李 理

1 礦井起火原因

1.1 礦井火災(zāi)的外因

對我國大部分中小型礦山企業(yè)來說,起火的主要原因是未按爆破作業(yè)程序及明火使用不當,設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)操作故障或違規(guī)操作,電氣設(shè)備也無法正常工作.但近年來,由于國家經(jīng)濟發(fā)展速度的日益提高,許多礦井也開始大規(guī)模采用設(shè)備,但施工人員卻往往不能按照設(shè)計要求,設(shè)備有時還會發(fā)生外部井下冒煙或爆裂等問題。違反規(guī)定,很容易引發(fā)火災(zāi)。通常,如果火災(zāi)是由上述原因引起的,它會在很短的時間內(nèi)以驚人的速度蔓延。因此,新發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的應(yīng)急管理非常重要。需要救援人員。

1.2 礦井火災(zāi)的內(nèi)因

煤炭是一種使用時必須燃燒的資源,因此它是高度易燃的。當煤氧化時,它會迅速燃燒。如果燃燒面積太大,火災(zāi)是不可避免的。煤的自燃是煤礦中普遍存在的問題。煤可以自行氧化,不需要從外部點燃。如果管理措施不完善,這樣的煤火很容易上火。據(jù)有關(guān)部門調(diào)查,礦山火災(zāi)中內(nèi)部火災(zāi)所占比例超過80%。為了有效控制它,分布很廣,危害也很嚴重。當前,我國煤礦面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何有針對性地預防和撲滅內(nèi)部火災(zāi)。

2 礦井火災(zāi)隱患

2.1 礦山正常生產(chǎn)中斷

如果采空區(qū)的煤柱發(fā)生內(nèi)部火災(zāi),通常需要很長時間才能完全撲滅。目前的常規(guī)做法是完全隔離火區(qū)。這樣做的后果是煤炭將被凍結(jié),正常開采將無法繼續(xù)。特別是發(fā)生內(nèi)火的煤礦,即一側(cè)一礦一井,則整個煤礦封閉,無法開采。

2.2 嚴重的經(jīng)濟損失

地下有許多易燃易燃物質(zhì),一些非常小的火源也會導致火勢蔓延,潛在地危及地下采礦和運輸設(shè)備等設(shè)備。

2.3 環(huán)境污染

我國一些煤礦區(qū)容易發(fā)生明火。當發(fā)生大火時,燃燒時間會很長。如果消防措施不完善,或者專業(yè)工具不夠,消防技術(shù)落后,那么火災(zāi)問題就很難立即處理。它會破壞煤炭資源,有害氣體難以驅(qū)散和去除,降低空氣質(zhì)量,容易造成酸雨或溫室效應(yīng)。

3 礦山消防措施

礦井防火的基本原則是"先防同時滅火"。由于各種原因,可分為外部防火措施和內(nèi)部防火措施。

3.1 戶外防火措施

（1）防止形成火源:①井口室和通風機房半徑20m 范圍內(nèi)不可使用明火。②在井下進行電焊和氣接頭時,都需要建立專門的、可靠的保護措施。③在煤礦使用允許使用的安全炸藥時,必須嚴格遵守爆破規(guī)定,禁止明火或電線爆破。④使用性能較好的礦用防爆設(shè)備,電纜安裝必須遵守《煤礦安全規(guī)程》以防止產(chǎn)生火星,保護系統(tǒng)須配備齊全,且不得在地下使用燈泡和電爐。⑤設(shè)備需要靈巧安全可靠,并達到防止因碰撞而形成火花的要求。

（2）防火門:鐵質(zhì)防火門進風口設(shè)有門,可將井口緊緊關(guān)閉。易于關(guān)閉的井口可防止井口附近的地面和地下發(fā)生火災(zāi)。在每個生產(chǎn)水平進風口與地下車庫的交界處,應(yīng)安裝兩扇防火門,以便在一個機翼發(fā)生火災(zāi)時,能夠迅速切斷空氣供應(yīng)并控制火勢;門。

（3）消防器材和消防器材的安裝:按照規(guī)定建立地下消防物資庫,存放消防物資和工具,并定期檢查更換。

（4）安裝消防供水系統(tǒng):每個礦井必須建一個地上水池來儲存消防用水。所有主要地下隧道和礦山巷道均應(yīng)鋪設(shè)消防水管,并按一定距離安裝。

3.2 內(nèi)部防火措施

（1）減少各種火災(zāi)隱患:①采礦技術(shù):選擇正確的礦山開發(fā)方式,合理組織礦區(qū);選擇正確的采煤方法和開采程序;著眼于高位,提高挖礦速度,加快挖礦速度,不挖亂分配的階段。房間和礦區(qū)之間的煤塊;預防性固井、注入緩蝕劑和惰性氣體等。②通風技術(shù):選擇合理的通風方式,設(shè)置適當控制氣流的手段,采取等壓措施防止礦區(qū)火災(zāi),加強通風防火管理。

（2）及時預報預報:掌握山火征兆,及時做好火災(zāi)預報預報,預防山火初發(fā)階段。

（3）及時處理:采礦過程中的各種火災(zāi)隱患必須及時消除,減少自燃的可能性。比如加強廢棄物管理,及時補充煤渣,及時進行高溫處理。

3.3 井口防滅火措施

根據(jù)我國頒布的礦山安全規(guī)程規(guī)定內(nèi)容，井口堅決執(zhí)行以下措施：一是進、回風井口附近20 米內(nèi)禁止吸煙、生火或利用火爐取暖，不得堆積干柴、木板等易燃物品。二是井口房內(nèi)和井下不得進行電焊、氣焊和噴燈焊接等作業(yè)。如果必須在井口房內(nèi)、井下主要硐室和主要進風井巷內(nèi)進行電焊、氣焊和噴燈焊接等工作，每次必須制定安全措施，由礦長批準。三是井口設(shè)置專職檢身員，必須攜帶自救器，嚴禁帶煙火下井，嚴禁穿化纖衣服入井。四是井口房必須用不燃性材料建筑。

4 全礦井防滅火措施

4.1 灌漿系統(tǒng)

礦井地面修建灌漿站1 個，配套灌漿水池容積為2000m3，灌漿水泵房內(nèi)安設(shè)兩臺型號為150D—30*5 的水泵，揚程為150m ；流量為155m3/h ；轉(zhuǎn)速為1480r/min。礦井地面現(xiàn)有灌漿立眼1 個，深220m，使用φ159×10mm 無縫鋼管。

4.2 注氮系統(tǒng)

礦井現(xiàn)采用井下移動式制氮機組，井下共有注氮硐室2 個。

一號氮氣站共安設(shè)3 臺制氮機，其中1 臺DM-1000 型、2 臺DM-500 型制氮機，一號氮氣站總額定流量為2000m3/h ；二號氮氣站共安設(shè)8 臺制氮機，其中6 臺DM-1000 型、2 臺DM-500型制氮機，二號氮氣站總額定流量為7000m3/h，礦井總額定流量9000m3/h，一號、二號氮氣站采用聯(lián)合注氮，管網(wǎng)覆蓋整個一采區(qū)。

4.3 煤層自燃預測預報系統(tǒng)

一是束管監(jiān)測系統(tǒng)，礦井采用SG-2003 型礦井自燃火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)，可隨時掌握工作面采空區(qū)、掘進工作面及主要進、回風大巷氣體變化情況。其中綜放工作面布置5 個測點，每個綜掘工作面布置2 個測點，一采區(qū)運輸下山、輔運下山、回風下山各布置1 個測點。二是人工檢測，在井下主要地點布置人工測點，由專人直接在測點進行氣體和溫度檢測，并每7 天進行取樣化驗分析。

5 采面防滅火措施

5.1 采面開采期間防滅火

老塘防火采取以埋管注漿為主，束管預測、對工作面上下端頭壘設(shè)絲袋閉、下隅角埋管注氮、合理配給風量等輔助綜合防治自燃發(fā)火方法。

采面束管監(jiān)測監(jiān)控。礦井采用SG-2003 礦井自燃火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)對工作面采空區(qū)氣體變化情況進行監(jiān)測，隨時掌握采空區(qū)氣體變化情況。一是礦用自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)主干束管（16 芯）→采面回風順槽（5 芯）→采煤工作面上隅角及工作面老塘側(cè)。二是為及時準確地掌握老塘氣體成份變化情況，進行老塘三帶劃分，開采前，在工作面上隅角、120# 支架、80# 支架、40# 支架及下隅角各埋設(shè)1 個束管采樣頭，總計埋設(shè)束管采樣頭5 個，工作面埋設(shè)束管需穿入2 寸鐵管內(nèi)，以防止束管被壓壞，束管頭由工作面上隅角引出至束管監(jiān)測機房主干管路匯接，隨工作面推進進行老塘三帶劃分。根據(jù)老塘三帶劃分情況，確定監(jiān)測束管埋設(shè)距離。三是通防部門定期派專人對束管監(jiān)測進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理，確保束管監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、可靠，井下束管化驗室每天對工作面老塘氣體進行抽取氣樣化驗，監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果形成日報表，及時報相關(guān)領(lǐng)導審閱。四是由于抽放管路抽采時負壓的作用，會容易導致向采空區(qū)漏風，增大采空區(qū)內(nèi)的自然發(fā)火隱患，要根據(jù)束管監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)及時調(diào)整抽放量，消除自然發(fā)火隱患。

圖1 礦井下防火措施流程

5.2 采面注氮系統(tǒng)

礦井現(xiàn)采用井下移動式制氮制氮機組，根據(jù)《礦井防滅火專項設(shè)計》要求：一是氮氣釋放口應(yīng)高于底板，以90°彎拐向采空區(qū)，與工作面保持平行。二是井下注氮管路采用￠ 108mm 鐵管和￠ 159mm 鐵管兩種管路。采面注氮管使用單趟￠ 108mm鐵管與主干￠ 159mm 注氮管路進行匯接，沿工作面運順皮帶里幫鋪設(shè)至下隅角，預先在埋設(shè)位置設(shè)置三通，從三通上接出彎頭進行注氮，釋放口間距一般在30m ～ 50m 之間。

回采工作面注氮量計算：Qn=60Q0（C1-C2）/（CN+C2-1）。

一號氮氣站注氮量和二號氮氣站注氮量，都滿足需求。

圖2 氮氣站注氮設(shè)備

圖3 三號制氮機

5.3 采面上、下隅角老塘堵漏

采空區(qū)的主要漏風通道為采空區(qū)的上、下隅角，做好上、下隅角堵漏對采空區(qū)防火至關(guān)重要，根據(jù)防火經(jīng)驗，加強上、下隅角的堵漏能夠阻斷上、下隅角漏風通路。

5.3.1 進、回風側(cè)老塘強制放頂

采煤隊要提前將運回順頂板的錨索和托盤回收，有助于老塘冒落。采煤隊要提前將運回順頂板的錨索、錨桿和托盤回收，有助于老塘冒落。回風順槽、運輸順槽頂板和幫的錨索、錨桿、托盤隨回采在支架前方小于0.6m、距頂板不超過0.8m 的進行回收、不得進入老塘。回收時不得超前回收，如果煤幫及頂板破碎，不許回收。如回收錨索、錨桿托盤后老塘仍不冒落，由采煤隊采取措施進行強制放頂，務(wù)必保證老塘冒落。

5.3.2 工作面上、下隅角壘絲袋閉

采煤工作面上、下隅角每推進1.2m 各壘絲袋閉一道，壘絲袋閉時必須將兩側(cè)鐵網(wǎng)破開，要保證絲帶閉嚴密，防止向采空區(qū)漏風，絲帶閉出現(xiàn)破損必須立即修復，且絲袋閉不能重復使用，此項工作由采煤單位負責，通防部門負責現(xiàn)場監(jiān)督。

5.4 預防性灌漿

灌漿防滅火是目前我國礦井采用比較多的一種預防煤炭自燃的方法。灌入的砂漿能夠吸熱降溫，將煤體進行包裹，隔絕氧氣，同時能夠填充空隙，在采空區(qū)形成1 層隔離帶，降低漏風。灌漿材料采用排土場的露天沙較為方便，其物理性質(zhì)滿足要求。

（1）灌漿管路布置：井下灌漿管路一趟從立眼經(jīng)回風總排總排至五川，使用φ108×4mm 無縫鋼管；另一趟管路從立眼經(jīng)行人下山至五川，使用φ108×4mm 無縫鋼管。工作面回風順槽灌漿管路采用φ108×4mm 無縫鋼管與主干灌漿管路匯接。未開采前在工作面開切眼上隅角絞車窩子埋設(shè)第一組Ф108mm 注漿高頂管，工作面推進20m 時，可進行第一次注漿。以后每間隔30m 在工作面上隅角埋設(shè)一組Ф108mm 注漿高頂，埋入采空區(qū)20m 時進行一次注漿，高頂管埋入50m 后做廢，兩趟管路交替埋入。根據(jù)工作面實際情況，隨時對老塘埋管及上隅角注砂段進行灌漿，灌漿注砂時，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況加入適量阻化劑。

（2）每個灌漿段所需灌漿量：Q砂=KxLxHxM=1.2×4.0×4.0×3.0=57.6m3。式中：Q砂—灌漿用砂量m3，K—灌漿系數(shù)取1.2，L—灌漿長度m，H—灌漿寬度m，M—高度3.0m。Q水=KxQ砂/C=1.1×57.6÷0.33=192m3。式中：Q水—灌漿用水量m3，Q砂—灌漿用砂量m3，K—系數(shù)1.1，C—灌漿用水量與用砂量比例，取3 ：1。

（3）防止?jié){、透水安全措施。①采煤隊提前在工作面運、回順低洼點處施工水泵窩子，安設(shè)水泵，在灌漿前施工排水溝至水泵窩子，灌漿期間進行排水。②上、下隅角要打設(shè)好絲袋閉，壘絲袋閉時必須破網(wǎng)，將絲袋閉壘好后塞嚴塞實。③灌漿時砂量要均勻適度，切忌砂量忽大忽小。④加強對工作面注漿情況的觀測，工作面或上隅角煤幫若出現(xiàn)砂漿流出，灌漿人員立即通知地面停止注漿。

（4）人工檢測：在采面上隅角、架間各布置1 個人工防火觀測點，每班由瓦檢員對測點風流中的O2、CO、CH4和溫度進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理，并每7 天進行一次取樣化驗分析。

5.5 運輸順槽、回風順槽巷道防滅火

一是采面運、回順巷道為煤巷，全部為褐煤，褐煤的特點是水分大，燃點低，容易自燃，在兩順每隔200m 設(shè)一個防火檢查點及采面上隅角、架間設(shè)置自燃發(fā)火觀測點，掛好標志牌，通風隊安排專人進行防火檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報、處理。二是對皮帶拖輪及時維護，皮帶下浮貨及時清理，防止因摩擦引起火災(zāi)。三是采面運、回風順槽消防清水管路每間隔50m 出一個分歧和閥門，每個分歧接設(shè)一根防火高壓膠管，每根高壓膠管長度不小于25m，發(fā)現(xiàn)發(fā)火隱患及時處理。

5.6 采面回采結(jié)束后自燃發(fā)火防治

采面回采后撤除期間對工作面進行頂管灌漿工作，保證撤除期間防治自然發(fā)火工作。采面撤除結(jié)束后，對采面兩順及外圍不使用巷道進行永久性封閉工作。采面回采結(jié)束后必須在45 天內(nèi)對采面進行永久性封閉（不包含外圍巷道）。

6 掘面防滅火措施

一是施工單位對所負責的掘進面的掘進巷道電纜、機電設(shè)備進行檢查，嚴禁失爆、短路，杜絕電器設(shè)備引起的火災(zāi)。二是掘進面配電點必須設(shè)置2 個8kg 干粉滅火器，2 個防火桶，1 把防火鎬,1 把防火斧，一把防火鉤，2 個充沙量不少于0.2m3 沙箱，每個沙箱配置一把消防鍬，沙袋數(shù)量能夠布滿沙箱表面積的2/3 以上。三是確保供水管路水量充足，管路末端水壓不低于0.6MPa，管路必須延至距工作面10m 處，管路每50m 設(shè)Φ25mm分歧和閥門，分歧上安設(shè)備用的Φ25mm 高壓膠管，長度為25m～ 30m。四是掘面要加強錨網(wǎng)支護, 巷道網(wǎng)兜浮煤要及時清理。如巷道出現(xiàn)高冒區(qū)，要及時噴漿，采取相應(yīng)措施進行支護，并向此處打孔注水泥漿處理，防止漏風供氧蓄熱引起自燃發(fā)火。并設(shè)檢查點加強檢查。五是人工檢測：在掘進工作面回風巷道內(nèi)布置1 個人工防火觀測點，每班由瓦檢員對測點風流中的O2、CO、CH4 和溫度進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理，并每7 天進行一次取樣化驗分析。

7 外圍巷道、硐室防滅火措施

一是在井底車場附近設(shè)置消防材料庫，配齊防火物品。二是井下不用的坑木（包括老料）和廢舊雜物等易燃物品，及時清理上井。三是對井下巷道設(shè)置自燃發(fā)火觀測點掛好標志牌及防火檢查點，通風隊安排專人進行防火檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時進行打孔注水降溫，然后根據(jù)檢查情況對巷道錨噴，注水泥漿封堵裂隙措施進行處理。四是對井下所有密閉每7 天進行1 次循環(huán)檢查，檢查密閉完好情況，發(fā)現(xiàn)問題及時使用河沙、水泥封堵裂隙；對閉內(nèi)CH4、O2、CO 等氣體濃度進行檢測并取樣，進行化驗分析，發(fā)現(xiàn)問題及時采取調(diào)整氮氣流量、對閉內(nèi)措施管進行注水、注漿措施進行處理。五是在一采區(qū)下段運輸下山、輔運下山、下段行人下山和回風下山內(nèi)各布置1 個人工防火觀測點，每天由專人對測點兩幫、頂板及風流中的CO、CH4和溫度進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理，并每7 天進行一次取樣化驗分析。

6 結(jié)語

本文分析了采礦區(qū)火災(zāi)的特點，總結(jié)了我國礦山安全常用的防火控制措施，同時設(shè)計了典型礦區(qū)建設(shè)具有一定運行可行性的防災(zāi)控制體系的思路，為礦山安全生產(chǎn)提供一定借鑒同時，本文對于推進采礦防火，實現(xiàn)安全生產(chǎn)也具有重要的指導意義。