第八章矿井防灭火

通风瓦检工培训教材中煤三建三十工程处王俊第五章矿井防灭火5.1矿井火灾概述5.2外因火灾5.3内因火灾5.4矿井灭火5.5矿井发生火灾时的应急避险5.6矿井火灾事故案例第五章矿井防灭火5.1矿井火灾概述矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧，是煤矿生产中的主要自然灾害之一。它的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资源和设备，而且产生大量的高温烟流和有害气体，危及井下工作人员的生命安全，有时还诱发瓦斯、煤尘爆炸，进一步扩大其灾难性。我国每年都有多起矿井火灾恶性事故发生，给矿井带来巨大的灾难。第五章矿井防灭火5.1.1发生火灾的三个条件（1）热源（2）可燃物（3）氧气以上火灾发生的三个条件必须是同时存在才会发生，相互结合、缺一不可。第五章矿井防灭火5.1.2矿井火灾分类矿井火灾按引火热源的不同，可分为外因火灾和内因火灾两类。第五章矿井防灭火外因火灾是由于外部热源如明火、瓦斯煤尘爆炸、放炮、机械冲击与摩擦、电流短路、静电、烧焊、吸烟等引燃可燃物造成的火灾。外因火灾又称外源火灾。外因火灾的特点是发生突然，来势迅猛，如果不能及时发现和控制，往往会酿成重大事故。在矿井火灾的总数中，外因火灾所占比重一般为10％左右，但危害很大。据统计，国内外有记载的重大恶性火灾事故，90％以上属于外因火灾。第五章矿井防灭火内因火灾是指煤炭接触空气后，因煤自身氧化产生热量，热量聚集使煤炭自然发火而产生的火灾。内因火灾没有外部热源，由煤炭自燃引起。内因火灾有一个孕育的过程，火势发展缓慢，多发生在采空区、破裂的煤柱和煤壁以及集中堆积的浮煤等区域。因自燃火灾火源隐蔽，较难发现和扑灭，有的自燃火灾可以持续数月、数年、甚至数十年之久，使火灾范围扩大，烧毁大量煤炭，冻结大量资源。第五章矿井防灭火5.1.2矿井火灾分类根据发火地点不同，矿井火灾又可分为井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾和硐室火灾等。由于燃烧物质的不同，矿井火灾又可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料燃烧火灾、坑木燃烧火灾、瓦斯燃烧火灾和煤炭燃烧火灾。根据发火性质不同，矿井火灾还可分为原生火灾和次生或再生火灾。第五章矿井防灭火5.1.3矿井火灾的危害（1）井下发生火灾后，产生大量的有害气体。高温火烟中，一氧化碳、二氧化碳等有毒气体会造成人员窒息、中毒，严重威胁着人的生命安全。（2）引起瓦斯、煤尘爆炸。在有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，火灾不仅会直接导致瓦斯、煤尘爆炸，而且在处理火灾事故中也极易诱发瓦斯、煤尘爆炸事故，从而扩大灾情。第五章矿井防灭火5.1.3矿井火灾的危害（3）产生火风压。火风压是指火灾产生的高温烟流流经有高差的井巷所产生的附加风压。火风压常会造成风流紊乱，使某些井巷的风流方向发生逆转现象，导致受灾范围扩大，容易使灭火人员陷入火区。（4）产生再生火源。炽热含挥发性气体的烟流与相接巷道新鲜风流交汇后燃烧，使火源下风侧可能出现若干再生火源，导致煤炭资源大量被烧毁或冻结，机械设备被损坏。（5）造成经济损失。第五章矿井防灭火5.2外因火灾矿井火灾和爆炸中90%以上的人员死亡的主要原因，不是因为被灼烧和爆炸冲击波引起的，而是因为吸入了有毒烟气，特别是一氧化碳气体。发生在井下的火灾同发生在地面上的火灾有两个明显不同的特征：第一，地下火灾发生在受限空间内，一旦发生火灾，受灾害影响的范围大，人员受灾害威胁严重，逃生困难；第二，井下火灾时期的通风直接受灾变影响，风流流经的路线和方向更难以控制，灭火人员的生命也受到严重威胁。因此，矿井外因火灾具有严重的灾难性，矿井外因火灾事故的严重度往往是最高的。随着采掘机械化程度的提高，外因火灾比率有上升的趋势。矿井外因火灾是在井下网络状的受限空间内发生的，火灾的发生、发展过程与通风系统的特性紧密相关。第五章矿井防灭火5.2.1外因火灾发生条件产生外因火灾的三个必要条件是：有可燃物存在、有足够的氧气和足以引起火灾的热源。这也称火灾三要素，如图5-2-1所示。缺少任何一个要素，火灾都不能发生，或者正在发生的火灾也会熄灭。第五章矿井防灭火图5.2.1火灾三要素火可燃物源热氧气第五章矿井防灭火5.2.2外因火灾发生原因一、热源（1）存在明火。主要因吸烟、电焊、火焊、喷灯焊及用电炉、大灯泡取暖等引燃可燃物而导致外因火灾。（2）出现电火。主要是由于电气设备性能不良、管理不善，如电钻、电机、变压器、开关、插销、接线三通、电铃、打点器、电缆等出现损坏、过负荷、短路、漏电等，引起电火花，继而引燃可燃物。第五章矿井防灭火5.2.2外因火灾发生原因一、热源（3）违章爆破。由于不按爆破作业规定和爆破说明书进行爆破，如放明炮、糊炮、空心炮以及井下用动力电源爆破、不装水炮泥、倒掉药卷中的消焰粉、炮眼深度不够或最小抵抗线不符合《煤矿安全规程》规定等都可能导致引燃可燃物继而发生火灾。（4）瓦斯、煤尘爆炸。因瓦斯、煤尘爆炸产生再生火源引起火灾。（5）机械摩擦及物体相互碰撞。输送带打滑、机械摩擦、撞击、切割夹矸或顶板冒落等产生火花引燃可燃物，从而造成火灾。第五章矿井防灭火5.2.2外因火灾发生原因二、可燃物可燃物主要是木棚、瓦斯、煤、油料、纸、棉纱、布头、胶带、电缆、各类机电设备等。这些物体一旦遇到火源，极易发生火灾。第五章矿井防灭火5.2.3外因火灾的预防措施矿井中的绝大多数外因火灾是由于对可燃物与高温热源的管理不善造成。因此，外因火灾的防治主要应从这两方面着手：首先，井下尽量使用不燃或耐燃的材料与制品，特别是运输机胶带、机电设备用油、巷道支护材料等采用耐燃或不燃材料。其次是防止失控的高温热源，失控的高温热源包括：电气过负荷运行、短路产生的电弧电火花，不正确的爆破作业形成的爆炸火焰，机械设备运转不良造成的过热或摩擦火花，违章吸烟、使用电炉、灯泡取暖、电焊、气焊以及瓦斯煤尘爆炸等而出现的明火。第五章矿井防灭火为了预防外因火灾，严格遵守《煤矿安全规程》的有关规定，不能存在有任何麻痹侥幸的心理。一、安全设施（1）在建矿井必须制定井上、下防火措施。地面建筑物、煤堆、矸石山、木料场等处的防火措施和制度，必须符合国家有关防火的规定。（2）木料场、矸石山、炉灰场距离进风井不得小于80m。木料场距离矸石山不得小于50m。不得将矸石山或炉灰场设在进风井的主导风向上风侧，也不得设在表土10m以内有煤层的地面上和设在漏风的采空区上方的塌陷范围内。（3）新建矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑，必须用不燃性材料建筑。第五章矿井防灭火一、安全设施（4）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，但在带式输送机巷道中应每隔50m设置支管和阀门。地面的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池，应有确保消防用水的措施。（5）进风井口必须有防止烟火进入矿井的安全措施。第五章矿井防灭火二、明火管理（1）井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。暖风道和压入式通风的风硐必须用不燃性材料砌筑，并应至少装设两道防火门。（2）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，井下机电设备硐室，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。在井下和井口房，严禁采用可燃性材料搭设临时操作间、休息间。（3）井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。第五章矿井防灭火井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作。如果必须在井下主要硐室、主要进风井巷和井口房内进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作，每次都必须制定安全措施，经项目经理批准，由项目经理指定专人在现场检查和监督，并遵守下列规定：①电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的前后两端各10m的井巷范围内，应是不燃性材料支护，并应有供水管路，有专人负责喷水。上述工作地点应至少备有2个灭火器。②在井口房、井筒和倾斜巷道内进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须在工作地点的下方用不燃性材料设施接受火星。第五章矿井防灭火③电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的风流中，瓦斯浓度不得超过0.5%，只有在检查证明作业地点附近20m范围内巷道顶部和支护背板后无瓦斯积存时，方可进行作业。④电焊、气焊和喷灯焊接等工作完毕后，工作地点应再次用水喷洒，并应有专人在工作地点检查1h，发现异状，立即处理。⑤在有煤（岩）与瓦斯突出的矿井中进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须停止突出危险区内的一切工作。煤层中未采用砌碹或喷浆封闭的主要硐室和主要进风大巷中，不得进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作。第五章矿井防灭火（4）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。井下清洗风动工具时，必须在专用硐室进行，并必须使用不燃性和无毒性洗涤剂。第五章矿井防灭火三、消防器材管理（1）在井上、下必须设置消防材料库，并遵守下列规定：①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。②井下消防材料库应设在每一生产水平的井底车场或主要运输大巷中，并应装备消防列车。③消防材料库储存的材料、工具的品种和数量应符合有关规定，并定期检查和更换；材料、工具不得挪作他用。第五章矿井防灭火三、消防器材管理（2）井下爆炸材料库、机电设备硐室、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，应在矿井灾害预防和处理计划中确定。所有井下工作人员都必须熟悉灭火器材的使用方法，并熟悉本职工作区域内灭火器材的存放地点。第五章矿井防灭火四、外因火灾初起及时发现外因火灾初起及时发现是防止其发展和控制其危害的一个重要措施。随着科学的发展和技术的进步，及时发现外因火灾初起的方法逐渐增多，其主要方法介绍如下：（1）标志气体：外因火灾的早期发现在于迅速地确定它的发生及其所在位置，及时发现外因火灾是根据燃烧的气体产物（CO和CO2）、火焰、红外光等作出判断，一般情况下是采用CO和CO2等气体作为发生火灾的标志气体。第五章矿井防灭火（2）温升变色涂料：温升变色涂料是早期发现发热的指示剂，它的特性是当涂料覆盖物温度升高超出额定值时即会变色，而当温度下降到正常值时，则又恢复原色。因此，人们应用温升变色涂料的特性，将其涂敷在电机或机械设备的外壳上和容易发热的部位。根据颜色的变化，可以及时发现外因火灾初起的现象，采取有效措施，预防外因火灾发生。（3）火灾检测器：人们利用外因火灾初起时会产生温升、烟雾、烟尘、气体等特性，运用现代科学技术，研制了感温、感烟等火灾检测器，这些检测器可以及时发现初起火灾，进行报警，同时启动灭火装置，将火灾扑灭。第五章矿井防灭火5.3内因火灾我国存在有煤炭自燃的矿井占矿井总数的56%，具有自然发火危险的煤层占累计可采煤层数的60%；煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的85～90%。近年来我国广泛采用综采放顶煤开采技术，使生产效率大幅提高。但这种采煤方法采空区遗留残煤多、冒落高度大、漏风严重，使得自然火灾发生频繁，常常价值几千万元的综采装备被封闭在火区中，此外还使大量的煤炭被火区冻结，造成巨大的经济损失。煤炭自燃已成为制约高产高效矿井安全生产与发展的主要因素之一。矿井火灾的发生又是矿井瓦斯与煤尘爆炸的火源之一，我国矿井近年发生的瓦斯爆炸的诱发原因其中之一就是煤炭自然火灾。第五章矿井防灭火5.3内因火灾除了井下的煤炭火灾外还有地表煤层自然火灾，在我国新疆、宁夏、内蒙都存在大面积的煤田火灾，每年烧损的煤量达1000万吨。煤炭自燃不仅烧毁大量资源和设备，给国家财产造成巨大的损