煤矿火灾控制与预防研究

摘要: 火的发明在人类文明史上具有重要的历史意义,为社会的进步起到了不可替代的作用。然而火若失去了控制,便会对生命财产和自然造成严重的灾害,具有极其严重的毁灭性。作为煤矿五大自然灾害之一,矿井火灾具有突发性跟灾难性。它可以发生在矿井、地面或

  摘要:火的发明在人类文明史上具有重要的历史意义,为社会的进步起到了不可替代的作用。然而火若失去了控制,便会对生命财产和自然造成严重的灾害,具有极其严重的毁灭性。作为煤矿五大自然灾害之一,矿井火灾具有突发性跟灾难性。它可以发生在矿井、地面或井下等地点,又常与瓦斯、煤尘的爆炸伴随产生,一旦发生将造成煤矿资源跟设备的重大损失,还将产生大量的一氧化碳等有毒气体,对矿工的生命安全造成重大威胁,酿成煤矿重大事故。
  在进行对煤矿火灾的研究中,将结合引起火灾的三点要素来进行火灾的预防与控制。从基层到干部都应学习跟掌握煤矿火灾的基本知识,以便有针对性的采取煤矿安全防御措施,做好矿井防火灭火工作,促使煤矿安全生产。
  关键词:火灾;防治;措施;技术

  一、煤矿火灾的发生及预测

  煤自身具有吸氧着火蓄热的特性,即煤的自燃倾向性。与空气中氧气相互作用发生化学、物理等复杂的过程形成自然发火,为煤矿的安全生产带来危害。根据煤燃烧条件对煤炭自燃发生与发展进行分析和预测对从根本上防治煤矿火灾生成起到重要作用。

  (一)煤的自然与发展

  1、煤炭的自燃是由其内部因素和外因共同作用产生的,分别为以下四个条件,缺一不可。
  (1)煤具有自燃倾向性,并称破碎状态堆积存在。
  (2)连续通风供氧,维持煤的氧化过程。
  (3)煤的热量大量蓄热,难以消失。
  (4)前三个条件同时存在,且时间大于煤的自燃发火期。
  2、煤的自然过程需要经历准备期、自热期和发热期三个阶段。如图1-1所示,T1为临界温度,T2为着火温度。
  (1)准备期是煤的低温氧化过程。在各种条件的影响下煤的准备期也各不相同。如褐煤几乎没有准备期,而无烟煤的准备期却很漫长。在准备期内难以检测到煤的异常。
  (2)经过准备期煤的氧化反应加强,氧化产生的热量使煤的温度上升,当达到着火温度时便开始燃烧,这个时期就是没得自热期。使用常规的仪表就可以检测出来,同时产生的化学反应也容易被人感受到。在此时期可以有针对性的采取措施,释放煤的热量,及时有效的抑制没从自热期像燃烧期的过度。
  (3)进入了燃烧期煤炭会出像着火现象。产生如明火、烟雾、一氧化碳、二氧化碳等可燃气体此时期可向煤内加入碱类化学物质使其加速,或掺入氯化物使其减弱,或隔绝氧气来阻止。
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  3、影响煤自燃的因素可大体分为内在因素跟外在因素。
  (1)影响煤炭自燃的内在因素有很多,如煤的变质程度、煤炭中水分的含量、硫的含量、煤岩的成分、煤的空隙跟脆性、瓦斯的含量等。这些成分都对煤的自燃发挥着重要作用。由于煤的自然发火需要很长时间,还要有一定的热环境使其温度上升,这很大程度上取决于外在因素。
  (2)一些外在因素决定了煤炭被氧化与外界生热的程度。如煤层的厚度与倾角越大自燃的危险也就越大;因为煤是不良导体,煤层越厚越容易聚热。煤层中遭地质破坏的地方,煤炭也越容易自燃;因为煤质松动裂隙增大,增加了供氧量。煤层的深埋程度越深,煤体的故有温度就会越高,水分较少,也更容易自燃;一些开采技术也是煤炭自燃的外在因素。拥有一套完整合理的煤炭开采技术十分重要,如减少巷道联络数目、岩巷开拓、减少煤柱、减少对煤体的切割等开采方法都可以对防治煤炭自燃起到有利作用。

  (二)煤矿火灾的预测预报

  煤的自燃倾向性是煤炭自然发火的内在因素。在煤矿的建立跟开采过程中针对煤的这一特性进行鉴定跟技术检测以达到防治自燃火灾的准备条件,使安全性得以提到。
  1、煤的自燃倾向性鉴定
  煤的自燃倾向分为容易自燃、自燃跟不易自燃三类。根据《煤矿安全规程》新建矿井或生产矿井延伸水平时,为防止煤炭自燃,使防止煤层自然的技术有效运作,必须由地质勘测部门采取煤样跟资料,在有关部门作出鉴定。常用的方法有:着火温度降值法、吸氧量测定法、氧化速度测定法、重量测定法、热差分析法等办法。
  2、指标气体预测
  在煤炭的生产过程中,由于煤的升温会逐渐释放出一氧化碳、二氧化碳、烷烃、烯烃、炔烃等气体成分。随着气体检测和分析水平的提高,人们通过大量的实验得出,除了早期对自然发火检测最灵敏的气体一氧化碳外,结合烷烃、烯烃和炔烃的气体指标的测量和计算,能够更好的预测火灾的预兆和发生。不同的指标气体选择也不相同,表1-2为各煤种一氧化碳、乙烯临界温度值
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  3、火源的探测技术
  火源的探测是在发火后,对火源的位置和范围的确定。通过煤自燃的本身和周围因素的变化进一步了解火源的发展趋势。目前常用的探测方法有:温度法、磁探法、电阻率法、气体测量法、同位素测氡法、无线电波法、地质雷达探测法、遥感法和计算机数值模拟的探测技术。
  4、漏风检测技术
  根据自燃的必要条件,煤炭自燃需要持续的供氧,而氧气的供给与矿井通风与漏风有着必然的联系。漏风可以向采空区、煤柱和煤壁裂隙的地点提供氧气,从而促进煤的氧化自燃。漏风检测是煤矿安全生产中必可少的环节,减少漏风是预防煤炭自燃危害的常用办法。通过在压能高的地点释放适量指标气体,在可能出现的位置采样和分析来计算出漏风量。目前多数煤矿普遍使用六氟化硫作为漏风检测的示踪气体,因其具有无色无味无毒且空气中不易燃,是一种性质稳定的惰性气体且自然成本低,检测灵敏度高,易于操作和控制。

  二、煤矿火灾的预防与治理

  在煤矿的生产过程中,防灭火工作不容忽视。其重要的方针为“预防为主,消防并举”因为煤炭一旦发生自然火灾,灭火工作将变成一项十分复杂的任务。应在整个生产过程中贯彻“预防为主,灭火为辅”的方针政策。针对自然发火的特性,制订灭火技术措施,预防控制火灾的发生,提高矿井的自然抗灾能力。

  (一)煤矿火灾的分类

  为了有针对性的制订防灭火对策,在经过分析火灾成因、规律的基础上,根据火灾的某系主要特征对其进行分类。
  1、根据火灾发生的地点不同,可分为地面火灾和井下火灾。地面火灾发生在办公楼、选煤楼、贮煤场等地点。起火易于发现,空气充分,有毒气体较少,灭火余地较大。而井下火灾发生在井口附近,如井口楼、机电硐室、进行掘进和回采的工作面以及采空区、煤柱等地点。井下可燃物充分,空气供给有限,产生大量有毒气体,威胁工人安全,还可能引起爆炸,因此对井下火灾应急极其重视。
  2、根据发火地点对矿井通风的影响,分为上行风流火灾、下行风流火灾和进风流火灾。
  (1)上行风流火灾风流从标高的低点向高点流动,热力作用产生的火风压与风流方向一致。主干风路的风流方向一般是稳定的,与原风流方向相同,烟流随之排出。而其他汇入旁侧支路的风流方向不稳定,应采取防火墙措施,力求避免旁侧支路风流逆转。
  (2)下行风流火灾风流从标高的高点向低点流动,发生火灾时,火风压的作用与风流方向相反,随着火势的发展,主干风路中的风流很难保持原有流向,当火风压增大到一定程度时,主干风路的风流将发生反向,烟流也随之逆回。下行风流火灾比较复杂,需要特殊的救灾灭火方式。
  (3)进风流火灾,发生在进风井、进风巷或采取迎风风路内。与上、下行风流火灾有很大区别,不易被早期发现且氧气充分,发展迅猛不易控制,井下工作人员容易受到火烟的伤害,造成中毒身亡事故。进风流火灾的治理应考虑发火风路的结构跟进风流的特点,采用适当的防治技术,如区域、局部或全矿反讽等。
  3、根据引火源不同,可分为内因火灾和外因火灾。
  (1)内因火灾是煤在一定条件下,自身发生物理化学变化,发生自燃。这类火灾有一定孕育过程,可以根据预兆尽早发现。根据煤矿内的空气成分、温度和湿度的微小变化来察觉。火灾一旦发生很难找到火源,难以彻底扑灭,如果处理不及时使大火灾范围扩大将烧毁即冻结大量资源。
  (2)外因火灾的发生通常比较突然,来势迅猛。如瓦斯,煤尘的爆炸、放炮作业、机械电机运转不良、吸烟、焊接等都可能引起火灾的发生。外因火灾所占煤矿火灾的比重比较小。多发生在井口楼、井筒、火药库、机电设备的巷道或工作面等地点。由于风流畅通,发展迅速,往往造成的损失跟事故也多于内因火灾。其比例如图1-3所示。
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  (二)内因火灾的防治

  通过了解煤矿自然发火的火源分布和起火因素,选择正确的开拓开采技术和火灾防治技术,使“预防为主”渗透到煤炭生产的每一个环节,是降低煤矿火灾概率的重要手段。以下技术是火灾防治技术的重要组成。
  1、开采技术防火
  在开采煤矿时,只有建立健全的开拓系统,选择正确的开采方法,才能更好地提高矿井的先天防火能力,有效抑制煤炭自燃的产生。
  (1)对自燃火灾发生的常见地点的分析。采空区普遍存在着碎煤堆积跟漏风,当某一风路上的碎煤达到着火条件时,将会产生自燃;煤柱的尺寸小,服务周期长,手开采压力的影响,变酥脆裂,容易发生内部自燃;巷道顶煤受压时间长,被压酥破碎,风流渗透到其内部,发热自燃。
  (2)开拓开采要求。根据矿井火灾发生的常见地点,开拓开采时应要求。提高回采率,减少丢弃煤,以消除自燃的物质条件。限制空气渗透到酥松的煤中,减少供氧条件,如消除漏风通道,减少漏风压差。
  (3)开拓开采技术措施。首先应该采取合理的开拓方式,合理进行巷道布置,尽可能采用岩石巷道,分层巷道垂直重叠布置,分采分掘布置区段巷道,推广无煤柱开采技术。同时再确定开拓方法和布置巷道时,要考虑有利于通风防火和均压防火等通风系统的要求。其次要采取合理的采煤方法。采用长臂式采煤法,安全性强,采出率高,巷道布置简单。与机械化的采煤方式相结合,还可提高煤的产量,防治自然发火。在顶板的管理方法上,一般采用全部沦陷法,自燃危险性较小。如果顶板岩层几坚硬、冒落块大,采空区难以填实,可采用灌浆填充等方法,减少自燃风险。采用先进的回采工艺,以便提高回采率。合理确定回采速度,在煤炭自然发火期内完成开采和封闭采空区。防止上下煤层同时开采,采空区连通。确定合理的开采顺序:煤层间先采上煤层后采下煤层,上山区先采上区段后采下区段,下山区先采下区段后采上区段,区段内先采上区段后采下区段。
  (4)案例分析
  甘肃某煤矿开采煤层平均厚度12m,倾角25°至45°,自燃倾向强,低瓦斯矿井,采用镐落式采煤法,回采率仅50%左右。发火的溜煤烟由于发火前被堵塞,停止使用一段时间,但仍有漏风通过。
  此次火灾由于采用落后得镐落式方法开采厚煤层,残煤多,而该煤层又自燃性强。因此必须禁用镐落式开采方法,改用分层人工假顶或水砂填充采煤法;采区应布置为后退式,避免前进式漏风严重;该矿设备差,技术力量弱,管理水平低,应增加设备,加强对技术人员和管理人员的培训,以便提高技术管理水平。
  2、灌浆防灭火技术
  (1)灌浆技术的理解。灌浆防火就是将水与不燃的固体材料,适当的配比成一定浓度的浆液,利用输浆管道送到可能发生或已经发生自燃的位置,以防自燃或阻止火灾。此技术利用减少煤与氧气的接触反应,吸热冷却降低煤的温度,强化采空区冒落煤岩的胶结,增加采空区气密性,来延长自然发火期。灌浆材料的选择应满足相应的物理跟化学特性,还应运输方便,价钱便宜。我国多以黄土为主,利用水利取土自然成浆或人工取土机械制浆。需要计算合理的制浆量。
  (2)灌浆技术的应用。在回采过程中,灌浆分为采前预灌、随采随灌跟采后封闭。对于开采窑要多的矿井,煤炭易发生自燃,且煤层厚,空隙多,应选取采前预灌。在工作面尚未开始回采前,对其上部采空区灌浆;对于发火期短的煤层可采用随采随灌。在采煤工作面推进同时向采空区灌浆,可及时将顶板冒落线后的采空区填足,达到防火效果;对于发火期较长的煤层应选择采后灌浆,在工作面采完封闭后灌浆。
  (3)进行灌浆工作为防止事故发生,应注意观察水情,灌浆后清洗管道,设置有强度的灌浆封闭,做好地表水流入井下的防水工作,灌浆下部采掘时应注意对灌浆区进行检查,如有积水,应打钻放水后安全生产。
  3、阻化剂防灭火技术
  (1)阻化剂技术的理解。阻化剂用来阻止氧化速度。是一些阻止氧化防治煤炭自燃的盐类物质,与水混合成一定浓度的溶液。通过包围和填充煤的表面和其中的裂隙,增加煤的蓄水量,以降低煤的温度,延缓煤的氧化速度。根据阻化防火效果好,来源广,安全无害,使用方便,成本低等特点,较为常用的有,氯化钙、氯化铁、氯化镁等。应根据煤质选用适当的阻化剂,调配适当的浓度,以增强防火效果,降低成本。
  (2)阻化剂的应用。阻化剂防火的主要方式有:压注阻化剂溶液、气雾阻化剂和喷洒阻化剂溶液。对于煤柱、工作面、起采线、停采线的易发火地点,使用大钻孔进行压注阻化剂处理高温点和灭火;,可通雾化器将阻化剂水溶液进行雾化,小雾粒通过风流飘到采空区,矿区,防止自燃;对于缺土地的矿区,比较适用于喷洒阻化剂。如巷道、煤柱壁面、浮煤及分层工作面,可通过喷雾装置直接喷洒在煤的表面。根据不同品种煤选择适宜阻化剂及相应浓度。
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  4、均压防灭火技术
  (1)均压防灭火技术的理解。均压防灭火是在风机合理运行的条件下,通过对井下风流进行调整,改变相关巷道风压分布,均衡火区或采空区进、回侧的风压差,从而减少和杜绝漏风,断绝氧源,阻止煤炭自燃发生。
  (2)均压防灭火技术的应用。均压技术大体分为开区均压和闭区均压。开区均压技术可减少采空区漏风,抑制煤炭的自燃,防止有毒害气体聚集向采空区涌出。开区均压是在生产工作面建立的均压系统。在了解采空区煤炭可能产生自燃和漏风的分布位置基础上,可采取如调节风门调压、风机调压、风机风窗联合调压、风机风筒均压等相关技术措施。闭区均压技术应用于以封闭的火区。可以通过风门或风窗调节法、调压气室法、调整通风系统法来加速火源的熄灭。
  5、惰性气体防灭火技术
  (1)惰性气体防灭火技术的理解。将惰性气体注入封闭或有自燃性趋向的区域内,以降低其中氧的含量,使火区火源熄灭,预防采空区自燃。
  (2)惰性气体的选择与应用。根据氮气的物理化学特性,氮气防灭火技术,可作为很好的防灭火技术措施。对于防止采空区自然发火、瓦斯爆炸和封闭火区加速熄灭都有很好的效果。在使用氮气防灭火技术的同时应与均压和堵漏风技术配合使用,以防止采空区和火区漏风严重时,氮气大量流失,难以起到防灭火效果。氮气可通过分离空气中氮和氧来获取,煤矿中常用的氮气制备方法有,深冷空气、变压吸附和膜分离三种。使用氮气防灭火技术时要选取合理的注入方法,达到最大的防灭火目的。在回采工作面和后部采空区自然发火时,在相关的要求下采用埋管注氮和托管注氮,向工作面后部采空区注入氮气。在封闭火区区域内可使用旁路注氮、钻孔注氮、插管注氮和墙内注氮等适合的注氮工艺手段。
  (3)使用氮气防灭火技术应注意。氮气不易滞留,不如注浆注沙那样长期覆盖,虽然可以迅速灭火,但应配有其他直接措施处理残火。为防止泄漏还应辅助堵漏措施。由于氮气具有窒息性,在工作地点使用还应注意氧的含量不要达到下限值。
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  6、泡沫防灭火技术
  (1)泡沫防灭火的理解。泡沫是不溶性气体分散在液体或熔融固体中所形成的分散物系。由溶体膜与气体构成的成为二相泡沫,由溶体膜、固体粉末和气体构成的称为三相泡沫。应用泡沫填充剂是矿井填充堵漏风防灭火灭火的主要技术之一。二相泡沫虽然已得到应用但其稳定性差,对人体有害,使用受限。目前在二相泡沫中加入固体粉末已向三相泡沫转变。
  (2)泡沫的选择与应用。与相关的堵漏防火材料相较,三相泡沫具有更好的防火堵漏效果,具有成本较低、材料易取、安全环保等优点。三相泡沫防灭火技术利用黄泥的覆盖性、氮气的窒息性和水的吸热降温性来防治煤炭自燃与灭火。可通过使用胶管或预埋管用于相应的采空区可有效地防治煤炭自燃。
  7、胶体防灭火技术
  (1)胶体防灭火的理解。胶体材料的形成过程中大量吸热,同时可以隔绝氧气,因此可用于防火灭火工作,也是煤矿防治自然发火的重要手段。胶体的形成根据所选材料的不同特性跟制作工艺可分为无机凝胶,如硅酸凝胶;高分子凝胶,如人工合成的高吸水树脂;复合胶体,如高吸水矿物质和吸水性树脂。
  (2)胶体的选择与应用。根据煤矿火灾的特点,在众多胶体材料中应选择,无毒害,无污染,无腐蚀,具有良好的渗透性,耐高温,具有堵漏和阻化性能且工艺简单价格低廉的胶体材料。一般硅凝胶最符合其要求。井下注胶系统主要由移动式注胶工艺和管网式大流量注胶工艺组成。针对井下局部煤体的高温区域可使用移动式注胶工艺,把各种胶体按相应比例混合后通过胶管和钻孔将其输送到所需区域。当火区较大时,可通过管网注胶工艺,利用煤矿现有的地面灌浆防灭火系统、注沙防火系统及防尘水管路系统,大流量的压注胶体材料。

  (三)外因火灾的防治

  对于外因火灾的发生,预防的意义同样重要。要在整个生产生产和管理的过程中,以防止起火入手,针对火灾发生前后的特点,制定切实可行的措施。火灾发生时更应更应控制火灾事故扩大,尽量减少火灾损失。对常见的外因火灾进行分析,达到防治目地。
  1、外因火灾灾前对策
  在未发生火灾时,根据外因火灾的主要发生地和燃烧介质,可采取以下措施来预防外因火灾的产生。
  (1)控制和管理好高温热源、明火和潜在的火源,以防止高温热源的产生跟存在。
  (2)尽量少用或不用可燃材料和设备,已消除可燃物的存在。
  (3)安装可靠的保护措施,防止潜在的热源转化成显热源产生机电火灾。
  (4)防止摩擦引燃和高温热源与火花,可燃物相互作用,发生火灾。
  2、外因火灾灾后对策
  火灾发生后,利用已有的防火安全设施,要把火势控制在最小范围内。采取有效灭火措施火熄灭,尽量减少危害和损失。
  (1)控制控制控制在有高温热源潜在前后10米范围内,使用不燃支架。
  (2)划分火源危险区,并在危险区两端合适的位置建造防火门,防止火灾扩大。
  (3)再发火危险处,设置报警、消防装置和设施。
  (4)必须在地面设置消防水池。
  (5)井下设置消防管路,主要通风机必须具有反风系统,并保持状态良好。
  (6)在发火危险区内设避难硐室,使没来得及撤离的工作人员在避难硐室内等候救援。
  3、矿井电气火灾的防治
  (1)电气火灾的危害与成因。在外因火灾的形成中,由于电气设备漏电与短路都发生在内部,起火点无法看到。一旦发生火灾将殃及井下众多设备且不易扑救,会造成重大损失,因此电气火灾的防治十分重要。电气火灾主要由于短路、过负荷、接地故障、漏电、静电以及一些电器照明设备引起的。电气火灾的发生容易引起连锁反应,引发其他事故,对生命和财产安全造成严重威胁。
  例:某煤矿井下临时变电所变压器低压侧接线盒内电缆与接线柱采用不正确得缠绕连接,接触不良,长时间过热,导致短路,继电保护装置失灵,产生电弧引燃变压器油、电缆、木支架,赵成火灾事故
  (2)电气火灾的防治措施。预防电气火灾要严格执行相关煤矿安全规程,选用、安装满足防火要求的电气设备。如在井下存在瓦斯、煤尘等易燃易爆场所,选择隔爆型电气设备。防止电缆起火应选用矿用阻燃电缆,线路的链接跟铺设都应按规范进行,避免短路、失火等灾害;对于电气设备的管理应做好日常的检查跟维护工作,并加强对职工的安全用电教育,防止人为引起漏电、短路造成火灾;矿井电气设备要有过流、过压、漏电和接地保护措施;还应保障消防措施和设备齐全,并进行必要的事故模拟演练,确保在发生火灾的情况下具有相应的扑救、避难、救援等具体防范措施。
  4、胶带输送机火灾防治技术
  (1)胶带火灾的危害与成因。胶带输送机位于进风顺槽,一旦引发火灾,报警或救灾不及时,将产生有毒有害气体像各工作面传遍,引起灾害扩大。所以胶带输送机火灾比一般煤炭、木材的火灾危险性更大,是矿井火灾的防治重点。胶带输送机火灾的发生原因主要有胶带摩擦、电器故障等其他原因。
  例:某煤矿带式传输机长时间运转,皮带接头卡子开裂,皮带被卡在导向滚筒和其上面的角铁中间,造成皮带停止运行,而滚筒继续运转,滚筒与皮带摩擦发热起火。
  (2)胶带输送机火灾的防治措施。再胶带火灾发生的初期实施灭火和控制最为有效。因此为防治胶带火灾,现场人员应对胶带运输机的运作进行实时观测,保障现场有足够供水和消防器材。有些煤矿在胶带输送机的机头和机尾处,安装了自动喷淋防火系统,对火灾初期的灭火和抑制起到了很好的作用。

  三、煤矿火灾时期的治理

  在煤矿火灾的发生时期,对于通风的管理控制可以起到阻止风流逆转造成火烟弥漫井巷、有害气体毒害井巷、瓦斯爆炸等灾害的的产生和加剧,对火灾的消灭具有重要作用。同时应根据火灾的发生位置与特点选择适当的灭火方法有效的消灭火情并对火区进行严格的控制,以达到救灾灭火的目的。

  (一)通风管理

  矿井火灾时期通风的控制是矿井火灾救灾的主要措施之一。通多对风流流向的控制,防止风流紊乱,使风流流动状态有利于撤离人员,救治火灾;防止火范围扩大灾;限制烟流蔓延;避免气体瓦斯达到爆炸点。
  1、风流紊乱的防治。在火风压的影响下,风流的状态产生浮力跟节流效应。引起矿井风流紊乱变化。
  (1)风流紊乱的表现。火灾生成的燃烧物和水蒸气可引起风流质量体积的增加,在气流温度变化的影响下使风流体积流量进一步增加,增加了风流的阻力,产生了节流效应。而火灾引起的风流温度增加、空气密度减小,使风流自行上浮流动,产生了浮力效应。在浮力跟节流效应的作用下风流产生逆转、逆退和滚退三种形式。
  (2)风流紊乱的危害。风流逆转对风流流动状态产生改变,给人员撤退救灾工作带来困难。烟流通过逆退可对火源上风侧灭火的人员产生伤害,伴随进风还可能诱发瓦斯爆炸。滚退现象也可通过火源风侧烟流与新鲜风流混合,逆流回火源,导致瓦斯爆炸,人员伤亡。因此稳定风流是救灾时期的重要任务之一。
  (3)风流紊乱的措施。在火灾发生时首先应采取积极的方法扑灭控制火灾,可在火源进风侧修筑临时防火密闭,控制进风量,减少火烟生成;保证通风机正常运转,稳定风流;当火灾发生在总进、回风流处应考虑主要通风机停风或反风;加大旁侧之路的风阻,减小火灾所在巷道回风段的风阻;尽可能利用火源附近的巷道,将烟气直接导入总回风道排至地面。
  2、风流的控制。风流的控制主要通过控制风量与风向来实现。在正常生产中应控制好风量,使各个工作点风量满足要求。在灾变期间要对风向严格控制,避免风流紊乱,烟流进入避灾路线。
  (1)风流控制方法。矿井火灾中风流的控制是一项较为复杂的技术手段。他可以是全矿范围内的。主要借助主通风机、局部通风机、通风装置如风门临时密闭和调节风窗等来实现。火灾时期常用的通风制度有,维持正常通风、停风机、反风、风流短路等。
  (2)风流控制的应用。当井下发生火灾时,应迅速了解火源位置、燃烧物分布、火灾燃烧的规模、火源温度、流经巷道是上行还是下行、风量的大小等内容。估算火风压的小及其对通风系统的影响,以便采取有效措施,保证通风网络中风流的稳定。
  当火源位于采区内且烟流弥漫范围广、井下有人员分布范围大、通风网络复杂的高瓦斯矿井、独头掘进巷道内、采区或矿井主要回风巷,应保持正常通风,稳定风流;当火源位于进风井口或进风井筒,独头掘进面发火已有较长时间且瓦斯浓度已超过爆炸上限,可选择停风机;当井下发火时,利用反风设备可改变火灾产生的烟流方向,使火源下侧的人员处于上风侧的新鲜风流中;当火源位于矿井的主要进风系统,因不能进行反风,可将进、回风井之间联络巷的风门打开,是风流短路,减少流入采区的烟流。

  (二)灭火方法

  灭火的实质是利用冷却、隔离、窒息、稀释、中断链反应等手段,把正在燃烧的物质冷却,使其温度降到燃点之下,停止燃烧。
  1、基本灭火方法。灭火的方法有直接灭火、隔离灭火和联合灭火三大类。要根据火灾的情况和矿井的自身条件,选择有效的灭火方法。
  (1)直接灭火的方法。这是一种积极的灭火方法,如控制可燃物、用水、灌浆、泡沫、胶体材料、砂子干粉等灭火方法。是作用与火源附近,直接扑灭火灾的方法。
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  (2)隔离灭火方法。用于处理大面积火区,是控制火势发展的有效方法。再通往获取的所有巷道中构筑防火墙,隔离空气,使火情逐渐熄灭。所构建的防火墙要满足,构筑快、封闭严、墙要少、封闭范围小等。隔离灭火法也是直接灭火的一项后备方案。
  在判断火区范围、火势大小、瓦斯涌出量等情况的基础上构建防火墙如图3-2,对火区进行封闭。一般情况下先封闭对火区影响不大的次要风路在封闭火区的主要进、回风路巷道。
  封闭火区也是降低事故程度的有效手段。在火势发展迅猛,火区范围较大,直接灭火无效时,用此方法最为合适。
 煤矿火灾控制与预防研究
  1-采样检测管;2-通过筒;3-砂包;4-密闭墙;5-控制链
  根据火区内瓦斯聚集的情况,可将封闭火区的方法分为三种类型:锁风封闭火区、通风封闭火区和注惰封闭火区。锁风封闭火区的方法适用于救灾开始或过程中,确认火区内氧气贫乏且低于失爆点,可在进出风两侧以最快的速度构筑防火墙,封闭火区,在封闭的同时应快速采取风流短路措施,以降低氧浓度;通风封闭火区的方法适用于火区有可能形成可燃气体聚集和达到爆炸下限的情况下,在通风条件下在火区的进风口两侧同时筑建带风孔的防火墙,力求在封闭的火区内少积存瓦斯;注惰封闭火区的方法,需要有一整套注惰装置且有足够的惰气供送给火区。
  (3)综合灭火法。综合灭火法是通过隔绝窒息灭火与其他灭火方法相结合的灭火办法。根据火区需求向火区内注入泥浆、惰性气体以及利用调节风压等灭火方法,使火区尽快熄灭
  2、具体地点灭火与控制
  (1)井筒和井口火灾。进风井口建筑物火灾时,迅速扑灭火源,立即反转风流或关闭井口防火门,必要时停止主要通风机。以防止火灾气体及火烟侵入井下;进风井筒中发生火灾,必须采取反风或停止主要通风机,以防止火灾气体侵入井下巷道;回风井筒发生火灾,风流方向不应该变,减少风量。通过控制入风防火门,打开通风机风道的闸门,停止通风机,必要时撤出井下其他人员;竖井井筒发生火灾时,应用喷水器自上而下喷洒。
  (2)井底火灾。进风井井底车场和相邻硐室发生火灾,必须进行反风或风流短路,防治火灾气体进入工作区;回风井井底火灾,应保持正常风向,在可燃气体达到爆炸上限前提下,可减少流入火区的风量。
  (3)井下硐室火灾。着火硐室位于总进风道时,应反风或风流短路;着火硐室位于矿井位于矿井一侧或采区进回风所在的两巷道连接处时,采取短路通风,条件允许下可采用局部反风;火药库着火,先将雷管运出,再将其他爆炸材料运出,如因高温运不出,则关闭防火门,退出到安全地点;无防火门的硐室火灾,应采取挂风屏障控制入风,积极灭火。
  (4)通风巷道火灾。倾斜进风巷到火灾,可采取风流短路或局部反风、区域反风等措施,以防止火灾气体侵入采区工作面或作业人员所在场所;倾斜上行回风风流巷道火灾,保持正常风流方向,在不引起瓦斯聚集的前提下减少供风;倾斜巷道下行风流火灾,可增加风量,减少回风风阻,防止风流逆转,不允许停风机;倾斜巷道中需要从下向上灭火时,应设置保护吊盘、隔板等护身设施;在倾斜巷道中灭火时,应利用中间联络巷和行人巷接近火源,不能接近火源时,利用铲车、箕斗,将喷水器下到巷道中灭火,或发射高倍数泡沫或惰性气体远距离灭火;采区水平巷道灭火,保持正常通风,根据瓦斯情况控制风量。
  (5)采区工作面火灾。一般保证正常通风灭火要做到:使用灭火器从进风侧灭火。当倾斜煤层采煤工作面着火时,从侧面利用保护板接近火源,以防止伤人事故;瓦斯燃烧时,要增大工作面风量,利用干粉灭火器、砂子、岩粉等喷射灭火;在进风侧难以灭火时,选择回风侧灭火,要将人员撤出,在进风侧设置水幕;上述方法无效时应采取隔绝方法和综合方法灭火。
  (6)独头巷道火灾。要保持独头巷道通风原状,风机启停保持不变,如有爆炸危险,不得如灭火墙内。

  (三)火区管理

  煤矿火区封闭后,火情虽得到了控制,但火源并未彻底熄灭,仍作为潜在的威胁存在着。因此,需要加强火区的管理。让火源早日得以消灭,是一项重要的任务。对火区的管理要严格按照《煤矿安全规则》执行。
  1、火区的启封。封闭的火区,先对火情作出判断,可通过火区内部的数据观测来进行阻力测定和采空区漏风等探测工作,根据调压时的火区动态来观察。通过在每个密闭墙上安设测压管和水注计,来测定密闭墙的气密性,注意观测火区回风的气体成分。通过取样化验,证实火已熄灭,才可对火区进行启封。
  2、启封火区的安全措施。启封火区时应逐段恢复通风,同时测定回流中是否存在一氧化碳。出现复燃征兆时,应立即停止送风,重新封闭火区。启封火区必须由矿山救援队进行,启封工作完毕后3天内,由矿山救援队轮班检查通风、水温、湿度和空气成分。只有在一切指标满足火区完全熄灭的条件,方可再次生产。
  3、火区的启封方法。一般有通风启封法和锁风启封法。当火区范围较小,火源已经熄灭时,可采用通风启封火区。当火区范围较大,难以确认火源是否完全熄灭时,为防止高瓦斯火区可燃气体与残留火源接触,发生爆炸,应采用锁风启封火区法。

  四、结论

  在煤矿火灾预防与控制技术的研究中,一切以预防为主,尽可能避免灾害的发生。在煤矿里,尽管尽管任何一场火灾的引火原因、发生地点、火势大小各有不同,但是都存在着酿成严重灾害的可能。因此,从领导到员工对待每一次火灾都应从思想上予以足够的重视,绝不能麻痹大意。尤其是灭火行动上要果断迅速、不能犹豫不决,更不能迟疑拖拉。
  在突遇险情时要按照“矿井灾害预防处理计划”组成救灾指挥组,实施紧急应变措施,制定救人灭火对策,立即采取灭火措施同时避免人员伤亡,尽量减少损失。唯有抓住火灾的初起时期,才能有效地防止火灾的扩大,并予以扑灭。
  在日常的工作生产中,从领导到基层都应学习掌握火灾预防和治理的相关技术,并对一些矿井火灾事故的案例加以学习跟分析,总结经验教训。建立健全的防御机制,在事故发生后还应成立调查组对事故进行科学的调查分析。
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