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矿山安全技术（第五章矿井火灾事故防治技术）刘双跃13311130201llssyz@126.com2/147第五章矿井火灾事故防治技术第一节概述一、发生火灾的基本要素二、矿井火灾的分类三、火风压四、矿井火灾的危害五、矿井火灾统计分析第三节煤炭自燃第四节自燃火灾的预防第五节外因火灾防治的技术途径第六节矿井火灾处理第七节矿井火灾的防治对策第二节矿井火灾致因一、案例分析二、火灾事故原因综合分析3/147第一节概述矿井火灾——凡发生在井下的火灾及发生在井口附近但危害到井下安全的火灾。4/147一、发生火灾的基本要素引起火灾的基本要素归纳起来有以下三点：①热源——具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井中煤的自燃、爆破作业、机械摩檫、电流短路、吸烟、烧焊等，都有可能成为引火的热源。②可燃物——可燃物的存在是火灾发生的物质基础。在矿井中，煤本身就是一个大量且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。③氧气——燃烧是剧烈的氧化反应。任有可燃物尽管有热源点燃，但缺乏足够氧气时，燃烧是不能持续的，所以氧气供给是维持燃烧不可缺少的条件。以上火灾发生的三要素必须是同时存在才会发生，相互结合、缺一不可。5/147一、发生火灾的基本要素火灾发生的三要素必须是同时存在才会发生，相互结合、缺一不可。点击图形连接6/147二、矿井火灾的分类1、根据引起矿并火灾的火源不同，通常可将矿井火灾分成两大类：外部火源引起的矿井火灾，也叫①外因火灾；由于煤炭自身的物理化学性质的内在因素引起的火灾，也叫②内因火灾。7/147二、矿井火灾的分类①外因火灾—又称外源火灾，是指由于外来热源，如明火、放糊炮、电焊、气焊、在井下吸烟、人为纵火等原因造成的火灾。井下电气设备因使用不当或维修不及时而短路所产生的电弧火花也可引起矿井火灾；矿井瓦斯、煤尘的燃烧或爆炸亦可以引燃井下可燃物而形成矿井火灾。还有违章爆破，如用明火或用动力线爆破、火药变质、放糊炮等都可能引起矿井火灾。外因火灾的特点是：外因火灾一般容易发生在：井口附近井下机电硐室采掘工作面有电缆的木支架巷道处突然发生，如果不能及时发现，常可能酿成恶性事故。8/147二、矿井火灾的分类②内因火灾——又称自然火灾，是指由于一些自燃物质(主要是煤)在一定条件或环境下(如破碎后集中堆积，又有一定的风流供给)自身发生物理化学变化、积聚热量从而导致着火而形成的火灾。矿井内因火灾，大多发生在：采空区遗留的煤柱破裂的煤壁煤巷高冒处浮煤堆积的地点。矿井内因火灾的特点：煤炭自燃发火有一个或长或短的发展过程，易于早期发现；但是，内因火源隐蔽，往往发生在人们难以进入的采空区或煤柱内，要想真正找到火源确非易事；因此，常常不能及时灭火，致使有的自然发火区可以持续数月、数年乃至数十年而不灭。9/1472、根据发火地点不同，矿井火灾又可分为：井筒火灾巷道火灾采面火灾煤柱火灾采空区火灾硐室火灾二、矿井火灾的分类10/1473、由于燃烧物质的不同，矿井火灾又可分为：机电设备火灾火药燃烧火灾油料燃烧火灾坑木燃烧火灾瓦斯燃烧火灾煤炭燃烧火灾二、矿井火灾的分类11/1474、根据发火性质不同，矿井火灾还可分为：原生火灾——在原生火灾发展过程中，含有可燃物的高温烟流由于缺氧而未能完全燃烧，在排烟的道路上一旦与风流汇合，很可能再次燃烧。次生或再生火灾——次生火灾，是指由原生火灾而引起的火灾。二、矿井火灾的分类12/147三、火风压1、火风压的概念井下发生火灾时，由于高温烟流流经有标高差的井巷所产生的附加风压。矿井中发生火灾时，烟流主要沿着原来的风流方向移动，火灾波及的范围内空气温度升高，形成与自然风压相同的火风压。火风压可以使巷道内的风流逆转，使有毒有害气体波及到临近巷道，造成人员伤亡，还可以使通风系统混乱，造成瓦斯爆炸。13/147三、火风压控制火风压，尽可能使之减小。采用灭火，修筑临时防火密闭墙，加大供风量，利用火源近的巷道将烟直接引入总风道排至地面。如图1所示。图114/147三、火风压2、火风压的特性（l）火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中；（2）火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机；（3）火风压的作用方向总是向上。15/1473、风流的紊乱形式（1）旁侧支路风流逆转。如图2所示。（2）主干风路烟流逆退。如图3所示。图2旁侧支路风流逆转图3主干风路烟流逆退16/147图4火烟滚退示意图顶板底板三、火风压（3）火烟滚退。如图4所示。17/147四、矿井火灾的危害矿井火灾是煤矿五大自然灾害之一。井下发生火灾，不仅会造成煤炭资源损失、工程和设备粤坏、导致生产中断，而且更为严重的是会直接威胁到矿工生命安全。据统计，全国煤矿矿井火灾事故以死亡人数统计计算，火灾只占1.52%，排在各类灾害的最后；但在一次死亡3人以上的各类事故中，以死亡人数计算，火灾事故却占到3.72%，仅次于瓦斯事故、顶板事故和水害事故，位居第四。1961年3月16日，抚顺矿务局胜利矿一次矿井火灾事故就有110人遇难。18/147矿井火灾的危害具体表现在以下几个方面：①井下发生火灾后，产生大量的有害气体高温火烟中，一氧化碳、二氧化碳等有毒气体会造成人员窒息、中毒，严重威胁着人的生命安全。②引起瓦斯、煤尘爆炸在有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，火灾不仅会直接导致瓦斯、煤尘爆炸，就是在处理火灾事故中也极易诱发瓦斯、煤尘爆炸事故，从而扩大灾情。③产生火风压火风压，是指火灾产生的高温烟流流经有高差的井巷所产生的附加风压。火风压常会造成风流紊乱，使某些井巷的风流方向发生逆转现象，导致受灾范围扩大，容易使灭火人员陷人火区。④产生再生火源炽热含挥发性气体的烟流与相接巷道新鲜风流交汇后燃烧，使火源下风侧可能出现若干再生火源，使煤炭资源大量被烧毁或冻结，损坏机械设备。⑤造成经济损失包括在火灾过程中烧毁的物质、资源、设备，在救灾过程中所消耗的器材、物质、人员工资以及因火灾停产、减产带来的直接经济损失，还有因封闭火区不能启封煤量所造成的经济损失，以及遇难人员的丧葬费、家属抚恤金、伤残人员医疗费等经济损失。19/147五、矿井火灾统计分析1、全国煤矿矿井火灾事故合计死亡人数为：434人占总死亡人数的：1.7％2、全国煤矿一次死亡3人以上矿井火灾事故发生次数按企业性质统计所占比例为：国有重点：6.45%国有地方：29.03%乡镇煤矿：64.52%3、全国煤矿一次死亡10人以上矿井火灾事故发生次数按企业性质统计所占比例为：国有重点：6.45%；国有地方：29.03%乡镇煤矿：64.52%20/147第二节矿井火灾致因一、案例分析二、火灾事故原因综合分析21/147一、案例分析【案例1】某矿井设计能力为120万t/a，服务年限90年，井田面积为40.27km2，可采储量1.18亿t。煤种为长焰煤和气煤，适于发电和动力用煤。煤层发火期为3～6月，煤尘爆炸指数为39.6%～43%，有煤尘爆炸危险。属高瓦斯矿井，有瓦斯爆炸危险。矿井采用竖井集中大巷开拓。全矿有2个生产采区、5个采煤工作面、9个掘进队。开拓区为了加快南一采区北侧401工作面掘进03队施工的回风巷和掘进五队施工的运输巷的速度，决定由开拓区机电队在运输巷安装一条420m长的带式输送机，代替矿车运输。22/147一、案例分析事故当天(8月23日)白班，输送机安装完毕试运转时拉紧装置的5kW绞车电动机烧毁；带式输送机启动后，胶带松弛打滑不能运转。下午4点班，机电队队长派一名电工、两名钳工拿着5吨链式起重机前去处理。在调试过程中，发现胶带过长，割断4m，然后用5吨起重机代替拉紧装置。再试运时发现胶带还长，因没有胶带卡子遂交给下班处理，电、钳工先后在晚6时30分左右升井。23/147一、案例分析晚7时左右，掘进03队施工的回风巷放完炮准备出货，发出信号要求开动带式输送机，带式输送机司机听到信号后开动带式输送机，不顾运转是否正常而于7时10分擅自脱离生产岗位提前升井。在运转过程中，由于胶带长、松弛，5t起重机实际拉力不够，带式输送机机头主动轮旋转而胶带松弛打滑，致使胶带摩擦着火。由于机头附近无人而造成火灾，很快将胶带和巷道支护及周围煤炭燃着，火焰炽烈如炉膛，巳无法进入救人。大量浓烟、有害气体和高温致使在距火点500m处施工的15名工人遇难(见图5)。24/147图525/147一、案例分析事故原因分析①干部违章指挥——强令指派未经过培训、从未操作过胶带机的工人担任带式输送机司机，也是造成这起事故的重要原因。②开拓区的主要领导安全思想淡薄——施工和机电管理混乱，执行规章制度不严，在胶带移设、安装、调试、使用过程中缺乏严密组织和具体要求，是这次事故的主要原因。③矿领导对职工安全教育不够——培训抓得不力，自救器管理使用得不好，安全生产责任制不严，通讯设施不全，是这起事故扩大的原因之一。④带式输送机司机严重违犯劳动纪律、违反操作规程违章作业——他在将不具备运转条件的带式输送机启动后擅离职守早升井。因此，当胶带摩擦起烟后不能立即关闭电源停机排除故障，起火后又不能及时发现和扑救；着大火后也不能立即报警，结果耽误了救灾时机以致酿成大祸。26/147一、案例分析【案例2】某矿设计能力为10万t/a，开采侏罗纪香溪煤系底部一煤层。火灾区域的煤层倾向东南，倾角75°～80°，煤厚2～4m，煤种牌号属气煤三号，原煤挥发分42%左右，全硫5%～6%，发热量2900～29260J/g。煤层干燥易自燃，发火期1.5～3个月，按低瓦斯矿井管理。矿井开拓采用一立、一斜开拓方式。立井是恢复清朝年代的老井，-176m以上的煤层已局部采空并遭到不同程度破坏斜井是接管的县办小煤窑。27/147一、案例分析矿井在此基础上开始新建，设计运输水平为-250m，回风水平为-180m。立井附近的东西两翼开掘了一条与立井、斜井联通的水平平巷，净断面4m2，采用木支护。建井期间采用自然通风方式，斜井井口按设计安装一台95kW(55kW备用)抽出式主要通风机，未投入使用。矿井原定于5月1日投产，为了布置投产工作面，4月初在对东段老火区未进行取样化验、不能证明火已经熄灭情况下，就布置在东段沿煤层开凿-90m通至-75m的通风立眼，立眼周围曾3次发生冒落，煤温很高，但均未引起重视。28/147一、案例分析当井口安全员向井口领导反映立眼温度高、有煤油味时，矿领导没有采取措施。4月26日38时，井下值班人员又一次反映温度高、立眼冒烟、有煤油味。井口和矿上管安全的领导决定启动主要通风机降温。主要通风机于21时10分运转。主要通风机启动后，上述领导离开了井口。此后工人又向施工领导反映立眼冒烟，队领导找了矿技术员和安全员。23时左右，矿技术员、安全员和施工队的领导到现场观察，冒烟点位于通风立眼中部、离-90m平巷7～8m高的老巷位置。29/147一、案例分析此时烟还不大，看不见明火，随即安排停风，在-75m平巷口和冒烟点下部各打一道黄泥密闭(因事故发生，密闭没有动工)。因风机房无值班人员，往返找电工花了1个多小时，27日1时15分主要通风机才停转，此时立眼已发现有明火。2时左右，立眼烧垮，积聚在老火区的大量有害气体、烟灰、煤焦油顿时弥漫整个-90m巷道，烟雾波及到进风流中，并蔓延到-180m～-250m的所有巷道。井下当班64人中除17人跑出、12人经抢救脱险外，其余35人全部中毒死亡(见图6)。30/147图631/147一、案例分析事故原因分析①违章在火区布置工作面——开凿穿通火区巷道的通风立眼，实际上是一项启封火区的工作。矿上事先没有取样化验，没有制定安全技术措施，不讲科学冒险蛮干。工人虽多次直接向领导反映温度高、不能干活等意见，但为了布置投产工作面，矿领导没有采取防范措施而要工人继续作业，使事故隐患逐渐扩大。32/147一、案例分析②盲目启动主要通风机，助长火势——在立