矿井火灾事故的预防与处理

矿井火灾事故的预防与处理第一节、矿井火灾什么是矿井火灾发生在矿井或煤田范围内威胁安全生产，造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故，称为矿井火灾。矿井火灾可分为地面火灾和井下火灾两种，火灾是煤矿较为常见的灾害之一。地面火灾：发生在矿井工业广场范围内的地面上的火灾。井下火灾：发生在井下的以及发生在井口附近而威胁到井下人员安全和生产的火灾统称为井下火灾。（2000年统计，425个矿，发生火灾168次，内因火灾154次，外因火灾14次，封闭工作面59个）一、矿井火灾的分类：1、按可燃物的种类分：A类火灾：由木材、纸类、锯木宵、煤炭和垃圾等普通可燃物燃烧发生的火灾，燃烧生成的气体主要有：一氧化碳、二氧化碳，烟流中含有少量的水蒸气、甲烷、乙炔、等。B类火灾：在易燃液体表面或可燃气体中发生的火灾。生成物与a类火灾基本相同。C类火灾：在电气设备内部或其附近发生的火灾，扑灭这类火灾的关键是要切断电源，否则用非导电的灭火剂，如化学干粉、干冰冷却剂、惰气等D类火灾：在可燃金属（如镁、钛、铝、锂、钠等）中发生的火灾。扑灭这类火灾必须使用专门技术和专业灭火器实际上火灾过程中只有一种可燃物的情况很少的，一般是几种可燃物同时燃烧。井下工程火灾一般是A类和C类火灾。2、按引起火灾的原因分：1）外因火灾由于外部高温热源(如爆破、烧焊、电流短路、明火)等引起的可燃物质燃烧造成的火灾。重大恶性事故90%以上属外因火灾2）、内因火灾煤炭在一定条件和环境下，本身发生物理和化学变化，聚集热量导致自燃而形成的火灾。这类火灾可持续数年数十年，燃烧掉大量的，煤炭资源、冻结大量可开拓煤量。3、按燃烧状况分类：1）阴燃火灾燃烧处于阴燃状态，无明显火焰的火灾，烟流中一氧化碳含量高，烟流具有可爆性可燃性，对人危害很大。2）、明火火灾燃烧有较长火焰的火灾，有富氧燃烧和缺氧燃烧两种状态。第二节、燃烧的基本概念一、燃烧的形成1、扩散燃烧也称气体燃料燃烧，如甲烷、一氧化碳、氢气等，是可燃气体与空气分子间扩散和混合，其浓度达到燃烧界限时，遇火则在该范围内燃烧。2、分解燃烧出现于固体和部分液体燃料的燃烧中，在燃烧过程中，可燃物遇热分解，热分解产物和氧反应产生火焰燃烧。3、表面燃烧发生于固体燃料燃烧的后期，挥发性气体分解完后，变成固体碳（焦碳），这时，燃烧就在焦碳与空气的接触面进行，称表面燃烧。呈红热的表面，但没有火焰，早矿井火灾中，着火带中的焦化带燃烧就属于这类燃烧。4、预混燃烧可燃气体与空气预先混合的燃烧。浓度是在燃烧与爆炸之内，在一定条件下会转化为爆炸。二、富氧燃烧与富燃料燃烧1、富氧燃烧：具有与地面火灾相似的燃烧和蔓延机理，称非受限燃烧，火源燃烧产生的挥发性气体在燃烧中已基本耗尽，无多余炽热挥发性气体与主分流会合，并预热下风侧更大范围内的可燃物。燃烧产生的火焰以热对流和热辐射的形式加热临近可燃物至燃点，保持燃烧的持续和发展。其火灾范围小，火势强度小，蔓延速度低，耗氧量小，致使相当数量的氧剩余，下风侧氧浓度一般保持在15%以上，称富氧燃烧。2、富燃料燃烧：火源燃烧时，火势大，温度高，火源产生大量炽热挥发性气体，不仅助燃烧还与被高温火源加热的主分流形成炽热烟流预热火源下风侧较大范围的可燃物，使其继续生成大量挥发性气体；另一方面，燃烧位置的火焰通过热对流热辐射加热临近可燃物，使其温度升高到燃点。由于保持燃烧的两种因素的持续存在和发展，此类火灾使燃烧在更大的范围内进行，并以更大的速度蔓延，致使主风流中的氧气几乎全部耗尽，剩余的氧浓度低于2%，称富燃料燃烧。第三节、矿井火灾的特点及危害一、以下几个特点：1、井下空间窄小，火灾一旦发生，人员躲避及灭火工作较为困难，2、井下火灾往往伴有大量的一氧化碳等有毒有害气体产生，并随风蔓延，受灾面积大，伤亡人员多，3、发火地点很难接近，灭火时间长，特别是自燃火灾面积大，隐蔽性强，氧化过程又比较缓慢，发火后长时间不易扑灭，有的长达几十年，4、井下火灾不仅燃烧大量的煤炭资源和设备，同时为了灭火，往往还要留设大量的煤柱封闭火区，（如大同各矿冻结1000万吨）。5、在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中，火灾产生的高温和明火，容易引起爆炸事故。二、矿井火灾发生的条件要同时具备3个方面的条件：热源、可燃物、空气（氧含量）1、热源：具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾，2、可燃物：矿井中煤炭本身就是大量而且普遍存在的可燃物，各种机电设备和各种油料等，3、空气：燃烧是剧烈的氧化反应，要有足量的氧气供给。三、矿井火灾的危害1、产生大量的有毒有害气体和高温浓烟流，2、引起瓦斯、煤尘爆炸，3、引起矿井风流状况紊乱表现为：1、风流逆转2、烟流逆退3、烟流滚退4、产生再生火源有两种情况：火烟中含有可燃性成分，和不含可燃性成分5、破坏矿井正常生产秩序6、造成财产和资源损失较大。第四节、煤炭自燃一、煤的氧化特性通过大量的实验揭示了煤炭氧化的规律：1、所有品种的煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同，它取决于煤的分子结构和物理化学性质，2、煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，3、在温度不变的条件下，吸氧速度常数随时间随时间指数规律衰减4、煤在氮气中加热后，再冷却可使它的活化性增加，并有从新恢复到原有活性的可能，5、吸氧速度常数与粒度之间成复杂关系，新鲜煤粒越小，表面积越大，吸氧速度越大，时间衰减也越快。二、自然发火与自然发火期1、发火：在理论上自然发火是指有自燃倾向性的煤层，被开采破碎后，在常温下与空气接触，发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象。2、自然发火：在《矿井防火规范》中规定，出现下列现象之一即为自然发火。1）、煤因自燃出现明火、火炭或烟雾现象，2）、由于煤炭自燃而分解出一氧化炭、乙烯或其它标准性气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势，3）、由于煤炭自燃而使煤体、围岩或空气温度升高至70度以上。3、煤炭自然发火期从（火源处）煤层被开采破碎，接触空气之日起，至出现上述定义的自燃现象或温度上升到燃点为止，所经历的时间叫煤层自然发火期。以月或天为单位。自然发火期取决于煤的内部结构和物理化学性质。4、煤炭自燃的条件和分布地点1）、煤炭自燃的必要条件：a、有自然倾向性的煤被开采破碎堆积厚度大于0.4米，b、有较好的蓄热条件c、有适量的通风供氧，实验表明：氧大于15%时，煤炭氧化方可较快进行。d、以上3个条件同时存在的时间大于煤的自然发火期只有同时具备上述4个条件，煤炭自燃即可发生，但实际中很难找到两次煤炭自燃发火的发生条件时完全相同的，这样对煤炭自然发火的条件就很难作出定量的分析。2）、煤炭自燃经常发生的地点a、有大量遗煤而未及时封闭不严的采空区（特别是采空区内的联络眼附近和停采线处）b、巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱c、巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶垮落处。3）、影响煤炭自然发火的因素内在因素A煤的变质程度（煤化程度越高，自燃倾向性越小）B煤的水份（水分大自燃倾向性小）C煤岩的成分（含丝煤越多，自燃倾向性越大）D煤的含硫量（含硫矿物越多，易自燃，如含黄铁矿）E煤的孔隙率和脆性（越脆孔隙越大的，越易自燃）F煤层的瓦斯含量（瓦斯具有较好的阻化作用，含瓦斯高的煤不易自燃）外在因素：A、地质因素（厚度或倾斜越大，自燃危险越大）B、开采技术因素（开拓布置对有自然发火煤层影响很大）1）采煤方法2）、通风条件3）煤的自燃过程及其特点A、潜伏期：以物理吸附氧为主，放热很小，B、自热阶段：开始升温到燃点的过程其特点有：1）、氧化放热较大，煤温及其环境温度升高，2）、产生一氧化碳、二氧化碳和碳氢类气体产物，有煤油味和其他芳香气味，3）、有水蒸气生成，出现雾气，巷道壁上有凝结水珠“挂汗”现象4）、煤的微观结构发生变化。燃烧阶段：出现明火，产生大量高温浓烟。（供氧不足时，只有烟雾，无明火，处于干馏或阴燃状态，一氧化碳高于二氧化碳）5、采空区“三带”化分1)、冷却带-------漏风较大，散热快，煤温不高。在距工作面7米得范围内。2）、氧化带A、氧化弱势带-------漏风适中。温升高不大，距离：7----20米范围。B、氧化强势带-------漏风适中，煤温升高幅度大，距离：20-----50米范围。3）、窒息带---------空隙漏风最小，浮煤氧化条件差，热传导、热交换趋于稳定，距离：50米以外。第五节、矿井火灾的预测与防治一、火灾的预测与预报有根据煤样分析化验结果和自然发火资料统计来做依据1、煤层自燃倾向性鉴定方法双气路气相色谱仪吸氧鉴定法，流动空气状态下测定煤在低温下的吸氧能力（量和时间），作为指标来鉴定煤的自燃倾向性。分为：容易自燃自燃不易自燃2、煤层自然发火期的预测方法估算方法A、统计比较法用于生产矿井B、类比法用于新建矿井，与相似的生产矿井类比延长煤层自然发火期的途径减少煤的氧化速度和氧化生热增加散热强度，降低稳定升高的速度3、火灾的预报所谓矿井火灾的预报就是根据火灾发生和发展的规律，应用成熟的经验和先进的科学技术手段，采集处于萌芽状态的火灾信息，进行逻辑推理判断后给出火情报告。按原理可分为：1）利用人体生理感觉预报自然发火；嗅觉；视觉；温度感觉；疲劳感觉；2）气体成分分析法用仪器分析和检测煤在自燃和可燃物在燃烧过程中释放出的烟气或其他气体产物预报火灾指标气体测定：一氧化碳，乙烯、乙炔；乙烯和乙炔之比。3）、束管监测系统：由束管、连接器、粉尘过滤器、水分收集器、抽气泵、气样选择器等组成。把每个测管组装在一起，成为一束所以叫“束管”4）同位素探测探测技术根据放射性元素半衰期衰变类型强度的不同，以及介质对其吸附系数和温度之间的关系，放射性元素也可用于探测煤炭自燃发火。4、火灾的防治措施1）、开采技术防火措施A、合理地进行开拓布置尽可能利用岩石巷道；分层巷道垂直重叠布置分采分掘垂直布置区段巷道推广无煤柱开采技术B、选择合理的采煤方法长壁式采煤法特别是综采对于防止自然发火非常有利。2）、预防性灌浆就是将水和不燃性固体材料按一定比例混合配制成适当浓度的浆液，然后利用灌浆管道系统浆其送往采空区等可能自然发火的地点。3)、阻化剂防火就是使用一种能对煤炭吸氧起抑制作用的物质喷射到采空区或喷洒在压裂的煤柱、煤堆等易燃的地点，降低煤的氧化能力，改变煤的氧化蓄热特性，达到防火的目的。常用的阻化剂有：绿化钙、绿化镁、碳酸氢氨、绿化氨，水玻璃4）、胶体材料防火（凝胶防火）是通过压注系统将基料（水玻璃）和促凝剂（氨盐）两种按一定的比例与水混合后，注入到煤体中，凝结固化起到堵漏和防火的目的。还有一种胶体泥浆，是以黄土、粉煤灰作增强剂5）、惰性气体防火利用井下移动式制氮设备生产氮气，通过管道送入井下的防火地点。产气量有：350---1000立方米每小时，使火区惰化窒息。6）、均压灭火利用风窗、风机、调压气室和联通管道等调压设施改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，减少漏风，从而到达抑制遗煤自燃、熄灭火源的目的。5外因火灾的防治措施1)、防止火灾的产生2）、防止火灾蔓延的措施A、在适当位置建造防火门B、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库C、每个矿井地面要设消防水池，井下设消防管理系统D、主要风机反风系统设施、设备保持其状况良好第六节、矿井火灾的处理1、发火的时间.火源位置.火势大小.波及范围.遇险人员数量。2、灾区瓦斯情况.通风系统状况.分流方向。煤尘爆炸性。3、巷道围岩支护情况。4、灾区供电情况。5、灾区供水管路，消防器材供应的实际状况及数量。6、矿井的火灾预防处理情况及实施状况。二、处理火灾时的行动原则及风流控制（一）、发生火灾时的行动原则一、处理矿井火灾应了解以下情况1、最先发现火灾的人员，应采取一切可能的措施将火灾扑灭，并及时报告矿调度，2、值班人员应及时报告矿领导，并请求救护队救援，矿领导迅速启动应急预案，按灾害预防处理计划组织救援和撤人，3、救护队到达后，了解情况下井侦察，抢救遇险人员，侦察时要查明火源地点、火灾的性质、范围等，4、控制烟雾的蔓延，防止火灾扩大，5、防止引起