礦井防滅火

礦井火災指的是，發生在礦井井下各處的火災，以及發生在井口附近的地面火災。礦井防滅火即對礦井火災進行防治。

基本介紹

• 中文名：礦井防滅火
• 外文名：Mine fire prevention
• 領域：安全工程
• 滅火方法：直接、隔絕、聯合滅火法
• 相關設備：防火門、供水系統
• 技術：灌漿技術、阻化劑技術等

背景

煤炭是我國的主要能源，在國民經濟能源結構中占據很重要的位置，在原煤產量快速增長的同時，必須保證礦井的安全高效開採，礦井火災是煤礦的主要自然災害之一。而煤炭自燃又是礦井火災的主要形式，在我國國有重點煤礦中，有56%以上的礦井都存在自燃發火的危險，由煤炭自燃而引起的火災占礦井火災總數的90%以上。近年來，綜采放頂煤技術得到大力的推廣和套用，使煤礦生產效率大幅提高，但該方法冒落高度大、採空區遺留殘煤多、漏風嚴重，使得礦井煤炭自燃發火頻繁發生，已成為制約礦井安全生產與進一步發展的主要因素之一。

常規防滅火技術

為了防治煤炭自燃，國內外廣泛採用注水、灌漿、噴灑阻化劑、注惰氣等技術。近年來，又較廣泛地採用了凝膠、膠體泥漿、阻化汽霧、泡沫樹脂等防滅火技術。該類技術對保證礦井安全生產起了重要作用，推動了礦井防滅火科技的進步。
在20世紀50年代，灌漿技術成為我國煤礦防滅火技術的主要手段，並且一直沿用到今天。所謂的預防性灌漿技術就是指將水和灌漿材料按適當的比例混合，配製成一定濃度的漿液，經過鋪設的輸漿管路利用自燃壓差或泥漿泵送到可能發生煤炭自燃的區域，以防止自燃火災的發生。

灌漿技術是一項傳統的、簡單易行的、比較可靠採用注水來代替灌漿，增加煤體的水分，也取得了較好的效果。
阻化劑技術在美國、波蘭、前蘇聯等國家得到了較好的套用;近些年來，阻化劑技術在我國也得到推廣套用。該技術主要是讓水溶液附著在易被氧化的煤體表面，惰化煤體表面的活性結構，阻止煤與氧氣的接觸的作用。
惰性氣體技術從20世紀70年代開始在德、法、英等已開發國家煤礦中大量使用；從80年代起，我國開始了氮氣防滅火技術的研究與推廣。
近年來，凝膠技術在我國得到較廣泛套用。凝膠分為無機凝膠和高分子凝膠兩大類，其防滅火機理是凝膠通過鑽孔或煤體裂隙進入高溫區，其中一部分未成膠時在高溫下水分迅速汽化，快速降低煤表面溫度，殘餘固體形成隔離層，阻礙煤氧接觸而進一步氧化自燃;而流動的部分混合液隨著煤體的溫度的升高，在不遠處及煤體孔隙里形成膠體，包裹煤體，隔絕氧氣，使煤氧化、放熱反應終止；乾涸的膠體還可以降低原煤體的孔隙率，使得通過的空氣量大大減少，從而抑制復燃。

火區管理

由於發生礦井火災而封閉的巷道、採掘工作面和煤炭資源等區域，叫做火區。火區封閉後雖然可以認為礦井火災已被控制住，但對於礦井防滅火工作來說，這僅僅是滅火工作的開始，只要火源還沒有徹底消除，它仍是對礦井安全生產潛在威脅，如果管理不善，形成漏風進入火區，使火區的火源不僅得不到抑制，反而加重火勢；如果在火源未消除情況下擅自啟封，將造成礦井火災重複出現，後果不堪構想。所以，必須加強對火區的管理。

火區熄滅條件

《煤礦安全規程》規定，火區同時具備以下5個條件時，方可認為火區的火已經熄滅：

（1）火區內的溫度下降到30℃以下，或與火災發生前該區的日常空氣溫度相同。

（2）火區內空氣中的氧氣濃度降到5%以下。

（3）火區內空氣中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳濃度在封閉期間內逐漸下降，並穩定在0.001%以下。

（4）火區的出水溫度低於25℃，或與火災發生前該區的日常出水溫度相同。

（5）上述4項指標持續穩定的時間在1個月以上。

啟封火區條件

只有經取樣化驗證實火區的火已熄滅後，方可對該火區進行啟封。因為啟封火區是一項比較複雜而又危險的工作，一定要做好以下安全注意事項：

（1）啟封已熄滅的火區前，必須制定安全技術措施，包括火區偵察與防火牆啟封順序、啟封時防止人員中毒、防止火區復燃和防止爆炸的通風技術措施。

（2）因為啟封火區和火區恢復通風期間，將排出火區內的有毒有害氣體，還容易發生因受到通風影響而再次出現一氧化碳或火區復燃現象，所以，這時必須由礦山救護隊負責進行，並撤出火區迴風流中的所有人員。

（3）啟封火區時，應採用鎖風啟封方法，以備萬一啟封過程中發生火區復燃，能夠安全有效地加以控制和重新封閉。

（4）在啟封工作完畢後的3天內，每班必須由礦山救護隊檢查通風工作，並測定水溫、空氣溫度和空氣成分。

防滅火裝備

防 滅火主要裝備包括：(1)防滅火供水系統。(2)井下機電硐室、火藥庫、 風動工具清洗硐室的出口裝設向外開的防火門。(3) 自然礦井的回採工作面進、迴風巷口以及可能發生自燃的巷道或硐室必須預先砌築的防火門套，並在附近貯放足夠數量的材料。(4) 採用皮帶運輸機的礦井，應裝設 皮帶火災報警裝置和自動灑水滅火裝置。 (5) 井底車場、機電硐室、火藥庫、風動工具清洗硐室等火災隱患嚴重的地點，配備足夠數量的滅火器材。(6)所有礦井在井上、井 下建立的消防材料庫。(7) 所有礦井建立的礦井反風系統 (包括主扇反風設施和井下反風設施)。(8)礦井防滅火灌漿系統，灌漿系統必須配套，包括製漿、輸漿和灌漿以及供料、供水等設備。(9) 開採自燃煤層的礦井 或礦區建立的氣體分析化驗室及配備的儀器儀表。(10)所有礦井以礦井調度室為中心建立的井上、井下災變緊急通訊聯絡網系統。

滅火方法

消滅礦內火災的方法有直接滅火法、隔絕滅火法和聯合滅火法。

直接滅火法

指用滅火器材在火源附近直接滅火，是 一種積極的方法。可採用水、砂子、滅火器、岩粉或者是挖除火源。

(1)用水滅火。 利用強力水流的機械力量壓滅燃燒物體的火焰，而且水能浸濕物體表面而阻止其繼續燃燒。用水滅火方法簡單、經濟，且礦內水源較充足，故被廣泛採用。用水滅火尚有以下優點：水的比熱大(4187J/kg)，蒸發時吸熱量多(2240kJ/kg)，所以比其他任何滅火物質的冷卻作用都大;借水泵造成的壓力，可以把水從很遠的地方送往火源地去；可以產生大量蒸汽(1m水可產生1700m蒸汽)，降低燃燒物體附近空氣中的氧含量。但有下列缺點：不能用於消滅帶電的電氣設備和易燃油料的火災；在硫化礦內，從火源流出的酸性水會更強烈的促進氧化作用而引起相鄰地區的礦石自熱；如果用水量不足，在火區的高溫作用下，水分解成氫和一氧化碳；水蒸汽會對不牢固的巷道頂板起破壞作用，使頂板塌落。

用水滅火時，必須注意下列事項：礦山應該準備好充足的水量，可隨時供給任何地點的滅火用水；火災時期應保證正常通風，以便將火煙和水蒸汽順利地排到迴風流中；撲滅火勢猛烈的火災時，不要把水流直接沖往火源中心，應先將水流射往火源外圍，隨著燃燒物體的冷卻逐漸逼向火源中心。用噴霧水滅火也取得了良好效果，用特製的噴嘴在巷道內組成扇狀水幕，霧狀水很快變成水氣隔斷了火源的氧氣供給，同時也起了冷卻火源的作用。為了撲滅豎井井筒中的火災，可將噴水器懸系在鋼絲上，下放到發火地點噴水滅火。用這種方法不僅節省了用水量且能撲滅易燃油料的火災。用水淹沒整個火區或礦井的滅火方法只是在萬不得已時採用。淹沒了的採區或礦井在將來恢復時，需要付出巨大的人力和費用。

(2)用滅火器滅火。 在礦內利用化學滅火器消滅初發的外因火災是相當有效的，它使用靈活，滅火效能高。在井下某些可能發生火災的地方，如井底車場、機修硐室、水泵房、炸藥庫、井下大型固定機械和轉載礦石的地點以及主要巷道內等處，設定有一定量的化學滅火器以備隨時使用，這對於及時撲滅火災是有效的。必須指出，上述手持式滅火器對於撲滅較小的初起火災才有效，並且需要儲備大量的滅火器。如果發生較大的火災時，此類滅火器的作用就顯得不足，在這種情況下，應使用高倍機械空氣泡沫滅火器。

(3)用砂子和岩粉滅火砂子和岩粉可以用於消滅電氣設備和易燃油料的火災，優點是使用簡單，成本低廉，但在井下運送和保存較困難。所以，僅用於消滅硐室火災。

(4)挖除火源 將燃燒物從火源地取出立即澆灑冷卻熄滅，這是消滅火災最徹底的方法。但是這種方法只有在火災剛剛開始尚未出現明火或出現明火的範圍較小，人員可能接近時才使用。在挖除火源時，為了防止可能發生可燃氣體的爆炸，應採取必要的預防措施。

隔絕滅火法

在通往火區的所有巷道內建築防火牆，並用黃土、灰漿等材料堵塞巷道壁上的裂縫，填平地面塌陷區裂隙以阻止空氣進入火源，從而使火源因缺氧而熄滅。絕對不透風的防火牆是沒有的，因此若把隔絕法單獨使用，則往往會拖延滅火時間，不能達到滅火的目的。只有在不可能用直接滅火法或者沒有聯合滅火法所需的設備時，才用防火牆隔絕火區作為獨立的滅火方法。

聯合滅火法

直接滅火法和隔絕滅火法的配合使用。是消滅礦內自燃火災使用最廣的一種方法。先用防火牆將火區封閉後，再向隔離火區注入泥漿或惰性氣體滅火。