矿井火灾防治

矿井火灾防治2014年4月主讲人：霍军伟教学目的通过对本次授课，使学员对于矿井火灾的概念、危害、防范和矿井火灾灭火方法进行逐步的了解，通过救援注意事项、救援要点、事故案例分析教学并使学员牢固掌握矿井火灾的特点、规律和救援要点，为今后参与处理此类事故奠定基础。本次授课主要内容1、矿井火灾基础知识2、矿井火灾预防3、矿井灭火灾方法4、火区管理与启封教学重点1、矿井火灾的定义、分类、危害2、矿井火灾的主要防治方法3、矿井火灾的灭火方法及注意事项本次授课的难点矿井火灾防治及救援灭火法方学习的难点在于矿井火灾的分类、防治和应急救援这三块的学习，其中尤其是应急救援、案例分析最为困难，特别是我们的学员很多因没有见过此类事故，对矿井火灾概念较为抽象和空洞，学员没有这方面的基础知识。为此，在讲授中我将多采用图片、视频的方式，各位学员有不明白的地方请及时提问。教学方法在授课中，主要采取以下讲授方法：1、直观讲授法：利用我们现在看到的课件进行直观讲解。2、集体讨论提问法我准备3—5个矿井火灾的案例，与大家一起探讨案例。3、观看视频法学习过后，我们要观看一部煤与瓦斯突出事故救援视频。4、提问巩固法通过提问学员，将学习到的知识进行巩固。第一节矿井火灾基础知识矿井火灾是煤矿主要灾害之一。每一场矿井火灾的发生都可能影响矿井正常生产，甚至可能烧毁大量的矿井资源和矿井设备、设施，有时还会引起瓦斯煤尘爆炸，产生有毒有害气体，造成人员大量伤亡。一场火灾往往造成数十万乃至上千万元的经济损失。重大的恶性火灾事故造成的不良社会影响也是相当巨大的。一、矿井火灾的概念凡是发生在矿井井下或地面，威胁到井下安全生产，造成损失的非控制性燃烧均称为矿井火灾。如：地面井口房、通风机房失火、井下皮带着火、煤炭自燃等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。燃烧的特征放热、发光和生成新物质。1、电灯：钨丝放热、发光，但未生成新物质。2、金属生锈，动物呼吸：放热、生成新物质，但无发光现象。所以，以上两种现象均非燃烧。二、矿井火灾的构成因素矿井火灾发生的原因虽是多种多样，但构成火灾的基本要素归纳起来有热源、可燃物和空气三个方面。俗称火灾三要素。（一）热源具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。煤的自燃、瓦斯煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟及其他明火都可能成为引火热源。（二）可燃物煤本身就是一个大量而且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。（三）空气任何可燃物尽管有热源点燃，但若缺乏足够氧气，燃烧就不能持续，所以空气是维持燃烧必不可少的条件。火灾三要素必须是同时存在，而且达到一定数量才能引起矿井火灾。缺少任何一个要素，矿井火灾就不可能发生。矿井火灾的防治与扑灭都是从这三个方面来考虑的。燃烧的条件燃烧三角形氧气链式反应可燃物热源燃烧四面体氧气可燃物热源三、矿井火灾的分类（一）按引火的热源不同分类外因火灾和内因火灾。（二）按发火地点的不同分类井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、采空区火灾等。（三）按燃烧物的不同分类机电设备火灾、油料火灾、火药燃烧火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾等。四、矿井火灾的危害（一）产生大量有害气体。如CO、SO2、CO2等。据统计，矿井火灾中的遇难者95%是死于烟雾中毒。（二）在火源及附近产生高温。高温往往引燃可燃物，使灾害范围扩大。（三）引起爆炸。矿井火灾不仅提供了瓦斯、煤尘爆炸的火源，而且产生氢气、沼气等爆炸性气体，同时使沉积的煤尘重新悬浮。因此，火灾往往造成瓦斯、煤尘爆炸。（四）毁坏设备和资源。井下火灾一旦发生，生产设备和煤炭资源就会造成严重破坏和损失。第二节矿井火灾预防一、矿井火灾预测预报（一）人体感官早期发现矿井火灾●视力感觉。煤炭氧化自燃初期，出现雾气或巷道壁挂有平行水珠；浅部开采时，冬季在地面钻孔或塌陷处冒水蒸气。●气味感觉。煤炭从自热到自燃，产生煤油味、汽油味、松节油味或焦油味等气味。●温度感觉。从煤炭自燃处流出的水和空气的温度较正常时高。●疲劳感觉。煤炭氧化过程中，放出二氧化碳、一氧化碳等有害气体，使人有疲劳、不舒服的感觉。（二）分析矿井空气成分预报火灾煤炭在氧化过程中，能使附近地区空气中氧的浓度降低，二氧化碳含量增加，并伴有一氧化碳和其他碳氢化合物。这种空气成分的变化，是判断煤炭自燃的重要标志。目前，主要使用一氧化碳作为早期识别煤炭自燃发火的指标气体。△束管监测系统。能连续监测井下空气成分变化，利用抽气泵将井下测点气体经过束管抽到井上，经气体选取器依次将不同测点的气体送往色谱仪进行分析。其优点：采样及时，连续检测，数据准确，预报可靠。（三）测温预测发火●直接测温法。在不破坏温度场的情况下，把温度传感器布置在煤炭的易自燃区域，观测自燃温度随时间的变化趋势，从而判断煤炭自燃的发展阶段和发展趋势。●红外线探测火源。实践证明，红外探测技术在矿井防灭火中方便适用、准确性较高。可以有效地对隐蔽火源进行探测。鉴于技术原因，此种探测技术还处于尝试阶段。二、外因火灾预防外因火灾的特点发展迅猛—比内因火灾更迅速的预警、救灾持续时间长—较纯爆炸、突出等更危险长期、大范围风流紊乱—控风技术应用有效、难度大技术推广的难点—外因火灾几率小，控风设施日常维修、购置费用大（一）矿井外因火灾燃烧特征富燃料燃烧(受限燃烧)富氧燃烧(非受限燃烧)基本特征燃料多、供氧不足燃料不足、供氧多火源范围大,火势大,蔓延快火源范围小,火势小,蔓延慢耗氧多,剩余氧少(2%左右)耗氧少,剩余氧多(15%左右)剩余大量可燃挥发物可燃挥发物基本耗尽易引起再生火源和爆炸不易引起再生火源和爆炸特点危险性更大危险性稍小*高温(1000℃)、大量高温气体流向下风侧*形成再生火源（跳蛙现象）*产生爆炸隐患*引起风流紊乱(逆转、形成爆炸预混气体)控制富燃料火灾条件危险液体燃料、量大、供氧不足（停、减风，巷塌）、空气预热温度高、断面小*减少火势：及时灭火、下风侧洒水*一般不能停风、减风，特别是忽然停、减风*条件许可时注惰气富燃料火灾的危险、燃烧条件及控制（二）外因火灾预防的分析外因火灾的预防主要有两方面：一是防止失控的高温热源；二是尽量采用不燃材料支护，同时防止可燃物的大量存在。煤矿井下失控的高温热源较多，如：电火花、爆破火焰、摩擦火花、违章吸烟、烧焊、瓦斯煤尘爆炸等都能形成外因火灾。（三）外因火灾的预防措施●安全设施生产和在建矿井必须制定井上、下防火措施；木料场、矸石山与进风井的距离不得小于80米；矿井必须设地面消防水池和井下消防管路；新建矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑群，都必须用不燃性材料建筑；进风井口应装设防火铁门。如不设防火铁门，必须有防止烟火进入矿井的安全措施。●明火管理井口房和通风机附近20米内，不得有烟火或用火炉取暖；井下主要机电硐室、井底车场、井筒等，都必须用不燃性材料支护；井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉；井下主要硐室、主要进回风巷进行电焊、气焊等工作时，必须制定安全措施，并遵守有关规定；井下使用的汽油、煤油和变压器油必须装入盖严的铁桶内，由专人押送至使用地点，剩余的各类油严禁在井下存放。●消防器材管理矿井必须在井上、下设置消防材料库，并遵守有关规定。井下爆破材料库、主要机电设备硐室以及采掘工作面附近的巷道中，都应配备灭火器材，其数量、规格和存放地点，应在“矿井灾害预防和处理计划”中有明确规定。三、预防性灌浆●预防性灌浆的作用：▼泥浆中的沉淀物将碎煤包裹，从而与空气隔绝；▼沉淀物充填于浮煤和冒落的矸石缝隙之间，堵塞漏风通道；▼泥浆对已经自热的煤炭有冷却散热作用●浆液预防性灌浆方法▼采前预灌。在未回采前对开采区域进行灌浆。适用开采范围内老窑多的情况。▼随采随灌。在工作面推进的同时，向采空区灌浆。分钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆三种。▼采后灌浆。在工作面采完封闭后进行灌浆。优点是时间上和空间上都不会和采煤工作互相影响。四、胶体防火技术●凝胶防火技术。凝胶防火技术是通过压注系统将基料（水玻璃）和促凝剂（铵盐）两种按一定比例与水混合后，注入到煤体中凝结固化，起到堵漏和防火目的。该胶体具有固水性、吸热降温性、密封堵漏性、阻化性以及成胶时间可调等主要特性。●胶体泥浆防灭火技术该技术利用基料、促凝剂的凝胶作用，以黄土（或粉煤灰）作增强剂，通过灌浆管路系统将基料和增强剂输送到井下，在井下利用专用设备，将促凝剂压入混合器，经混合器混合后，通过防灭火钻孔，注入火区。五、惰性气体灭火煤矿利用惰性气体进行防灭火已有很长的发展历史，我国从20世纪80年代初期起，开始对氮气防灭火进行研究和试验。目前，已为很多矿井所采用，并取得可喜效果。这里所说的惰性气体是指不能助燃也不能燃烧的气体，主要有氮气、二氧化碳和湿式惰气等。其中，应用最多的是氮气。●惰性气体防灭火原理将不能助燃也不能燃烧的惰性气体注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧气浓度，从而使氧含量不足而将火区火源熄灭，或使遗煤不能氧化自燃。惰性气体防灭火的关键是控制火区的氧气含量。如灭明火时，应使氧气含量小于15%；防止采空区遗煤自燃，氧气含量应小于7-10%。六、均压防灭火技术均压是通过降低漏风通道两端的压差，即消弱漏风的动力源来达到减少漏风的目的。常用的均压防火技术措施：调压气室辅以连通管、风门辅以主调压风机、改变风流路线等。均压技术优缺点：实施速度快，防火效果好，防火成本低。但稳定性差，需要严格管理和调节，操作繁琐，不易控制，只能用于防火，而不能有效地降温灭火。第三节矿井灭火灾方法《煤矿安全规程》有关防灭火规定：在井上下设置消防材料库，储备一定数量的灭火材料和工具。在井下火药库、机电硐室、检修硐室、材料库、井底车场、皮带运输机巷和采掘工作面附近的巷道中，都应配备灭火器材。实践证明，只有抓住火灾初起的时机，才能有效地扑灭，防止火灾的扩大。一、直接灭火法（一）挖除可燃物挖除可燃物就是将已经发热或燃烧的煤炭以及其他可燃物挖出、清除、运出井外。适用条件：火灾处于初起阶段，涉及范围不大；火区无瓦斯积聚，无煤尘爆炸危险；火区位于人员可直接到达的地点。这种灭火方法具有一定的危险性。（二）用水灭火水是最有效、最经济、来源最广泛的灭火材料。水的灭火作用主要表现在：●热容量大，吸热能力强，冷却作用大。●水汽化时产生大量水蒸气，冲淡氧气浓度，隔离火源。●水枪射流具有强有力的压灭火焰作用●阻止燃烧范围的扩大。用水灭火必须注意的几个问题●要有足够水量，不能搞“杯水车薪”●人员要占据上风头工作，水流要由火的边缘逐渐推向中心。●必须保持一个畅通的排烟通道。●不能用水扑灭带电的电器设备火灾，不宜扑灭油料火灾。（三）灌浆灭火●灌浆材料：黄土、粉碎的风化页岩或矸石、电厂粉煤灰或河砂、石灰等。●注意事项：对采空区的火源要实现自上而下的浇灌，俗称“劈头浇”。实现“劈头浇”的条件：一是摸清火源的确切位置，二是钻孔终点位置一定要落在火源的上方。（四）泡沫灭火灭火泡沫有两大类：空气机械泡沫与化学泡沫。空气机械泡沫灭火就是用机械的方法将空气鼓入含有泡沫的水溶液而产生的泡沫。●效果：增大了用水灭火的有效性，隔绝空气；吸热降温，稀释氧浓度，抑制燃烧、熄灭火源作用；阻断火源的扩展与蔓延。●优点：灭火速度快、效果好，恢复生产容易。（五）胶体材料灭火●灭火原理：在形成过程中吸收大量热量，同时隔绝氧气。现场使用中，取得较好的灭火效果，现已成为煤矿治理自然发火的主要手段之一。●缺点：一些胶体材料在使用过程中，产生有毒有害物质，侵害矿工身体健康。（六）隔绝灭火●基本原理：覆盖燃烧物隔绝空气的供给，或减少火区的氧浓度使火源缺氧窒熄。●主要方法：砂子和岩粉灭火、干粉灭火器、惰性气体灭火。二、封闭火区与联合灭火法（一）封闭火区灭火法使用条件及工作原则●使用条件：在火势发展迅猛，火区范围较大，直接灭火无效时，采取该种方法最为有效。●工作原则：封闭火区要立足一个“早”字，同时要遵循三条原则：小、少、快。即：封闭范围要尽可能小，建立最少的防火墙，防火墙施工要快。（二）封闭火区方法根据火区内瓦斯积聚情况，可将封闭火区的方法分成三种类型：●断风封闭火区。从火区进回风两侧同时构筑防火墙封闭火区