第九章_矿井火灾防治

矿井火灾防治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。

第一节基本概念和理论概述一、矿并火灾的分类(1）根据引火热源分类，矿井火灾可分为外因火灾和内因火灾。

外因火灾是由于外部热源引起的火灾。

煤矿常见的外部热源有电能热源、摩擦热、各种明火（如液压联轴器喷油着火、吸烟、焊接火花）等，多发生在井筒、井底车场、石门及其他有机电设备的巷道内。

内因火灾是由于煤炭等易燃物质在空气中氧化发热并积聚热量而引起的火灾。

它不存在外部引燃的问题，因此，又称自燃火灾。

自燃火灾多发生在采空区，特别是丢煤多而未封闭或封闭不严的采空区；巷道两侧煤柱内及煤巷掘进冒高处等。

(2）根据可燃物分类，分为煤炭自燃火灾、坑木燃烧火灾、火药燃烧火灾、机电设备火灾、瓦斯燃烧火灾和油料燃烧火灾。

(3）据着火地点分类，井筒火灾、巷道火灾、采煤工作面火灾、硐室火灾、采空区火灾、煤柱火灾。

二、矿井火灾的危害矿井火灾的发生具有严重的危害性，主要表现在以下几个方面：（1）毁坏设备和资源。

井下发生火灾时，温度常在1000℃以上。

可烧毁昂贵的机电设备或使被封闭在火区内。

同时，自燃火灾不但会烧毁大量的煤炭资源，而且是大量的煤炭资源被冻结，直接影响正常生产。

(2）产生大量有害气体。

降下一旦发生火灾，煤炭自然会产生一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、烟尘等；坑木，橡胶，聚氯乙烯的燃烧会产生大量一氧化碳、醇类、醛类以及其他复杂有机化合物。

烟气特别是一氧化碳，会使井下人员中毒或死亡。

人员伤亡。

当煤矿井下发生火灾以后，煤、坑木等可燃物质燃烧，释放出有害气体，此外，火灾诱发的爆炸事故还会对人员造成机械性伤害（冲击、碰撞、爆炸飞岩砸伤等）。

(3）引起瓦斯、煤尘爆炸。

井下火灾一方面可燃物发生干馏作用，放出爆炸性气体；另一方面为矿井的瓦斯、煤尘提供了引爆热源。

(4）产生火风压，破坏通风系统。

矿井发生火灾，产生火风压，引起矿井风流紊乱，风流逆转，造成风流不稳，破坏通风系统，是灾害进一步扩大。

（5）扑灭火灾要耗费大量的人力物力财力，且破灭火灾的人员生命难以保证；同时，火灾扑灭后的生产恢复仍需要很高的成本。

第二节矿井火灾及其防治一、外因火灾发生的原因及易发地点：外因火灾发生突然、来势凶猛，如处理不及时，可酿成恶性事故。

（一）外因火灾主要原因，井下发生火灾条件是热源、可燃物、氧气三者同时存在。

1.热源，如明火、电缆着火、电气设备产生的电弧火花，瓦斯或煤尘爆炸，以及放炮、机械摩擦等引起的火灾。

一般的说，在电气化程度较低的中、小型煤矿，大多数外因火灾是由于使用明火或违章爆破等引起的。

在机械化、电气化程度较高的矿井，则大多是由于机电设备管理维护不善，操作使用不当，设备运转故障等原因所引起的。

而且随着矿井电气化程度的不断提高，机电设备引起的外因火灾的比重也有增长的趋势。

在井下吸烟、取暖、违章放炮、电焊及其它原因，引起的外因火灾，也时有发生。

2.可燃物：可燃物主要是木棚、瓦斯、煤炭、油料、纸、棉纱、胶带等3.氧气。

（二）外因火灾易发地点外因火灾大多容易发生在井底车场、机电硐室、运输及回采巷道等机械、电气设备比较集中，而且风流比较畅通的地点。

这类火灾一般发生得比较突然，发展速度也快。

一个小火源，稍有疏忽，火势就可能蔓延扩大到很大的范围。

如果发现不及时，处理方法不当，或是行动措施不果断，会给矿井带来严重损失以至发生惨痛的人身伤亡事故。

（三）外因火灾的预防措施一是防止失控的高温热源；二是尽量采用不然或者耐燃的材料支护和不然耐燃的制品，同时防止可燃物堆积。

1.加强明火管理（1）每一入井人员严禁携带烟草和点火物品，严禁穿化纤衣物。

（2）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采用不燃性材料砌筑，并应至少设两道防火门。

（3）在井下和井口房，严禁采用可燃性材料搭建临时性操作间、休息间。

（4）井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。

（5）井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作。

（6）井下使用的汽油柴油和变压器油必须装入盖严的铁桶内，由专人定期送至地面处理，不得乱放，严禁将剩油、废油泼洒在井巷或硐室内。

（7）抽放硐室和泵房周围20m范围内，禁止堆积易燃物和有明火。

2.建立防火设施，加强防火器材管理。

（1）矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统。

（2）进风井口应设防火门，防火铁门必须严密，易于关闭，开启式不妨碍提升、运输行人，并定期检修；如果不设防火门，必须有防止烟火进入矿井的安全措施。

（3）矿井必须在井上井下设置消防材料库，库内储存的物品应符合有关规定，并定期检查和更换，不能挪作他用。

（4）井下爆炸材料库、机电设备硐室、检修硐室、材料库、井底车场、使用胶带输送机或液力耦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“矿井灾防计划”中确定。

（5）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灭火器材的存放地点。

三、内因火灾的发火原因及易发地点（一）内因火灾的发火原因1.煤炭自燃的条件从煤的氧化自燃过程可以看出，煤炭自燃必须具备以下三个条件：(1）煤炭具有自燃的倾向性。

(2）煤炭呈破碎状态堆积存在。

(3）煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时散失。

（4）连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展。

2.影响煤炭自燃的因素影响煤炭自燃的因素分为内在因素和外在因素内在因素是指煤的自然倾向性，是煤炭发生自然的基本条件。

煤炭自燃的危险性不仅取决于煤的自然倾向性，还取决于地质条件、开拓、开采和通风条件等外在因素。

（1）影响煤炭自燃的内部因素1）煤的变质程度。

各种牌号的煤（即不同化学成分的煤）都有自燃发火的可能，一般认为煤的炭化程度越高、挥发分含量越低、灰分越大，其自燃倾向性越弱；反之则越强。

2）煤的孔隙率和脆性。

煤的孔隙率越大，其吸附氧的能力也越大，因此孔隙率越大的煤越容易自燃。

煤的脆性越大则越容易破碎，破碎后不但其接触氧的表面积大大增加，而且其着火温度明显降低，所以脆性越大的煤，越容易自燃发火。

因此，在矿井里最易发生自燃火灾的地方都是煤体较为破碎与碎煤集中堆积的地点。

3）煤岩成分。

煤岩成分有丝炭、镜煤、亮煤和暗煤，其中，丝炭结构松散、吸氧能力强、着火温度低（190～270℃），是煤自热的中心，在自燃中起“引火物”的作用；镜煤和亮煤脆性大，易破碎，有利于煤炭自燃；暗煤硬度大，难以自燃。

4）煤的水分。

实验表明：煤中水分少时有利于煤的自燃；若水分大时则会抑制煤的自燃，当煤中的水分蒸发后其自燃危险性会增大。

5）煤中硫和其他矿物质。

煤中含有硫和其他催化剂，则会加速煤的氧化过程。

统计资料表明，含硫大于3％的煤层均为自燃发火的煤层，其中包括无烟煤。

但当含硫量小于1％，其对自燃的影响则不大。

6）煤中的瓦斯含量。

煤层孔隙内的瓦斯能够占据煤的孔隙空间和内表面，减少了煤的吸氧量；瓦斯逸出后，使煤炭氧化更为强烈，自燃危险性增加。

（2）影响煤炭自燃的外部因素1）地质条件。

煤层越厚与倾角、断层、褶曲、破碎带及岩浆侵入区等地质构造地带，煤层松软易碎、裂隙多，吸氧性强，也容易发生自燃火灾。

2）开拓、开采条件。

开拓、开采条件是影响煤炭自燃的重要原因，选择不当，有可能造成火灾频繁发生。

开采有自燃发火危险的煤层时，开拓系统布置十分重要。

有的矿井由于设计不周，管理不善，造成矿井巷道系统十分复杂，通风阻力很大，而且主要巷道又都开掘在煤层中，切割煤体严重，裂隙多、漏风大。

因而，造成煤层自燃发火频繁。

而有的矿井，设计合理，管理科学，使矿井的通风系统简单适用，在多煤层（或分层）开采时，采用联合布置巷道，将集中巷道（运输、回风、上山、下山等）开掘在岩石中，同时减少联络巷数目，取消采区集中上山煤柱等，对防止煤炭自燃发火起到了积极作用。

合理的开采方法应该是巷道布置简单、保证煤层切割与留设煤柱少、煤炭回收率高、工作面推进度快、采空区漏风少。

这样可使煤炭自燃的条件难于得到满足，降低自燃发火的可能性。

3）通风条件。

通风的影响主要表现在采空区、煤柱和煤壁裂隙的漏风。

漏风引起煤炭的氧化自燃。

3. 煤的氧化自燃过程及其特征煤炭自燃一般要经过3个时期：（1）潜伏期。

煤暴露于空气中后，由于其表面具有较强的吸附氧的能力，会在煤的表面形成氧气吸附层，煤与氧相互作用形成过氧络合物。

此期间煤的氧化处于缓慢状态，生成的热量及煤温的变化都微乎其微，吸附了氧的煤重图2-1-1 煤自燃发展过程示意图量略有增加，煤被活化，煤的着火温度降低。

通常把这个阶段称为潜伏期。

（2）自热期。

经过潜伏期后，被活化了的煤能更快地吸附氧气，氧化速度加快，氧化产生的热量较大，如果不能及时散发，则煤的温度逐渐升高，这就是煤的自热期。

当煤的温度超过自热的临界温度T1( 60～800C）时，煤的吸氧能力会自动加速，导致煤氧化过程急剧加速，煤温上升急剧加快，开始出现煤的干馏，生成CO、C02、H2、烃类气体和芳香族碳氢化合物等可燃气体。

在此阶段内使用常规的检测仪表能够测量出来，甚至于被人的感官所察觉。

通常把这个阶段称为自热期。

（3）自燃阶段。

当自热期的发展使煤温上升到着火点温度T j时，即引发煤炭自燃而进入燃烧期。

此时会出现明显的着火现象（如明火，烟雾，产生CO、CO2及其它可燃气体），并会出现特殊的火灾气味（如煤油味、松节油味或煤焦油味）。

着火后，火源中心的温度可达1000～1200℃。

煤的着火温度因煤种不同而异，无烟煤为400℃左右，烟煤为320～380℃，褐煤为210～350℃。

在《矿井防灭火规范》中规定出现下列现象之一，即为自燃发火。

①煤因自燃出现明火、火炭或烟雾等现象；②由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至70℃以上；③由于煤炭自热而分解出CO、C2H4或其它指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。

(二)内因火灾的易发地点（1）采空区，特别是一枚较多的采空区。

（2）旧火区，当管理不严，防火密闭等漏风时，易引起火区复燃。

（3）容易自然的厚煤层进行分层开采时，下分层的进、回风巷周围是易自燃发火的地点。

（4）回采工作面上隅角留下的阶段保护煤柱，通常由于充填不满，煤柱受压破碎，形成无数裂隙，存在漏风，易发生煤炭自燃、（5）掘进、回采过程中遇到未充实的旧巷道等存在漏风时。

（6）采取水平巷道、回采工作面的溜煤道和段间煤柱，由于处于应力叠加区，并且受采动影响和维修条件限制，形成无数裂隙。

因而以自然。

（7）煤层巷道或回采工作面冒顶处。

四、煤炭自燃的预兆（1）嗅觉。

如果巷道或回采工作面闻到煤油、汽油、松节油或焦油气味，就表明风流上方某地点发生煤炭自燃已发展到自热后期，是火灾发生的最可靠征兆。

（2）视觉。

如果巷道中温度较高，出现雾气或巷道周壁及支架上出现水珠，表明煤已经开始自热。