礦井火災危害分析報告及其防治技術(shù)

1、實用文檔礦井火災危害分析及其防治技術(shù)安全072 孫博摘要：礦井火災是威脅煤礦安全生產(chǎn)、危害職工生命安全的五 大災害之一。通過分析礦井火災發(fā)生的基本要素、 礦井火災的分 類和礦井火災的危害等，從外因火災防治和自然發(fā)火防治兩個 方面提出了防治礦井火災的技術(shù)途徑。礦井瓦斯燃燒事故破壞性 強，一旦發(fā)生難以撲救，而且易發(fā)展擴大為更大的火災，甚至引 發(fā)爆炸，造成這一后果的主要原因是由其災害特點所決定的，對 災害特點的分析必將有助于針對此類事故的防治理論及方法的 研究。關(guān)鍵詞：礦井；火災;危害；防治1、礦井火災礦井火災又叫礦內(nèi)火災或井下火災。是指發(fā)生在煤礦井下巷道、工作面、碉室、采空區(qū)等地點的火災。能夠波及

2、和威脅井下安全的地面火災，也屬礦井火災。礦井火災一旦發(fā)生，輕則影響安全生產(chǎn)，重則燒毀煤炭資源和物資設備，造成人員傷亡，甚至引發(fā)瓦斯、 煤 塵爆炸。發(fā)生在礦井井下或地面，威脅到井下安全生產(chǎn)，造成損失的 非控制燃燒均為礦井火災。如地面井口房、通風機房失火或井下輸送帶著火、 煤炭自燃等都是非控制燃燒。煤礦井下瓦斯燃燒事故頻發(fā)并易發(fā)展成為大范圍火災，在一定條實用文檔件下能夠轉(zhuǎn)化為高強度的瓦斯爆炸，嚴重威脅井下工作人員和煤礦財 產(chǎn)安全 通過對大量瓦斯燃燒事故案例的分析與總結(jié)，結(jié)合可燃氣體 燃燒基本原理、瓦斯流體動力學理論、煤礦火災熱動力學原理以及 礦井火災防治技術(shù)相關(guān)知識，從發(fā)生條件發(fā)展過程應急處理手段

3、與瓦 斯爆炸事故的轉(zhuǎn)化等幾個方面分析了礦井瓦斯燃燒事故的災害特點 從而為開展針對此類事故的防治理論及方法研究提供參考與借鑒。2、礦井火災的分類1）根據(jù)不同引火熱源，礦井火災可分為外因火災和內(nèi)因火災。外因火災是由于外部熱源引起的火災。 煤礦常見的外部熱源有電 能熱源、摩擦熱、各種明火（如液壓聯(lián)軸器噴油著火、 吸煙、焊 接火花）等，多發(fā)生在井筒、 井底車場、石門及其他有機電設備的 巷道內(nèi)。內(nèi)因火災是由于煤炭等易燃物質(zhì)在空氣中氧化發(fā)熱并積聚熱 量而引起的火災。它不存在外部引燃的問題 ，因此，又稱自燃火災。 自燃火災多發(fā)生在采空區(qū)，特別是丟煤多而未封閉或封閉不嚴的采 空區(qū)、巷道兩側(cè)煤柱內(nèi)及煤巷掘進冒高

4、處等。2）根據(jù)不同發(fā)火地點，礦井火災分為井筒火災、巷道火災、采煤 工作面火災、煤柱火災、采空區(qū)火災和碉室火災。3）根據(jù)不同燃燒物，礦井火災可分為機電設備火災、火藥燃燒火 災、油料火災、坑木火災、瓦斯燃燒火災和煤炭自燃火災。3、煤礦礦井產(chǎn)生火災的原因礦井火災事故主要有外因火災（外源火災）、內(nèi)因火災（自燃火 災）。和所有的物質(zhì)燃燒一樣，導致礦井火災發(fā)生的三個基本要素為：實用文檔熱源、可燃物和空氣。1)熱源。具有一定溫度和足夠熱量的熱源才能引起火災。 煤的自 燃、瓦斯或煤塵爆炸、放炮作業(yè)、機械摩擦、電流短路、吸煙、電(氣) 焊以及其他明火等都可能成為引火的熱源。2)可燃物。煤本身就是一種普遍存在的大

5、量的可燃物。另外 ， 坑木、各類機電設備、 各種油料、炸藥等都具有可燃性。3)空氣。燃燒就是劇烈的氧化現(xiàn)象。實驗證明 ，在氧濃度為3% 的空氣環(huán)境里，燃燒不能維持；空氣中的氧濃度在12%以下，瓦斯就 失去爆炸性；空氣中氧濃度在14%以下，蠟燭就要熄滅?；馂牡娜齻€ 要素必須同時存在，且達到一定的數(shù)量，才能引起礦井火災，缺少 任何一個要素，礦井火災就不可能發(fā)生、外因火災產(chǎn)生的主要原因(1)存在明火。井下工作人員吸煙，帶火種,(如火柴、打火機) 等下井，電焊，氧焊，噴燈焊，使用電爐，燈泡取暖等。(2)出現(xiàn)明火。主要是由于電氣設備性能不良，管理不善，引 起電火花，繼而引燃可燃物。(3)放炮火焰。不按放

6、炮規(guī)定和放炮說明書放炮，導致引燃可 燃物而發(fā)火。(4)瓦斯、煤塵爆炸引起火災。(5)機械摩擦及物體碰撞產(chǎn)生火花引燃可燃物，進而引起火災。(6)地面火引入井下引起的火災。發(fā)生內(nèi)因火災的原因?qū)嵱梦臋n(1)有易自燃的煤炭存在。(2)有含氧量較高的空氣流過。(3)風速適當，煤氧化生成的熱量能不斷積聚。魔切)、 (海施場)用*2煤巷自燃場流固熱耦合循環(huán)Fig3-2 The Coupled ALSH Circle In the Fidd of CoaJPillar Spontaneous Combiution上面的3個必備條件同時存在且保持一定時間，才會發(fā)生內(nèi)因火 災。4、礦井火災的危害內(nèi)因火災的危害內(nèi)因

7、火災多發(fā)生于采空區(qū)和“三線二巷”(切眼線、停采線、 煤柱線、 運輸巷、回風巷)，以及輸送機尾、 溜煤眼、 斷層破碎 帶等處。空氣進入破碎煤體，煤中固定碳被氧化放出熱量，煤體積熱發(fā)生隱燃，經(jīng)潛伏期、形成火災。同時產(chǎn)生大量的一氧化碳等有 毒、有害氣體，甚至引起瓦斯或煤塵爆炸，以致造成人員重大傷亡和實用文檔財產(chǎn)損失，對礦井安全生產(chǎn)造成嚴重威脅。外因火災的危害發(fā)生外因火災可燒壞廠房、設備、設施和支架燒傷人員，火災還 能產(chǎn)生大量有毒、有害氣體，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，在一定的條 件下，火災也可引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸，造成重大災害。礦井火災的發(fā) 生具有嚴重的危害性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）人員傷亡。當煤礦

8、井下發(fā)生火災以后，煤、坑木等可燃物質(zhì) 燃燒，釋放出有害氣體，此外，火災誘發(fā)的爆炸事故還會對人員造 成機械性傷害（沖擊、碰撞、爆炸飛巖砸傷等）。2）礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張。井下火災，尤其是發(fā)生在采空區(qū)或煤柱里 的內(nèi)因火災、 往往在短期內(nèi)難以消滅。在這種情況下 ，一般都要采 取封閉火區(qū)的處理方法，從而造成大量煤炭凍結(jié)，礦井生產(chǎn)接續(xù)緊 張。對于一礦一井一面的集約化生產(chǎn)礦井，這種封閉會造成全礦停產(chǎn)。我國“七五”期間前4年，累計火區(qū)240多處，凍結(jié)煤量超過 7000 萬 t。3）巨大的經(jīng)濟損失。有些礦井火災火勢發(fā)展很迅猛，往往會燒毀 大量的采掘運輸設備和器材，暫時沒被燒毀的設備和器材，由于火 區(qū)長時間封閉和滅

9、火材料的腐蝕 ，也都可能部分或全部報廢，造成 巨大的經(jīng)濟損失。另外，白白燒掉的煤炭資源、 礦井的停產(chǎn)都是巨 大的經(jīng)濟損失。4）污染環(huán)境。礦井火災產(chǎn)生的大量有毒、有害氣體，如OCX CO2、 SO2煙塵等，會造成環(huán)境污染。特別是像新疆等地的煤層露頭火災實用文檔由于火源面積大、燃燒深度深、火區(qū)溫度高以及缺乏足夠資金和先 進的滅火技術(shù)，使得火災長時間不能熄滅，不但燒毀了大量的煤炭 資源，還造成大氣中有害氣體嚴重超標 ，形成大范圍的酸雨和溫室 效應。5、礦井火災防治的技術(shù)措施及辦法外因火災防治的技術(shù)措施外因火災是由外部火源引起的火災。外因火災的發(fā)生和發(fā)展都比 較突然和迅猛，并伴有大量煙霧和有害氣體，如

10、處理不當或不得其 法，貽誤戰(zhàn)機，還可能引爆瓦斯、煤塵，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。 目前，我國煤礦中的外因火災所占礦內(nèi)火災總數(shù)的比重雖然很小(4%10% )，但近幾年隨著機械化程度的提高，所占比重有上升趨 勢。預防外因火災發(fā)生的技術(shù)途徑有兩個方面 ：一是防止火災產(chǎn)生； 二是防止已發(fā)生的火災事故擴大，以盡量減少火災損失。1)預防外因火災產(chǎn)生的措施。防止失控的高溫熱源產(chǎn)生和存在。按規(guī)程及其執(zhí)行說明要求，嚴格對高溫熱源、明火和潛 在的火源進行管理。 盡量不用或少用可燃材料，不得不用時應與 潛在熱源保持一定的安全距離。 防止產(chǎn)生機電火災。 防止摩擦 引燃，防止膠帶摩擦起火。膠帶輸送機應具有可靠的防打滑、

11、防跑 偏、超負荷保護和軸承溫升控制等綜合保護系統(tǒng) ，防止摩擦引燃瓦 斯。防止高溫熱源和火花與可燃物相互作用。2)預防外因火災蔓延，限制已發(fā)生火災的擴大和蔓延，是整個 防火措施的重要組成部分?；馂陌l(fā)生后利用已有的防火安全設施 ，實用文檔把火災局限在最小的范圍內(nèi)，然后采取滅火措施將其熄滅，對于減 少火災的危害和損失是極為重要的。其措施有：在適當?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災事故擴大； 每個礦井地面和井下都必須設立消防材料庫；每一礦井必須 在地面設置消防水池，在井下設置消防管路系統(tǒng)；主要通風機必 須具有反風系統(tǒng)或設備，并保持其狀態(tài)良好。自燃發(fā)火防治的技術(shù)措施煤炭自燃發(fā)火的防治較為復雜。根據(jù)煤炭自燃發(fā)火的

12、機理和條 件，通常從開采技術(shù)、通風措施、介質(zhì)法滅火三個方面采取措施進行 預防。1）開拓開采技術(shù)預防自燃發(fā)火的措施。提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)。限制或阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自燃的供氧條件。對此，可從兩方面著手：一是 消除漏風通道；二是減小漏風壓差。使流向可燃物質(zhì)的漏風，在數(shù)量上限制在不燃風量之下，在時間上限制在自燃發(fā)火期以內(nèi)。2）通風措施預防自燃發(fā)火的措施。通風措施防治自燃發(fā)火的原理 就是通過選擇合理的通風系統(tǒng)和采取控制風流的技術(shù)手段，以減少漏風，消除自燃發(fā)火的供氧條件，從而達到預防和消滅自燃發(fā)火的 目的。 據(jù)通風阻力定律，漏風區(qū)域的漏風量隨漏風風阻的增大而

13、減少。因此，通過增加漏風阻力減少漏風，從而起到防滅火作用。 壓防滅火，又稱為調(diào)壓放滅火。是利用風窗、風機、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設施，改變漏風區(qū)域的壓力分布，降低漏風壓差，減少漏實用文檔風，從而達到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū)，或熄滅火源的目的。3）介質(zhì)法預防自燃發(fā)火的措施。介質(zhì)法是防治自燃發(fā)火的直接技 術(shù)，其基本出發(fā)點：一是消除或破壞煤自燃發(fā)火基本條件中的供氧條 件，降低煤自燃氧化的供氧量；二是吸熱降溫作用，延緩和徹底阻止 煤自燃發(fā)火的進程。這類技術(shù)種類較多 ，主要有灌漿防滅火、惰化防滅火、阻化防滅火、凝膠防滅火以及泡沫防滅火等技術(shù)。現(xiàn)有煤礦防滅火技術(shù)及手段煤礦井下現(xiàn)有防滅火技術(shù)及手段主要有均壓灌

14、漿、注氮、沖水及快速推進等等，這些手段在礦井火災的防治過程中發(fā)揮了重要的作 用，但對于瓦斯燃燒這種特殊的火災，卻存在著滅火效果不佳的問題。均壓防滅火主要是借助各種調(diào)壓手段， 改變通風系統(tǒng)內(nèi)的壓力分 布，從而減少漏風，達到抑制和熄滅火勢的目的8開區(qū)均壓側(cè)重于減少向采空區(qū)漏風，對于發(fā)生在工作面上的瓦斯燃燒，其窒息滅火效 果將大大降低 閉區(qū)均壓方式需要在所控區(qū)域封閉的條件才能發(fā)揮作 用，但如果封閉火區(qū)將會大大增加瓦斯爆炸的可能性灌漿所用漿液作 為一種固液兩相流體，在重力的作用下，其流動趨向于低位、在標準 狀態(tài)下甲烷的密度為0.77kg/m3，小于空氣同狀態(tài)下的1.29kg / m3 所以形成的火焰處

15、于高位，漿液在這種情況下難以發(fā)揮作用水是一種天然的滅火劑但煤礦井下現(xiàn)有的水槍式噴水滅火方式 對氣體火的抑制作用不夠，特別是對于具有漂移特點的瓦斯燃燒, 至還會在水的沖擊作用下促使火焰向周圍進行蔓延。實用文檔注氮防滅火技術(shù)存在著降溫效果差、火區(qū)需較好封閉的缺點，在 很多情況下難以撲滅瓦斯燃燒火災?？焖偻七M的防滅火作用主要體現(xiàn)是使自然發(fā)火的煤炭快速進入 窒息帶，但對于瓦斯這種氣體燃燒，著火點會隨著采掘作業(yè)的推進而 移動，難以發(fā)揮滅火作用。除了礦井現(xiàn)有滅火技術(shù)在瓦斯燃燒事故處理過程中效果不佳的 情況外，初始階段應急處理的有效性和科學性還有待提高工人由于恐懼心理和缺乏必要的防滅火知識培訓，往往會第一時

16、間撤離現(xiàn)場即使能夠及時進行撲救，但就現(xiàn)階段井下的消防設施來講，對于瓦斯燃燒的撲救效果不佳， 在很多時候不能在初期消滅火災，從而失去了撲滅火災的最佳時機 2002年2月6日淮南礦業(yè)集團潘二礦 1122(8)工作面降壓巷在掘進過程中，放炮火焰引燃工作面瓦斯，初始階段現(xiàn)場人員用水滅火無效 一個多小時后，溫度達到50 C,能見 度就只有0.5m被迫采取封閉措施。瓦斯燃燒事故在一定條件下可轉(zhuǎn)化為瓦斯爆炸。 瓦斯燃燒與爆炸在本質(zhì)上都是甲烷與氧發(fā)生的氧化反應，兩者之間最大的區(qū)別就是危害程度不同，相對于燃燒，爆炸的反應速度更快，產(chǎn)生的能量釋放的更加猛烈，形成的沖擊波超壓更大 造成這種區(qū)別一個最主要的原因是反應發(fā)生的外界條件不同，也就是說外界環(huán)境的變化會引起瓦斯燃燒事故向爆炸災害的轉(zhuǎn)化煤礦井下發(fā)生瓦 斯燃燒進而形成火災后，將會在所釋放的熱量和燃燒產(chǎn)物的作用下對 原有的環(huán)境產(chǎn)生很大的影響，為向爆炸災害的轉(zhuǎn)變提供了條件根據(jù)瓦實用文檔斯燃燒事故特點和現(xiàn)有應急處理策略，這種轉(zhuǎn)變可以分為火區(qū)未封閉和火區(qū)封閉后兩種情況。6、結(jié)語為了防治礦井火災，保證煤礦安全生產(chǎn)，我們必須結(jié)合礦