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1、5. 防火矿井安全技术安全生产是煤矿建设、生产过程中永久的话题，安全不仅对矿井的正常生产 产生重大影响，而且关系到职工的生命安全，因此安全技术同样是矿井设计过程 中的一个重要环节。煤矿生产是地下作业，要同各种自然灾害做斗争。对职工的生命安全和安全 生产危害最大的有：瓦斯、煤尘、水、火灾和顶板，统称为“煤矿五大自然灾害”。 所以，对这些自然灾害要采取积极的预防措施，防止其发生；同时，一旦发生事 故又要把事故的危害程度限制在最小的范围内，尽量减少损失。根据寺河矿的实际情况和当地的地质条件。矿井探明的瓦斯浓度较低，且无 瓦斯突出现象。顶板和底板较为稳定，不易冒顶。从地质报告可知，煤层有自燃 现象而且
2、较为突出，综合分析矿井各种的危害因素，矿井防火是此次安全技术设 计的重点，下面主要从寺河矿的防煤自燃和防治火灾进行论述。5.1 矿井火灾理论知识5.1.1 火灾概述1) 矿井灾害的概念凡是发生在矿井井下或地面，威胁到井下安全生产，造成损失的非控制燃烧 均称为矿井火灾。如地面井口房、通风机房失火或井下胶带着火、煤炭自然等都 是非控制燃烧，均属矿井火灾。2) 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 3个方面：热源、可燃物、空气、俗称火灾 3 要素。 热源具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井里煤的自燃、瓦斯煤 尘爆炸、爆破作业、机械摩擦、电流短路
3、、吸烟、烧焊以及其他明火等都可能成 为引火的热源。 可燃物在煤矿井里，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。可燃物的存在是火灾发生的基础。 空气燃烧就是剧烈的氧化现象。任何可燃物尽管有热源点燃，但是若缺乏足够的 氧气，燃烧就不能持续，所以空气的共给是维持燃烧不可缺少的条件。据实验证 明，在氧浓度在 12%以下，瓦斯失去爆炸性。以上介绍的火灾 3 个要素必须是同时存在，相互配合，而且达到一定的数量， 才能引起矿井火灾。这是矿井火灾发生的根本条件，缺少任何一个要素，矿井火 灾是不可能发生。矿井火灾的防治与扑灭都是从这三个方面来考虑的。5.
4、2.2 外因火灾的预防与处理外因火灾的特点是发生突然，来势凶猛，而且发生的时间与地点往往出乎人 意料之外，正是这种突发性常常给人们造成惊慌失措而酿成恶性事故。据统计， 重大恶性火灾事故 90%以上是由外因火灾引起的。虽然外因火灾的发火次数约占 总发火的 25%30%，但是死于外因火灾的人数却占死于火灾总人数的 65%。由 此可见，外因火灾造成的损失不容忽视。特别是随着采掘机械化和电气化程度的 提高，外因火灾的比率也在上升，机电硐室、电缆、胶带输送机和综采设备的火 灾事故，近年来多次发生，给矿井生产造成巨大损失。因此，预防外因火灾的发 生，已经成为煤矿的防灭火的重大问题，必须给予足够的重视和有效
5、的防治。1) 外因火灾发生原因 外因火灾是由于外来热源引起的。地面火灾大部分是外因火灾。井口建筑物 内违章使用明火或烧毁作业，往往容易形成外源火灾。据调查分析，形成外因火 灾的原因大致如下： 存在明火。吸烟、电焊、火焊、喷灯焊、及电炉、大灯泡取暖等都能引然 可燃物而导致外因火灾。 出现电火。主要是由于电器设备性能不良、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 等，引起电火花、继而引燃可燃物。 违规爆破。由于不按爆破规定和爆破说明书爆破，如放明炮、湖炮、空心 炮以及用动力电源爆破、不装水炮泥、倒掉药卷中的消烟粉、炮眼深度不够或最 小抵抗线
6、不合规定等都会出现炮火，导致引燃可燃物而发火。 瓦斯、煤尘爆炸引起火灾。 机械摩擦及物体碰撞引燃可燃物，进而引起火灾2) 外因火灾预防措施外因火灾的预防主要是从两方面进行， 一是防止失控的高温热源；二是尽 量采用不燃或耐燃材料支护和不燃或难燃制品，同时防止可燃物大量的积存。预防外因火灾的措施关键是严格遵守煤矿安全规程的有关规定，及外因 火灾初期征兆的及时发展，并制止起发展。 安全设施必须齐全，并正常使用。生产和在建矿井必须制订井上、下防 火措施。矿井的所有地面建筑物、煤堆、矸石山、木材料场等处的防火措施和制 度，必须符合国家有关防火的各项规定，并符合当地消防部门的要求。 加强井下明火管理。井下
7、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焊接等工作，每 次都必须制订安全措施，经矿长批准，有矿长指定专人在场检查和监督。 矿井必须在井上下设置消防材料库。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。 井下爆炸材料库、机电设备硐室、检修硐室、材料库、井地车场、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，都应备有灭火器 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。 火灾检测器。人们利用外因火灾初期时会产生温升、烟雾、烟尘、气体 等特性，运用现代科学技术
8、，研制了感温、感烟等火灾检测器，这些检测器可以 及时发现初期火灾，进行报警，同时启动灭火装置，将火扑灭。3) 外因火灾处理措施矿井下发生火灾的情况变化是多方面的，由于发生火灾的地点不同、原因不 同，所以采用的处理方法也就不同。井下火灾既有其规律性，也有其特殊性，所 以处理时既要有原则性，又要有灵活性。矿井火灾的发生必须同时存在热源、可 燃物以及供给空气，并且相互结合，缺一不可。矿井火灾处理就要除掉其中一个、 两个或者全部要素。井下任何人发现井下火灾时，都应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况，立即 采取一切可能的方法直接灭火，控制火势，并迅速报告矿调度室。矿调度室在接 到井下火灾报告后，应立即按照矿
9、井灾害预防和处理计划的规定，将所有可 能受火灾威胁地区的人员撤离，并组织人员灭火。电器设备着火时，应首先切断 其电源。在切断电源前，只准使用不导电的灭火器材进行灭火。抢救人员和灭火过程中，必须指定专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘、其他有 害气体和风向、风量的变化，还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全 措施。封闭火区灭火时，应尽量缩小封闭范围，并必须指定专人检查瓦斯、一氧化 碳、煤尘、其他有害气体和风向、风量的变化，还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸 和人员中毒的安全措施。矿井火灾发展到明火阶段时，可能出现一些特殊的现象，既火风压和风流逆 转，这些现象会扰乱矿井的正常通风系统，可能使全矿火局部的风
10、向、风量发生 变化，对安全威胁很大，对救灾抢险工作造成困难。所以井下一旦发生火灾，就 要注意这些特殊现象，防止引起不良后果。 用水灭火。水是最经济、最有效，来源最广泛的灭火材料。然而用水灭火也必须注意以下问题：a. 要有足够的水量；不能搞“杯水车薪”，水量不足不仅难以灭火，而且有 可能贻误战机；造成火势发展；b. 用水灭火时人要占据上风头工作。射流有水源的边缘逐渐地推向中心，以免产生过量的水蒸气伤人；c. 必须保持一个畅通的排烟通道，以防高温的水蒸气和烟流返回伤人；d. 不要用水扑灭带电的电器设备火灾。不宜扑灭油料火灾。为了能及时把水送到井下发火地点，应在各主要生产巷道中铺设直径为80100m
11、m的供水管路，消防水管供水量不小于400L/min,水压0.150.98Mpa,最好保持在0.6Mpa。消防水管沿途每隔一定距离安装消防水栓。地面应有200 立方米的供水源。经验证明，在井筒与主要运输巷道，尤其是胶带输送机巷内安设水幕，当发生火灾时应立即启动，能很快地限制火灾的蔓延与扩展。用水淹采空区或矿井的方法只能在万不得已的情况下使用。淹没了的采区或 矿井在以后恢复生产时，不但需要付出巨大的排水费用，而且还有复燃的可能性。2泡沫灭火。灭火泡沫有空气机械泡沫与化学泡沫两大类。前者是二次世界大战从军工系统引进的一项灭火新技术；后者是广泛应用于地面灭火的得力手 段。空气机械泡沫就是用机械的方法（
12、风机）将空气鼓入含有泡沫的水溶液而产 生的泡沫。泡沫发生的倍数在 5001000 之间，由于它比化学反应产生的泡沫倍 数（1020）高的多，故又称高倍数空气机械泡沫。化学泡沫灭火器一般分为泡沫式和酸碱式两大类。无论那一类都是利用物质 间的化学变化产生泡沫，喷洒在着火物的表面上而灭火的，泡沫式灭火器的药剂 是碳酸氢钠，发泡剂硫酸铝，酸碱灭火器是碳酸氢钠与硫酸。隔绝灭火。覆盖燃烧物隔绝空气的供给，或者减少火区的氧浓度使火源缺 氧窒息。这种方法有沙子、岩粉灭火、粉末灭火器以及惰性气体灭火，还有一种 传统的构筑防火墙（又称密闭）封闭灭火法。a. 沙子和岩粉。沙子和岩粉，特别是石灰石岩粉，常被用来扑灭油
13、料，和 电器设备火灾。它能长时间覆盖在燃烧物上使其缺氧而熄灭，同时不一复燃。在 井下机电硐室储备一定量的沙子或岩粉是完全必要的。b. 干粉灭火器。干粉灭火器是一种由充满干状灭火药剂的金属容器和应用时能把粉状物质喷出来的设备共同组成的灭火工具。它的作用在于干粉灭火剂覆 盖在燃烧物上，受热后发生一系列的化学反应，反应过程中吸收大量的热量并放 出水分，水蒸气再吸热，使燃烧物温度下降，并产生浆状的物质，附着在燃烧物 的表面形成隔离层，从而隔绝空气阻断燃烧。干粉灭火器由于容量的限制只能用 于扑灭范围较小的初起火灾。但是它具有轻便、操作简单、灭火性能高等特点。 它可用于扑灭多种火灾，也可用于扑灭电气油类火
14、灾。c. 惰性气体灭火。在 959 年，我国盛行一时的炉烟灭火可谓惰气灭火的雏 形，后来有些矿使用的干冰灭火、液氯灭火、氮气灭火都是以惰化火区、窒息火 源为基本原理的灭火方法。液氯灭火有两种形式，一是地面建立液氯汽化系统，将大型液氯槽车由制氮 厂运来的液氯汽化后，借助与汽化压力或压缩泵通过水砂充填管路或专用管路送 往井下火区，另一种形式是将液氯用小型槽车送往井下，直接喷入火区灭火。氯气灭火是使用地面固定式或井下移动式制氯机通过管路把氯气送到火区， 是火区空气中氧浓度迅速下降，使火势得到抑制，同时爆炸性气体能够更快的在 更短的时间内到达失爆界限。在现场的实际灭火使用中，氮气作为一种辅助的灭 火手
15、段，取得了良好的效果。d. 封闭火区灭火法。在通往火区的所有巷道内以最快的速度，在最短的时 间内建立起防火墙，阻断氧气的供给使火源熄灭。这种灭火法最使用于扑灭无法 直接扑灭或直接灭火无效，火势猛，火区范围大，井工开采矿井的井下火灾，显 然封闭火区灭火法是直接灭火的一项后备方法。得到了广泛的使用。5.2 煤层自燃5.2.1 煤层自燃的预测预报煤炭自燃是矿井火灾的主要导致原因，寺河矿的煤层自燃现象又相当严重。 关于煤炭自然的原因，有多中学说解释。如：细菌作用学说、黄铁矿作用学说、 煤氧复合作用说、酚基作用学说等。其中，人们普遍认可的是煤氧复合作用学说。该学说的主要观点：煤在常温下吸收了空气中的氧气
16、。产生低温氧化，释放微量 的热量和初级氧化产物；由于散热不良，热量积聚温度上升，更加速了低温氧化 作用的进程，最终导致自然发火。1）煤炭自燃的条件必须同时具备以下 3个条件： 煤炭具有自燃的倾向，并呈破碎状堆积存在，堆积厚度一般要大于 0.4 米； 连续的通风供养维持了煤的氧化作用不断的发展； 煤氧化生成的热量能大量积聚，难以及时散发； 上述三个条件共同存在的时间大于煤的自燃发火期。2）人体感官早期发现矿井火灾人体应用自己的感觉器官（如：眼睛、鼻子、皮肤等），来觉察煤炭自燃初 期的特征。这是一项传统的办法，通常有以下几个方面： 视力感觉。煤炭氧化自燃初期生成水分，往往使巷道内湿度增加，出现 雾气或再巷道壁挂有平形水珠；浅部开采，
