煤礦火災(zāi)屬礦井五大災(zāi)害之一。礦井一旦發(fā)生火災(zāi),火勢發(fā)展的速度快,控制比較復(fù)雜,影響的范圍也比較廣,極易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失,甚至引起煤塵、瓦斯爆炸或者煤塵與瓦斯爆炸,釀成更大的災(zāi)害。為了防治礦井火災(zāi),保證煤礦安全生產(chǎn),對礦井火災(zāi)進(jìn)行必要的分析和了解十分重要。
礦井火災(zāi)發(fā)生的“三要素”
某種可燃物質(zhì)的存在。在煤礦井下,煤炭本身就是一種大量的而且普遍存在的可燃物;其次,在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生的大量的煤塵、瓦斯以及使用的坑木、機電設(shè)備、炸藥、油料等物質(zhì)都存在可燃性,它們的存在是發(fā)生火災(zāi)的基本元素。
具備足夠熱能的熱源。熱源是煤礦進(jìn)下火災(zāi)發(fā)生的必要因素,只有具備足夠熱量的熱源才能引起可燃物質(zhì)的燃燒。在煤礦,煤炭的自燃、瓦斯、煤塵燃燒與爆炸、放炮、機械摩擦產(chǎn)主的熱量;電流短路、電氣設(shè)備運轉(zhuǎn)不良產(chǎn)生的過熱;吸煙、焊接及其它明火都可能引起火災(zāi)。
有足夠濃度的供02源。燃燒的定義是一種發(fā)熱、發(fā)光,同時伴有煙霧產(chǎn)生的劇烈的氧化反應(yīng)。任何可燃物盡管有足夠熱量的熱源,如果缺乏足夠濃度的02,燃燒是難以持續(xù)的,所以,02的供給是燃燒形成必不可少的基本條件。實驗證明:在02濃度為3﹪的空氣環(huán)境里,任何可燃物的燃燒都不能維持;在02濃度低于12﹪的空氣中瓦斯失去爆炸性;濃度在14﹪以下,蠟燭也不能燃燒。所以,這里所說的供02源為正常含02量的空氣,而不是貧02的空氣。
煤礦火災(zāi)的分類
目前,在我國對于火災(zāi)的分類還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),分類比較多,據(jù)以下幾種分類方式如下:
按照起火源的不同,通常將煤礦火災(zāi)分為2大類,即外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。
按火災(zāi)發(fā)生的地點不同分類,可分為井筒火災(zāi)、巷道(進(jìn)、回風(fēng))火災(zāi)、采面火災(zāi)、煤柱火災(zāi)、采空區(qū)火災(zāi)及硐室火災(zāi)。
按照可燃物的不同分類,可分為機電設(shè)備火災(zāi)、火藥燃燒火災(zāi)、油料火災(zāi)、坑木火災(zāi)、瓦斯燃燒火災(zāi)、煤塵燃燒火災(zāi)及煤層自燃引起的火災(zāi)。
按煤礦通風(fēng)風(fēng)流的影響可分為進(jìn)風(fēng)風(fēng)流火災(zāi)、回風(fēng)風(fēng)流火災(zāi)。
煤礦火災(zāi)的本質(zhì)分析
煤礦火災(zāi)從本質(zhì)上來講,也屬于一種燃燒現(xiàn)象,也是一種能量能量相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象,并且據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,90﹪的煤礦火災(zāi)均屬于內(nèi)因火災(zāi),所有煤礦火災(zāi)均有發(fā)生、發(fā)展的過程,最終達(dá)到火災(zāi)的發(fā)生階段及形成危害。
在煤礦井下,由于燃燒和爆炸理論的“三要素”,火災(zāi)即可轉(zhuǎn)變成為爆炸,其條件為:存在較大體積且溫度較高的可燃性混合氣體,可燃性混合氣體的濃度達(dá)到爆炸極限;混合氣體中02濃度超過14﹪以上,混合氣體遇火源或本身溫度較高即產(chǎn)生燃燒。
煤礦火災(zāi)的危害
井下火災(zāi)對煤礦安全行產(chǎn)工作和礦工的安全主要有以下幾方面的危害:
井下空間狹小,活動受限,礦井的通風(fēng)與巷道的聯(lián)通關(guān)系復(fù)雜,所供給的風(fēng)量有限,當(dāng)井下發(fā)生火災(zāi)的時候,人員避災(zāi)和撤離都會受到復(fù)雜環(huán)境的限制。
煤礦井下存在著大量的可燃物,火災(zāi)極易產(chǎn)生并且發(fā)展蔓延的速度快,當(dāng)高溫火焰在巷道中流動,混入新鮮風(fēng)流時,將會在摻風(fēng)點產(chǎn)生二次燃燒的新火源,導(dǎo)致火災(zāi)面積的擴大。
燃燒時產(chǎn)生大量的有毒有害氣體(主要為CO2和CO)并伴有高溫火焰,造成人員的傷亡。這些氣體流入井下作業(yè)點后,使人員中毒和窒息。
井下產(chǎn)生火災(zāi)極易引起瓦斯、煤塵或者煤塵與瓦斯燃燒和爆炸。井下發(fā)生火災(zāi)不僅給瓦斯、煤塵提供了爆炸的火源,還因為高溫火源的干餾作用,使可燃物釋放出H2和多種碳?xì)浠衔锏染哂斜ㄐ缘臍怏w。因此,火災(zāi)能引起瓦斯、煤塵爆炸,進(jìn)一步擴大災(zāi)情及人員傷亡。
火災(zāi)能燒毀設(shè)備和引起煤層自燃,當(dāng)井下發(fā)生火災(zāi),如果不能及時采取有效措施控制,那么就會失去了滅火的良機,使火勢擴大,這樣就會燒毀大量的設(shè)備,更甚者引起煤層燃燒,影響礦井的正常生產(chǎn)。
礦井發(fā)生火災(zāi)后,使井下風(fēng)流反向,導(dǎo)致災(zāi)情的擴大,高溫?zé)熿F流經(jīng)的巷道,空氣質(zhì)量發(fā)生變化,溫度升高;另一方面使礦井通風(fēng)網(wǎng)路的風(fēng)流發(fā)生改變,使礦井通風(fēng)系統(tǒng)紊亂,進(jìn)一步擴大災(zāi)區(qū)范圍,同時給井下人員的撤離帶來了巨大的困難和危害,增大了事故損失和滅火工作的難度。
煤礦火災(zāi)的預(yù)防措施
外因火災(zāi)的預(yù)防措施
外因火災(zāi)的特點:火災(zāi)發(fā)生比較突然,發(fā)展速度快,火勢兇猛,如果不能及時發(fā)現(xiàn)和控制,將會帶來巨大的損失。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計:國內(nèi)有記載的重大火災(zāi)事故,90﹪以上屬于內(nèi)因火災(zāi),而礦井火災(zāi)中外因火災(zāi)所占比例雖小(僅占4﹪—10﹪),可是也不容忽視,做好煤礦井下的外因火災(zāi)的預(yù)防工作十分重要,具體措施如下:
嚴(yán)禁攜帶煙火及易燃易爆物質(zhì)入井;嚴(yán)禁在井下使用電爐或燈泡取暖,井下不準(zhǔn)使用電氣焊、噴燈焊接或切割。如必須使用,必須制定嚴(yán)格、科學(xué)、合理的安全技術(shù)措施,報相關(guān)部門批準(zhǔn);其次,在井口房和通風(fēng)機房附近20米范圍內(nèi)不得有煙火或用火取暖。
井下不準(zhǔn)存放易燃的油類物質(zhì)。
井下必須使用本質(zhì)安全型電器設(shè)備,加強管理,定期進(jìn)行檢查維修,保證設(shè)備性能完好;防止電火花、電弧及摩擦起火生成的事故。
加強爆破管理;進(jìn)行爆破作業(yè)時,必須使用國家標(biāo)準(zhǔn)的許用的礦用炸藥;不得使用過期或劣質(zhì)炸藥不準(zhǔn)放明炮或者明火放炮、放糊炮;不準(zhǔn)用動力電源放炮;炮眼的封泥長度和封填材料必須按照《煤礦安全規(guī)程》(2006版)的相關(guān)要求進(jìn)行封填,且進(jìn)行放炮,避免引起火災(zāi)。
嚴(yán)禁不阻燃或不抗燃的電纜、輸送帶和風(fēng)筒入井。
井口房、井架和井口20m范圍內(nèi)的建筑物以及主要進(jìn)、回風(fēng)巷、主平硐、主要巷道的連接處、井下主要的硐室和機電設(shè)備等,都應(yīng)采用不燃性材料砌筑或支護或者最好布置在巖層中。
井口都應(yīng)設(shè)防火鐵門,預(yù)防井口火災(zāi)或附近地面火災(zāi)波及井下,進(jìn)風(fēng)井巷與各生產(chǎn)水平的交匯處都應(yīng)設(shè)置防火鐵門,并定期對防火鐵門的質(zhì)量和靈活可靠性進(jìn)行檢查。
礦井必須在井口附近100m以內(nèi)設(shè)置消防材料庫,每一個生產(chǎn)水平的主要運輸大巷中應(yīng)設(shè)消防材料庫,儲備足夠數(shù)量的消防器材,并備有消防車。滅火材料和工具必須滿足礦井滅火時的需要,平時不準(zhǔn)挪作他用,進(jìn)下的炸藥庫、絞車房或者絞車硐室、機電硐室、水泵房和采區(qū)變電所、中央變電所都要配足夠的滅火器材并保持完好無損。
礦井必須在地面建立容量不低于200m3的消防水池,井下各主要巷道中應(yīng)鋪設(shè)2趟(1趟工作,1趟備用)專用消防管路,并且兩趟管路之間要能靈敏互換,每隔30m—50m的距離設(shè)一組消防水龍頭。
內(nèi)因火災(zāi)的預(yù)防措施
內(nèi)因火災(zāi)是指被破壞的原始煤層,具有自燃性質(zhì)的煤層;又有一定的風(fēng)量供給,自身發(fā)生緩慢氧化而產(chǎn)生一定的熱量聚積而導(dǎo)致著火形成的火災(zāi)。
內(nèi)因火災(zāi)的特點:主要是滅火比較困難,技術(shù)含量高,耗費的人力物力較大,火源比較隱蔽而不易被發(fā)現(xiàn),甚至燃燒時間長,有的能持續(xù)數(shù)月、數(shù)年之久,造成大量的煤炭資源被凍結(jié),根據(jù)1985年的統(tǒng)計,由于自燃發(fā)火而凍結(jié)的煤炭資源量已近6000萬噸。
據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計,全國統(tǒng)配與重點煤礦中,有自燃發(fā)火危險性的礦井占全國礦井總數(shù)的46﹪—49﹪;其中自燃煤層占累計可采煤層數(shù)的60﹪,1953年—1984年的統(tǒng)計資料顯示,內(nèi)因火災(zāi)的次數(shù)占礦井火災(zāi)次數(shù)的94﹪。因此,內(nèi)因火災(zāi)受到了人們的關(guān)注和研究。可是預(yù)防煤礦的內(nèi)因火災(zāi)的措施涉及到煤礦的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié),所以在預(yù)防措施方面要加強研究和探討。
在開采具有煤層自燃發(fā)火危險性的礦井,要正確選擇礦井的開拓方式,采煤方法和開采順序;提高礦井防火能力;優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng),杜絕采空區(qū)漏風(fēng),采取均壓通風(fēng)的防火措施,加強防火管理等措施來預(yù)防煤炭自燃,減少或杜絕煤炭自燃發(fā)火的隱患。
加強管理人員和從業(yè)人員的培訓(xùn),使其掌握煤炭自燃發(fā)火前期的相關(guān)預(yù)兆,及時發(fā)現(xiàn)發(fā)火預(yù)兆,為滅火工作帶來時間,進(jìn)行預(yù)防發(fā)火的預(yù)測預(yù)報工作,啟動礦井防火應(yīng)急預(yù)案,將其處理在萌芽狀態(tài)。
加強對廢棄巷道和采空區(qū)的管理,及時充填廢棄煤巷,以做到對采掘生產(chǎn)過程中遺留的各種發(fā)火隱患及時處理。
加強密閉的質(zhì)量和日常檢查管理工作,避免漏風(fēng)引起煤炭自燃。
利用新技術(shù)的發(fā)展和新設(shè)備來提高礦井自身防滅火的能力
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和礦井火災(zāi)的深入研究,一批批新的防滅火技術(shù)和火災(zāi)預(yù)防設(shè)備得到了開發(fā)的利用。如火災(zāi)自動報警裝置,應(yīng)用報警系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地探測到火災(zāi)隱患的異常情況,通過數(shù)據(jù)信息的處理反饋給管理人員,使其將火災(zāi)隱患處理在萌芽狀態(tài)。
總之,要積極開展礦井火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展及形成的機理和規(guī)律做更進(jìn)一步的研究和探索,開發(fā)先進(jìn)的適宜礦井使用的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、滅火設(shè)備和井下逃身設(shè)備;使礦井火災(zāi)在預(yù)防、監(jiān)測和撲救三方面實現(xiàn)三維立體空間的綜合防治措施,確保礦井的安全生產(chǎn)。
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