒在井巷和硐室内；

（17）井下和井口房内从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作，必须制定安全技术措施；

（18）井下工作人员必须熟悉灭火器材的使用方法，并熟悉工作区域内灭火器材的存放地点；

（19）进风口应安设防灭火铁门，井下机电硐室装有向外开的防火铁门；

（20）入井人员要随身携带自救器；

（21）按矿井瓦斯等级，使用规定的安全可靠的炸药和雷管，并严格执行放炮的有关规定；

（22）开采容易自燃和自燃的煤层时，采煤工作面必须采用后退式开采，并根据采取防火措施的煤层自燃发火期，确定开采期限；

（23）回采过程中不得任意留设设计外煤柱和顶煤。采煤工作面采到停采线时，必须采取措施使顶板冒落严实；

（24）开采容易自燃和自燃的煤层时，必须对采空区、突出和冒落孔洞等空隙采取预防性灌浆或全部充填、注惰性气体等措施，编制相应的防灭火设计，防止自燃发火；

（25）采煤工作面回采结束后，必须45天内进行永久性封闭。

2、矿井火灾的防治措施

矿井火灾的防治措施就是使用适宜的器具、材料、设备和设施扑灭或控制火灾。灭火方法有直接直接灭火法、隔绝灭火法和综合灭火法。灭火的任务是安全、迅速、有效地扑灭已发生的火灾。灭火时一般首先用直接灭火，若因火势太大，灭火器材和人员不能直接灭火时，应选用隔绝灭火法将火源封闭于最小范围内或采取措施加速封闭区内的火源熄灭，即选用综合灭火法。直接灭火法使用水、砂、岩粉、

土、泡沫、惰性气体等物质，通过相应设备直接施加于着火物，使其窒息、降温熄灭或者直接挖除着火物，使用与扑灭初起或表面火灾。综合灭火法以封闭漏风通道压差（均压）等措施的灭火方法。因此，我国煤矿火灾防治的措施，总体上说有如下几类。

（1）预防性灌浆

这是一种将水、浆材料按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的区域，以防止自燃火灾的发生，是目前使用比较成功、稳定性好的措施。

○1浆材的选取

浆材应满足以下要求：不含可燃物或助燃性材料；材料粒度直径不能大于2mm，细小粒子（粒度直径小于1mm）要占75%；相对密度为2.4～2.8；塑性指为9～14；胶体混合物占25%～30%；含砂量占25%～30%；易脱水由要具有一定的稳定性；具有能与较少的水混合成泥浆的能力；运输时不堵塞管路或泥浆槽。

○2浆液的制备与运输

不同的泥浆材所采用的泥浆液制备工艺也有所不同。黄泥灌浆系统中泥浆的制备主要有水力取土自然成浆和人工或机械取土制浆。

电厂粉煤灰灌浆系统除包括与黄泥灌浆系统基本相同的系统外，还应包括将电厂粉煤灰运输至使用地，并贮存起来的供灰系统及重组的供水系统等。

利用粉碎矸石灌浆，其工艺比较复杂，不仅应有黄泥灌浆的基本系统，还需要有粉碎矸石用的破碎系统。

○3泥浆材料水比

制备泥浆时，材料与水的体积之比很重要。料水比打，泥浆浓度大，其粘度、稳定性与致密性也越大，包裹遗煤隔离氧气的效果越好，但同时流散范围也较小，灌浆钻孔与输浆管路容易堵塞；料水比过小时，耗水量大，矿井用水量增加，在工作面后方采空区灌浆时容易流出放顶线而恶化工作环境。一般是根据泥浆的输送条件，灌浆方法按照季节不同确定料水比。通常料水比1：2～1：5。

○4泥浆的输送

采用集中灌浆站，泥浆输送是通过副井井筒、总回风道、采空区集中回风巷、工作面回风巷，从地面或大巷的输浆点铺设专用管路担负输浆任务。井筒或大巷内的输浆干管一般用直径为127mm或102mm 的无缝钢管。干管与支管之间设有闸阀控制，而各支管与灌浆钻孔或工作面注浆之间用高压胶管直接相连。

（2）均匀防灭火

均压防灭火是采用通风的方法减少自燃危险区域漏风通道两端的压差，使漏风量趋于零，从而断绝供氧源，起到防灭火作用。具体有：○1调节风窗调压；○2调风机调压；○3风窗、调风机联合调压等。

（3）阻化剂防灭火

煤炭自燃发火时由于煤与空气中的氧气相互作用的结果，阻化剂防灭火时利用海盐生产中的副产物、卤水，即氧化镁在煤的表面喷洒上一层隔离膜，阻止或延缓煤的氧化进程，同时向煤体内压注入到煤体的裂隙中，并盖在煤的外部表面，把煤的外部表面封闭，隔绝氧气。

卤水是一种吸水能力很强的物质，的吸收大量水分覆盖在煤的表面，使煤的自燃发火期能够得到延长。

（4）惰性气体防灭火

目前，在我国惰性气体防灭火主要是氮气，用于综采工作面的防火。氮气制备装置有深冷空分式、膜分离式已试制成功并用于井下。相对来说，更受欢迎的还是井下移动是膜分离设备。

注惰性气体效果主要取决于能否保证惰性气体质量，合理必须的注入量及其连续性，以及辅以强有力的检测技术，是取得理想效果的前提。

（5）凝胶防灭火

凝胶防灭火利用形成凝胶过程时吸热过程，同时胶体内部充满水分子和一部分NH4OH、NaCH，有一小部分NH4OH分解成氨气和水，氧气成气态逸出，由于煤对氨气的吸附，可降低煤对氧的吸附量，从而降低煤与氧的接触几率，使煤的自燃倾向性减弱。成胶过程中还有一个副产物NaCL本身具有阻化性。

（6）堵漏风防灭火

防火时通风的要求是：风流稳定、漏风量少和通风网络中有关区段易于隔绝，因此，为了减少漏风就必须在井下安设通风构筑物（如风窗、风门、防火墙）和辅助通风机，并选择合适位置，若位置不当，则会增大煤柱裂隙或采空区的漏风量，促进自燃。我国近年相继研究和开发适于巷顶高冒堵漏的抗压水泥泡沫和速凝胶堵漏技术和材料，适于巷帮堵漏的水泥浆，高风速凝材料和凝胶堵漏技术与材料，以及

适于采空区堵漏的均压、惰泡和尾矿堵漏等技术成果。

（7）合理布置开拓开采方案及通风系统

煤炭只有处于破碎状态，通风供氧向于蓄热的环境中才能产生自燃现象，因此，在开拓开采的巷道布置及选择采煤方法是就应该充分考虑防灭火要求。在进行开拓开采系统设计及选择采煤方法是应遵循：开采自燃发火严重的厚煤层或近距离煤层群时，可以将运输大巷、回风巷、采空上下山、集中运输平巷和集中回风平巷等服务时间较长的区段巷道应垂直布置，避免因上下分层巷道内错或外错布置时形成的阶梯煤柱内侧造成贮热氧化易燃隅角带，同时可大大减少甚至采煤方法，推行综合机械华采煤是，采用全部陷落法管理顶板；推广无煤柱开采；矿井通风网络结构简单，风网阻力适中（3KPa以下为宜）；主要通风机=与网络匹配；通风设施布置合理；通风压力分布适宜。矿井以中央变分裂式或两翼对角式通风方式为好；采区应采用分区通风。主要通风机运行的工况点位于高效区内。风门、风墙及调节风窗在网络中应安设在使其前方压力升高为后方压力降低的地方，而辅助通风机则相反。大、中型矿井主要通风机压力应保持在3KPa以下，而小型矿井应保持在0.7KPa以下。矿井进风、回风、回风段的阻力宜保持在3：2：5：的比例。