煤矿火灾的危害与防治

袁存发

（同煤集团大斗沟煤业公司，山西 大同 037026）

摘要：煤矿火灾成因复杂，危害巨大，必须高度重视，采取科学、合理的防治措施，才能有效地预防和控制煤矿火灾的发生和危害，实现安全生产。

关键词：火灾    危害    防治

矿井火灾是煤矿五大灾害之一。矿井一旦发生火灾，不仅会造成煤炭资源损失，打乱各项生产衔接部署，往往还会造成瓦斯煤尘爆炸，使灾害程度和范围扩大，严重危害矿井的安全生产。所以，探析煤矿火灾的危害对有效防治火灾发生有着重要作用。为了更加直观地认识和探析煤矿火灾危害，有效制定防治措施，本文列举一例，以作说明。

2010年9月15日, 某年产180万吨的资源整合煤矿，在14#层一个综采面准备停采铺网时，发现支架后古塘塌落处出现明火，尽管及时采取了接水枪冲洗、向火区注凝胶封堵，向11#层打注浆孔灌浆等大量的综合灭火措施，但终究火势蔓延较快，灾情严重复杂。先封堵了着火工作面后，随后又被迫封堵了这个采区。该矿当时开采的是侏罗纪11#、14#层低瓦斯煤层，层间距3.2米, 属近距离煤层开采。后经事故分析，该事故的起因是由于上覆11#层浮煤自燃引发的下部工作面古塘塌落出现着火,属内因火灾。下面，我们就以这起事故为例，谈一下矿井火灾的危害与防治。

1.  矿井火灾的概念及成因

矿井火灾是指发生在矿井范围内的非控制性燃烧。一般应具备三个基本要素，即可燃物、热源、空气。根据引火热源的不同，通常分作外因火灾和内因火灾两大类。

外因火灾是指可燃物在外界火源（明火、爆破、机械摩擦、电流短路、爆炸等）作用下，引起燃烧形成的火灾。内因火灾是指指由一些易燃物质（主要是煤）在一定条件下，自身发生物理化学变化，聚热导致着火而形成的火灾。一般来说，内因火灾的发生和发展都比较缓慢，而且有预兆，易于早期发现。但其火源隐蔽，扑灭自然火灾比较困难，以致有的自然火区可持续数月、数年，甚至数十年不灭，长期威胁着矿井的安全生产。大同煤田露头煤的燃烧，迄今已持续300多年，尚未完全熄灭。文章开头所述9.15事故(下同)就是由于上覆11#层浮煤自燃引发的下部工作面古塘塌落出现着火,属内因火灾。

2.  矿井火灾的危害

矿井一但出现火灾，对煤矿生产及职工安全必然造成一定的危害，主要有以下几个方面。

2.1  产生再生火源。高温火烟在巷道流经的路程上，掺入新鲜风流时，将会在掺风地点发生新的燃烧火源。

2.2  产生大量的高温火焰及有害气体。火灾附近高温达1000度，同时产生大量有毒有害CO、CO₂气体，这些气体随高温火烟一起流入井下各作业场所，造成大量人员的中毒和窒息。

2.3  引起瓦斯、煤尘爆炸。火灾不仅提供了热源，而且由于火的干馏作用，使井下可燃物放出氢气、甲烷等爆炸性气体和不少碳质微粒，这样即使是无瓦斯矿井火灾照样会导致瓦斯爆炸。

2.4  火灾使井下风流逆转，导致灾情扩大。矿井火灾发生后，由于矿内空气温度及成分的变化，会产生一种附加的热风压即火风压。火风压一方面使矿井总风量发生变化，另一方面造成通风风流方向变化，从而使烟气的流动失去控制，造成通风系统紊乱，进一步扩大灾区范围。

2.5  火灾烧毁设备和煤炭资源。井下发生火灾，不仅会烧毁大量的设备、器材和煤炭资源。有时封闭火区也会导致设备长期被封闭、大量煤炭资源呆滞，缩短了矿井服务年限。9.15事故就使得一个采区全部停产,两套综采，两套机掘设备整个被封，虽然没有造成其他恶性后果，但也给企业造成了巨大的经济损失。

3.  矿井火灾的预防措施

矿井火灾对矿井危害巨大，做好预防工作十分必要。主要应采取“预防为主，消防结合”的方法，来防治矿井火灾。

3.1  矿井外因火灾的预防措施。

3.1.1  技术措施。

一是防止起火。主要是确定发火危险区，加强对明火和高温火源的管理控制，防止火源产生，如：禁止一切人员携带烟草及点火工具下井；

二是消除燃烧的物质基础，如：井下不准存放汽油、煤油和变压器油、主要巷道都应采用不燃性材料支护或开凿在岩巷内；防止火源与可燃物接触；

三是安装可靠的保护设施，防止潜在的热源转化为显热源，如：井下必须采用防爆型或本质安全型电器设备、使用不延燃电缆、阻燃输送带和阻燃风筒。

四是防止火灾扩大。如：设立防火门、建立消防水池、设置消防材料库、配备灭火器材。

3.1.2  教育措施

教育措施包括知识、技术和态度教育三个方面。

3.1.3  管理措施

管理措施主要是制定各种规程、规范和标准且强制执行。

3.2  矿井内因火灾的预防措施。

3.2.1  合理的选择开拓开采系统、采煤方法及通风系统

煤炭只有处于破碎状态，通风窒息，易于蓄热的环境中才能产生自然现象。因此在开拓开采的巷道布置及选择采煤方法时应该充分考虑防火的要求。9.15着火事故主要是采煤方法选择错误。工作面上伏11＃煤层选用的是刀柱式采煤法，留有大量容易着火的浮煤，又是近距离煤层，下面工作面的顶板塌落极易将上面的火引入古塘，形成火灾。

3.2.2  预防性灌浆

预防性灌浆是将水、浆按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，其作用一是浆液中的固体物沉淀，充填于浮煤缝隙之间，包裹浮煤，隔绝氧气与煤体的接触，防止氧化；二是浆液中的水分有助于增加煤的外在水分，抑制煤自然氧化的发展，同时有利于易自燃煤体的散热。

3.2.3  阻化剂防火

阻化剂防火是利用某些能够仰制煤炭氧化的无机盐类化合物，如氯化钙、氯化镁等喷洒于煤壁，采空区或压注入煤体之内，以抑制或延缓煤炭的氧化达到防止自然的目的。

3.2.4  均压防火

均压防灭火与封闭防灭火一样，即都是堵漏。一是要掌握矿井风压分布的特点，二是要了解矿井可能造成自然发火的漏风通道与漏风带，按照一定的调压法则，制定相应的均压方案，达到灭火目的。

3.2.5  惰性气体防火

现在较多使用的是氮气，其中可能含有很少量的氧气。利用制氮设备制取氮气，通过管路送入井下，注入采空区等煤炭可能自燃的区域，使之惰化。

3.2.6  凝胶防灭火

凝胶是一种特殊的粘稠流体。其特点是：固水性、吸热降温性、密封堵漏性、阻化性。

3.2.7  煤柱法

近距离煤层采用抽出式通风的矿井，由于防火监测难度大，当采至盘区巷或空巷时，从设计上以安全为先，应考虑多留煤柱，防止上伏煤层的火引至下层工作面．如在着火前期采用此方法，9.15事故完全可以避免．

3.3  应用新技术和新设备提高防灭火能力

3.3.1  应用火灾自动报警装置。应用报警系统能准确地探测到异常状态，并将火灾的隐患消灭在萌芽中。

3.3.2  隐藏火源探测技术。

3.3.2.1  束管集中监测系统。束管集中监测系统可以连续采集井下气样，还可在有些人员无法进入的地方完成监测任务。

3.3.2.2  红外线测温技术。此仪器可接收煤壁的红外线辐射，根据一定的指标利用计算机判定隐藏火源的位置。

3.3.2.3  地表钻孔可燃气体监测技术。该方法是俄罗斯矿业科学研究所经过多年潜心研究的结果。在井田预计火灾所在区域的地表打1～1.5m的线钻孔，监测钻孔从井下裂缝中散发到地面的全部可燃气体组分，然后根据测定的气体浓度绘制其等高线，再根据一定的数学模型进行井下高温范围的圈定工作。

4.  不同地点火灾防治的应急技术

矿内灭火方法主要有直接灭火、隔绝灭火、综合灭火。不同地点的火灾采取灵活的灭火方法进行应急处理。

井口建筑物火灾。进风井口建筑物发生火灾时，应采取防止火灾气体及火焰浸入井下的措施：立即反转风流或关闭井口防火门，必要时停止主要通风机；按矿井灾害预防和处理计划的规定，引导人员出井；迅速扑灭火源。

井筒中的火灾。进风井筒中发生火灾时，为防止火灾气体浸入井下巷道，必须采取反风或停止主要通风机运转的措施。

井底车场的火灾。当进风井井底车场和毗连峒室发生火灾时，必须进行反风或使风流短路，确保火灾气体不侵入工作区。   

井下峒室中的火灾。峒室发生火灾，且峒室无防火门时，应采取挂风障控制入风，用水、灭火器、高倍数泡沫或砂子灭火。

倾斜巷道中的火灾。倾斜进风巷道发生火灾时，必须采取措施防止火灾气体侵入有人作业的场所，特别是采煤工作面。为此，可采取风流短路和局部反风、区域反风等措施。

平巷石门和其他水平巷道中的火灾。位于矿井或一翼总进风巷中的平巷、石门和其他水平巷道发生火灾时，要选择最有效的通风方式（反风、风流短路、多风井双区域反风、正常通风等），以便救人和灭火。在防止火灾扩大采取短路通风时，要确保火灾有害气体不逆转。

独头巷道的火灾。独头巷道发生火灾时，要在维持局部通风机正常通风的情况下，积极灭火。要保持独头巷道的通风原状，即风机停止运转的不要随便开启，风机开启的不要盲目停止，进行侦察后采取措施。

采煤工作面的火灾。采煤工作面发生火灾时，一般要在正常通风的情况下进行灭火，并必须做到 ：从进风侧进行灭火，要有效地利用灭火器和防尘水管。急倾斜煤层采煤工作面着火时，不准在火源上方灭火，防止水蒸汽伤人；也不准在火源下方灭火，防止火区塌落物伤人。而要从侧面（即工作面或采空区方向）利用保护台板和保护盖接近火源灭火。在进风侧灭火难以取得效果时，可采取局部反风，从回风侧灭火，但进风侧要设置水幕，并将人员撤出。采煤工作面回风巷着火时，必须采取有效方法防止采空区瓦斯涌出和积聚。用上述方法无效时，应采取隔绝方法和综合方法灭火。9.15事故先是采取了接水枪冲洗、向火区注凝胶封堵，向11#层打注浆孔灌浆等措施无效后，便果断地采取了隔绝工作面及采区的方法．后期便是采取向火区灌浆．注氮气．巷道喷浆等综合方法灭火．

5.  结束语

    “火灾猛于虎”，虽然煤矿火灾危害严重，防治难度大，但是，只要我们采取科学合理的防治措施，强化现场管理，就能管好这只老虎，达到煤矿安全生产的目的。

参考资料：

《煤矿安全生产治理行动实施方案指导手册》 中国煤炭出版社2009.4

《事故现场救护与应急自救》航空工业出版社  邢娟娟/胡福静等2006.2  

《煤矿安全》煤炭工业出版社  2005.1

《采煤概论》中国劳动社会保障出版社  2009.5

《煤矿安全规程》国家煤矿安全监察局编 2010.1

姓名袁存发，籍贯山西大同阳高，出生1970年7月，职称工程师

职务大斗沟煤业副总工程师，单位同煤大斗沟煤业电话：13934028023