一、礦井火災的危害
礦井火災是煤礦安全生產的重大災害之一。
礦井火災的危害主要表現在以下幾個方面:
(1)造成人員傷亡。礦井火災所產生的高溫氣體、輻射熱直接燒傷造成人員傷亡同時,礦井發生火災時往往產生大量有毒有害氣體,尤其一氧化碳,它在濃度很低時就具有毒性,據統計,在礦井火災事故中,遇難人員90%以上是一氧化碳中毒死亡,這也是礦井火災造成重特大惡性事故的主要原因。
(2)引起瓦斯、煤塵爆炸。尤其在高瓦斯和具有煤塵爆炸危險的礦井中,井下一旦發生火災,則有了高溫引爆火源,如果遇有瓦斯積聚或煤塵飛揚與堆積,就會發生爆炸事故。
(3)造成經濟損失。礦井火災造成經濟的損失,一是直接損失,如在礦井火災過程中直接燒毀的物質、器材、設施、設備,導致停產成減產二是間接損失如因封閉火區凍結大量可采煤量,以及遇難人員喪葬費、家屬撫恤金、傷殘人員醫療費等。
二、礦井火災的預防
發生在地面或礦內的火災,按其發生的原因,分為外因火災和內因火災。
()外因火災的預防
外因火災,就是某種外在高溫熱源引起可燃物著火的火災礦井井下如使用明火照明、電焊、氣焊、火爐、電爐等,煤礦的瓦斯爆炸、爆破違犯規程、電氣設備安裝犯錯誤和運轉不良,如電動機、電煤鉆損壞或過負荷、變壓器油著火、電纜的“雞爪于”、“羊尾巴”、明接頭、明刀閘開關等,都可引起外因火災。這種火災的發生一般都比較突然預防外因火災關鍵是嚴格遵守《煤礦安全規程》的有關規定及外因火災初起征兆的及時發現,井制止其發展。
(1)選用不燃性材料。《煤礦安全規程》第二百一十七條明確規定:新建礦井的永久井架和井口房、以并口為中心的聯合建筑,必須用不燃性材料建筑。”《煤礦安全規程》第二百二十條明確要求:“井筒、平硐與各水平的連接處及井底車場,主要絞車道與主要運輸巷、回風巷的連接處,并下機電設備室,主要巷道內帶式輸送機機頭前后兩端各20m范圍內,都必須用不燃性材料支護。”
(2)嚴禁明火取暖、施工。《煤礦安全規程》二百二十條嚴格要求:“井口房和通風機房附近20m內,不得有煙火成用火爐取暖。”《煤礦安全規程》第二百二十二條明確指出:“井下嚴禁使用燈泡取暖和使用電爐。”另外在此條中對井下從事電焊、氣焊和噴燈焊接等工作還作出了一系列的安全規定
(3)嚴控堆放易燃物品。《煤礦安全規程》二百二十四條規定:“井下使用的汽油、煤油和變壓器油必須裝入蓋嚴的鐵桶內,由專人押運送至使用地點。剩余的汽油、煤油和變壓器油必須運回地面,嚴禁在井下存放井下使用的潤滑油、棉紗、布頭和紙等,必須存放在蓋嚴的鐵桶內。用過的棉紗、布頭和紙,也必須放在蓋嚴的鐵桶內,并由專人定期送到地面處理,不得亂放亂扔。嚴禁將剩油、廢油潑灑在井巷或硐室內。”
除此以外,在《煤礦安全規程》的其他章節,從防止外因火災出發也作了一些規定。如:
總則”部分第十條中明確規定:“井人員嚴禁攜帶煙草和點火物品,嚴禁穿化纖衣服。”“開”、“通風和瓦斯、粉塵防治”、“煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出防治”、“爆炸材料和井下爆破”、“運輸、提升和空氣壓縮機”、“電氣”等章中都列有防止外因火災的有關規定。
(4)設置消防材料庫。《煤礦安全規程》第二百二十五條要求:“井上下必須設置消防材料庫”并要求:井上消防材料庫應設在井口附近,并有軌道直達井口,但不得設在井口房內;而井下消防材料庫應設在每一個生產水平的井底車場或主要運輸大巷中;同時,保證消防材料庫儲存足夠品種和數量的材料、工具;定期檢查、更換,及時補齊因處理事放所消耗的材料和損壞的工具。
(5)設置消防水池及消防水管路系統。用水滅火是一種比較方便、經濟而且有效的方法因此,《煤礦安全規程》第二百一十八條規定:“礦井必須設地面消防水池和井下消防管路系統。井下消防管路系統應每隔100m設置支管和閥門,但在帶式輸送機的巷道中,應每隔50m設置支管和閥門。地面消防水池必須經常保持不少于200m3的水量。如果消防用水同生產、生活用水共用同一水油,應有確保消防用水的措施。”此外,該條還規定:“開采下部水平的礦井,除地面消防水池外,可利用上部水平或生產水平的水倉作為消防水油。”
(6)設置滅火器存放點。井下一些特殊硐室和一些重要的地方,均為要害部門,消防工作尤為重要。《煤礦安全規程》第二百二十六條規定:下爆炸材料庫、機電設備室、檢修硐室、材料庫、井底車場、使用帶式輸送機或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中,應備有滅火器材。其數量、規格和存放地點,在災害預防和處理計劃中確定。面且,此條還規定:“井下工作人員必須熟悉火火器材的使用方法,井熟悉本職工作區域內滅火器材的存放地點。”
(7)設置防火門。防止地面火災傳人井下《煤礦安全規程》第二百一十九條規定:“進風井口應裝設防火鐵門……,如果不設防火鐵門,必須有防止煙火進入礦井的安全措施。”同時,此條規程還規定:“防火鐵門必須嚴密并易于關閉,打開時不妨礙提升、運輸和入員通行,井應定期維修。”
對上述裝設的防火材料器材和設施,必須嚴格管理,保證需要時能發揮作用。《煤礦安全規程》第二百二十七條規定:“每季度應對井上、下消防管道系統,防火門,消防材料庫和消防器材的設置情況進行1次檢查,發現問題,及時解決。”
(二)內因火災的預防
內因火災(也叫自燃火災),是煤炭、硫化礦或其他可燃物自身受到某些作用發生化學和物理變化面引起的火災。這種火災大都發生在以下地點:
(1)煤礦和硫化礦主要發生在采空區、巷道和室兩側的礦柱和冒頂處;
(2)煤礦主要是巷道堆積的浮煤或局部冒頂、片幫處;
(3)一般金屬礦主要發生在井筒、井底車場和硐室;
(4)煤礦的地面老窯、舊井連通處。
預防煤層自然發火的技術措施,可以滲透到煤礦生產的各個環節,歸納起來,主要包括:
(1)正確選擇開拓、開采方法。開采有自燃危險的煤層(特別是厚煤層)時,不正確的開拓、開采方法可以引起大量的煤炭自燃火災,嚴重地影響煤炭生產的發展。
為防止煤自燃火災,對于開拓、開采的要求是煤層切割量小、回采率高、回采速度快、采空區易于隔絕。
①采用集中巖巷和減少采區的切割量。統計資料表明,有些礦井60%~70%的自燃火
災發生在受壓破裂的煤柱或煤壁內。因此應盡可能采用集中巖巷布置采區內盡量少開輔助性巷道。總之,由于少留煤柱,少切割煤層和采空區易于封閉,自燃火災的危險性就比較小。
②選擇合理的采煤方法,高落式、房柱式等老的采煤方法回采率很低,采空區遺留大量的碎煤,掘進巷道多,漏風大,難以隔絕。開采易于自燃的煤層時,選用這種采煤方法是十分危險的。
壁式采煤法回采率高,巷道布置比較簡單。驗證明,薄煤層采用這種采煤方法,很少發生自然發火。
回采中厚煤層和厚煤層采用傾斜分層和水平分層人工假頂采煤法,輔以預防性黃泥灌漿,是能夠做到防止自燃的。
水力采煤效率高,速度快,采完一個采區后能及時隔絕封閉,有利于防止自燃。
頂板管理方法對煤柱、煤壁的完整性和采空區的漏風量有很大影響合理的技術措施定要和良好的組織管理工作相結合,才能收到預期的效果。
③對有自然發火傾向的煤層,應采用由上而下的開采順序,后退式回采,采用前進式回采方式,必須有防滅火專門設計和安全技術措施采用回采率高回采速度快、采空區易封閉的采煤方法,既可以提高煤炭產量,又可以在空間上和時間上減少煤炭的氧化作用。
(2)防止漏風。礦井通風網路中漏風的數量與方向往往是煤炭自燃發展過程轉化的決定性因素同一自燃煤層中不同分層的工作面之間必須保持足夠的超前距離,以免采空區之間漏風。防火對于通風的要求是:風流穩定漏風量小和退風網路中的有關區段易于隔絕。
(3)預防性灌漿。解放以來我國煤礦廣泛采用的預防自燃火災的措施是預防性灌漿,也就是將黃土、沙子,水等按一定比例配合制成泥漿,利用高度差或泥漿泵送到采空區等可能發生自燃火災的地點。
(4)注灑阻化劑防火。它是采用一種或幾種化學物質的溶液或乳油液灌注到采空區、煤柱裂隙等易于自燃的地點,降低煤的氧化能力阻止煤的氧化進程這種方法對缺土缺水礦區的防滅火有重要的現實意義。
(5)采空區注氮滅火抑制自燃。向發火區或發火危險區注液氮或氣氮情化該區域內的空氣,使氧濃度明顯降低,抑制自燃。
(6)實行均壓措施防止自燃。即通過調壓方法使易發火區域的兩側風壓趨近于零或減少到最低限度,以減弱向發火危險區漏風供氧條件均壓防滅火方法是所有措施中最為經濟的。
(7)及時封閉可能發火的區域。當采煤工作面采至停采線或工作面遇斷層等,工作面搬家后對采空區的進風巷和回風巷要及時封閉,斷絕供氧條件。對已報廢或暫時不用的、與其他巷道有漏風聯系的巷道,也應及時進行封閉。
三、礦井滅火的措施
()《煤礦安全規程》有關井下直接滅火的規定
《煤礦安全規程》第二百四十四條規定:“任何人發現井下火災時,應視火災性質災區通風和瓦斯情況,立即采取一切可能的方法直接滅火,控制火勢,并迅速報告礦調度室。”在現場的區(隊)班(組)長應依照礦井災害預防和處理計劃的規定,將所有可能受火災威脅地區(火災瓦斯流經的地區、由于火風壓造成火災瓦斯逆流的地區以及可能發生爆炸的地區等)的人員撤離危險區域,并組織人員利用現場的一切工具和器材進行滅火。電氣設備著火時,應首先切斷電源。在電源切斷前,只準使用不導電的滅火器材進行滅火。“礦調度室在接到井下火災報告后,應立即按災害預防和處理計劃通知有關人員組織搶救災區人員和實施滅火工作。
在搶救人員和滅火工作時,必須指定專人檢查瓦斯、一氧化碳、煤塵其他有害氣體和風流的變化,還必須采取防止瓦斯、煤塵爆炸和人員中毒的安全措施。
(二)井下直接滅火時的安全技術措施
(1)用水滅火時應先滅外圍后滅火源,水量不足時禁止向高溫火源直接用水滅火用水滅火時應注意防止發生水煤氣爆炸。
(2)采用直接挖除火源方法滅火時,必須符合以下條件:
①火源范圍小,且能直接達到火源
②可燃物溫度降至70C以下,且無復燃或引燃其他物質的危險;
③無瓦斯或火災氣體爆炸危險;
④風流穩定,無一氧化碳等中毒危險;
⑤需要放炮處理時,炮眼內溫度不超過40C
⑥挖出的熾燃物有條件時應用水澆滅,混以惰性物質(巖粉、砂土)保證運輸過程無復燃危險。
(3)直接滅火時應采取保證井下風流方向穩定的措施穩定風流的常用方法有:
①在火源的排風側設水幕(特別是傾斜巷道內必須設水幕)以降低火煙溫度和避免形成火風壓,水幕長度一般不小于10m;
②在低瓦斯礦井中,在火源進風側張掛風障、建筑穩流防火墻、關閉防火門,以減少火災煙氣發生量;
③保證主要通風機風機工況穩定
④火源如在角聯巷道中,應設法改變其鄰近巷道的網絡結構,使火災巷道變為并聯巷道;
⑤保證火源回風流通暢。
(4)及時向火火救災指揮部匯報現場滅火救災情況;根據火情發展變化,獨立采取應急措施時,應向總指揮報告。
(5)當井下火災無法直接滅火或直接滅火無效時,必須采取封閉措施,隔絕火區。
(三)封閉火區
封閉火區,就是把人風側和回風側所有通向火區的巷道予以封閉隔離火區。
在確保安全的前提下,應盡量縮小封閉范圍火區范圍越小封閉得越嚴密維持燃燒的氧越少,火熄滅的就越快,就能為封閉后進一步采取滅火措施創造有利條件。
封閉時應采取在火源的“進、回風側同時封閉”措施;不具備同時封閉的條件時,可以采用“先進后回”的封閉順序,一般不得采用“回后進”的封閉順序在封閉有火災氣體和瓦斯爆炸危險的火區時,必須采取設防爆墻的保護措施,在封閉過程中,設專人每隔10min檢查一次進、回風流中的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳和氧的含量,判別其爆炸危險性,并根據具體情況采取風量調節和充注惰性氣體的措施,火災氣體失去爆炸性;無有效防爆措施時,必須將全部人員撤至安全地帶。
封閉隔絕火區后的滅火可采取充填和灌漿滅火方法、充惰性氣體的滅火方法、阻化劑防火方法和均壓滅火方法。
四、火區的啟封
井下火災無法直接撲滅而予以封閉的區域,稱為火區。
(一)火區啟封
火區啟封之前,必須進行連續取樣分析,在符合《煤礦安全規程》規定的以下條件后才能認為火區已熄滅。
(1)火區內的空氣溫度下降到30C以下,或與火災發生前該區的日常空氣溫度相同;
(2)火區內的空氣中的氧氣濃度降到5.0%以下;
(3)火區內空氣中不含有一氧化碳或封閉期間內一氧化碳濃度逐漸下降,井穩定在0.001%以下;
(4)火區的出水溫度低于25C,或與火區發生前該區的日常出水溫度相同;
(5)上述四項指標持續穩定的時間在1個月以上。
(二)火區注銷報告
由礦長或礦總工程師組織有關部門鑒定確認火區已經熄滅后應提出火區注銷報告,井報局總工程師批準。火區注銷報告應包括以下內容:
(1)火區基本情況;
(2)火區總結(包括滅火過程、滅火費用和滅火效果等);
(3)火區注銷依據與鑒定結果;
(4)附圖
(三)啟封已注銷的火區
啟封已注銷的火區必須編制啟封計劃和安全措施并報局總工程師批準啟封計劃和安全措施應包括以下內容:
(1)火區基本情況與滅火、注銷情況;
(2)火區偵察順序及防火墻啟封順序;
(3)啟封時防止入員中毒、防止火區復燃和防止爆炸的通風安全措施;
(4)附圖。
火區啟封必須由礦山救護隊進行必須采用鎖風方法啟封,發現有復燃現象時,必須立即停止啟封,重新封閉。
救護隊員進人火區后應仔細記載火區破壞情況和支護情況。
啟封后3d內必須由礦山救護隊每班進行檢查測定和取樣分析氣體成分確認火區完全熄滅,通風情況正常后才能轉人恢復生產工作。
(四)編寫啟封總結報告
火區啟封后應進行啟封總結,編寫啟封報告,其內容應包括以下內容:
(1)啟封經過;
(2)火區火源位置及發火原因分析;
(3)火區破壞情況及火災后果分析;
(4)經驗與教訓。
(五)在火區相鄰區域進行采掘工作時的規定
(1)在火區同一煤層、同一水平的相鄰區域進行采掘工作時,必須留有足夠寬度的煤柱,以隔離火區,并編制專門設計,報局總工程師批準。
(2)火區同一煤層的下部小階段或下部水平,一般不得進行回采。但當煤層傾角小于35°,且在火區下部留有足夠高度的煤柱、能有效隔離火區時,必須編制專門設計,并報局總工程師批準后方可進行回采。在火區下部小階段掘進時,必須有防止冒透火區的安全措施。
(3)在火區下方的鄰近煤層中進行回采時,必須在有保證回采后不影響火區滅火工作時和保證災區對回采工作沒有威脅的措施,并編制專門設計,報局總工程師批準的情況下,方可進行回采。
(六)老火區的管理
井田范圍內遺留的老火區和小煤窯火區均應予以封閉,按火區加以管理。
