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煤矿防火新技术及事故案例开滦集团煤业公司通风部闫云汇2015.11安全生产方针--安全第一、预防为主、综合治理防火原则--预防为主、防治结合方法--预测预报、系统排查、因地制宜、科学防范、多措并举通防部门全力主抓恪尽职守生产部门通力协作齐抓共管一、现有法律法规情况•（一）、2011年我们整理了《一通三防文件汇编》，把国家局文件、省市文件、集团文件、国家及行业标准共收集97篇文件，统计篇数如右表：•其中防火类文件见右表：分类通风瓦斯防尘防火抽放火工防突监测数量121489910164分类GBAQMT/T国家文件省市文件集团文件数量016002•（二）、防火的纲领性文件•《煤矿安全规程》•从1949年起先后制定和修改过13次。•第1次：1961年9月由燃料工业部组织制定《煤矿技术保安试行规程》（草案）。背景是1950年2月27日河南宜落煤矿老李沟井发生瓦斯爆炸死亡187人。•第2次：1955年12月由燃料工业部组织制定修订《煤矿和油页岩矿保安规程》。背景是三年恢复期的1954年内蒙古包头大发煤矿瓦斯爆炸死亡104人，结合苏联仿效而制订。•第3次：1951年9月由煤炭工业部组织制定《煤矿保安暂行规程》。背景是1960年5月9日大同老白洞煤矿煤尘爆炸死亡684人；5月14日重庆松藻二井煤与瓦斯突出死亡125人，河南平顶山龙山庙煤矿瓦斯煤尘爆炸死亡187人；12月15日重庆中梁山南井瓦斯煤尘爆炸死亡124人；1961年3月16日辽宁抚顺顺利煤矿电气火灾死亡110人。开始使用截煤机和联合采煤机。•第四次：1968年煤炭工业部组织修订《煤矿安全试行规程》。背景是1968年10月24日山东新汶华丰煤矿煤尘爆炸死亡108人，1969年4月4日山东新汶潘西二井煤尘爆炸死亡115人。•第五次：1980年2月由煤炭工业部组织制定《煤矿安全规程》（12章462条）。背景是1975年5月11日陕西铜川焦坪煤矿瓦斯煤尘爆炸死亡101人，1977年2月24日江西丰城平湖煤矿瓦斯爆炸死亡114人。集中各方面专家60余名，历史两年编写了符合煤矿安全生产实际情况的《煤矿安全规程》，煤炭工业取得长足发展。•第六次：1986年7月由煤炭工业部组织修改《煤矿安全规程》（15章512条）。•第七次：1992年10月22日由能源部组织修订《煤矿安全规程》(15章523条)。背景是新技术、工艺、新材料不断运用，经济体制改革深化等。•第八次：2001年9月28日修订完成《煤矿安全规程》共有4编，20章，751条。是能源工业部92版《煤矿安全规程》、93版《煤矿安全规程》（露天煤矿）和原煤炭工业部95版《煤矿救护规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》以及96版《小煤矿安全管理规程》统一纳入到一个版本。•第九次：2004年10月22日由国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局组织修订《煤矿安全规程》。背景是煤矿管理进入行政执法阶段。主要针对01版《煤矿安全规程》中40条的内容进行修改。•第十-十三次：由国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局组织修订《煤矿安全规程》。•第十四次：由国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局组织修订《煤矿安全规程》征求意见已经结束。•《矿井防灭火规范（试行）》•煤炭工业部文件（88）煤安字第237号发布的《矿井防灭火规范（试行）》这一试行就是27年再无修改。•煤炭工业部撤销后，这个文件的合法性就出现了问题。但是还没有替代它的文件出现，还往往需要借鉴使用。•比如这个文件中对火灾和自燃矿井等级划分：•第8条矿井某一区域出现如下现象之一时，即定为发生自燃火灾：1.由于自燃出现火炭、火焰、烟雾等现象。2.由于自燃出现空气、煤炭、围岩及其它介质温度升高，并超过70℃，其风流中出现一氧化碳，且有上升趋势。矿井某一区域出现如下预兆之一时，即存在自燃火灾隐患：1.风流中出现一氧化碳，其发生量呈上升趋势。2.风流中出现二氧化碳，其发生量呈一升趋势。3.煤、岩、空气和水温度升高超过正常温度。4.风流中氧含量降低，其消耗量呈上升趋势。•第10条自燃矿井按发生自燃火灾的危险程度分为四级进行管理。矿井的自燃危险等级划分如下：1.一级自燃矿井。凡符合下列条件之一者定为一级自燃矿井：⑴近10年内每产100万吨煤发生自然火灾的次数（即百万吨发火率）超过3次。⑵自然发火期小于3个月。⑶百万吨发火率超过2次且自然发火期小于6个月的下列矿井：①高沼气矿井；②突出矿井；③开采厚及特厚煤层的矿井；④开采急倾斜中厚煤层的矿井；⑤煤层自燃倾向性为Ⅰ级煤尘爆炸指数在30％以上的矿井。•2.二级自燃矿井。凡符合下列条件之一者定为二级自燃矿井：⑴近10年内百万吨发火率超过2次，但不超过3次。⑵自然发火期小于6个月，但不小于3个月。⑶百万吨发火率超过1次且自然发火期小于12个月的下列矿井：①高沼气矿井；②突出矿井；③开采厚煤层的矿井；④开采急倾斜中厚煤层的矿井；⑤煤层自燃倾向性Ⅱ级，且煤尘爆炸指数在20％以上的矿井。•3.三级自燃矿井。凡符合下列条件之一者定为三级自燃矿井：⑴百万吨发火率超过1次，但不超过2次。⑵自然发火期小于12个月，但不小于6个月。⑶百万吨发火率超过0.5且自然发火期不小于12个月的下列矿井：①高沼气矿井；②突出矿井；③开采厚煤层的矿井；④开采急倾斜中厚煤层的矿井；⑤煤层自燃倾向性Ⅲ级，且煤尘爆炸指数在10％以上的矿井。•4.四级自燃矿井。凡有自然发火史，但不符合以上一、二和三级矿井条件者。矿井自燃等级由矿务局组织，在每年进行矿井沼气等级鉴定的同时组织鉴定，并一起上报审批。•第30条自燃矿井在矿井和新水平设计中应根据自燃危险等级采取相应的综合防灭火措施，建立相应的矿井防灭火系统，并纳入矿井生产和建设计划，与矿井生产、建设计划同时进。•1.一级自燃矿井应建立以灌浆（或注砂）为主、以阻化剂或均压为辅的防灭火系统和预测预报系统，并配备惰气灭火装置。•2.二级自燃矿井应建立以灌浆（或注砂）为主、以阻化剂或均压技术为辅的防灭火系统和预测预报系统。•3.三、四级自燃矿井由矿总工程师根据具体条件参照一、二级矿井标准，选择建立适合的系统，并报局总工程师审定。•4.同时存在自燃和突出危险的矿井应配备惰气灭火装置。•AQ标准•AQ1044-2007矿井密闭防灭火技术规范。•主要针对火区封闭期间对密闭的要求及防火效果等。•煤炭行业标准•1、MT/T639-1996矿井均压技术规范。•2、MT/T699-1997煤矿采空区阻化汽雾防火技术规范。•3、MT/T701-1997煤矿用氮气防火技术规范。•4、MT/T702-1997煤矿注浆防灭火技术规范。•5、MT/T855-2000煤矿均压防灭火调压气室通用技术条件。•T----代表推荐标准（可以不执行但具有权威性）•集团文件•1、总技字（2013）118号一通三防十三项管理制度（七、防止煤层自然发火管理制度）代替总生字（2002）245号一通三防十三项管理制度。•2、Q/KL1002-2015开滦集团防治煤层自然发火规范9月15日发布，11月1日实施。二、防治自然发火新技术与应用•开滦集团防治煤层自然发火规范•前言•第一章总则•第二章煤层自燃•第一节煤层自燃隐患及自燃火灾第二节自燃倾向性鉴定及分类•第三节自然发火期确定•第三章自然发火煤层开采防火设计•第一节自然发火矿井防火设计第二节回采工作面防火设计•第四章自然发火预测预报•第五章自然发火防治技术•第一节注浆防灭火技术第二节注氮防灭火技术第三节三相泡沫防灭火技术第四节阻化汽雾防灭火技术第五节阻化剂喷洒防灭火技术第六节凝胶防灭火技术第七节均压防灭火技术第八节局部充填堵漏技术第九节防灭火技术选择•第六章自然发火应急处置•第七章火区封闭启封及管理•第一节火区封闭第二节火区管理第三节火区启封第四节火区注销•第八章开采自然发火煤层防火管理•第一节掘进工作面防火管理第二节回采工作面防火管理•第三节回撤工作面防火管理•第九章自然发火隐患排查•第一节自然发火隐患排查工作制度第二节自然发火隐患排查内容第三节自然发火隐患排查记录填写•第十章防灭火装备与设施•第一节自然发火检测与防灭火装备第二节防灭火设施•第十一章防灭火管理与培训•第一节防灭火工作流程第二节防灭火安全保障措施•第三节防灭火技术文件审批权限第四节防火资料的档案管理第五节防火人员培训•第十二章附则•（一）注重含硫煤岩对煤自燃的影响。•发火机理：硫铁矿学说•我国有20%-30%的硫铁矿、5%-10%的有色金属或多金属硫化矿具有内因火灾危害。•黄铁矿的比热小，它与煤吸附相同的氧量而温度的增值比煤大3倍。黄铁矿在低温氧化时产生硫酸铁和硫酸亚铁，体积增大，使煤体膨胀而变得松散，增大了氧化表面积，而且其分解产物比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧转让给煤粒使之发生氧化。许多煤矿煤层、顶板岩石中含有硫铁矿，对煤层自然发火起到促进作用。•中南大学硫化矿防火研究流程•硫化物低温氧化机理•硫铁矿地面堆积氧化实验•硫化矿防火阻化剂选择•硫化矿防火阻化工艺•钱矿应对含硫顶板对煤层自燃防火的影响进行研究：•这是11月16日在钱矿2074下运口顶板岩层随意取的一块岩石。含硫铁矿。•钱矿在上世纪90年代发生过一次岩层火灾，封闭灭火启封后，里面都是金光闪闪的结晶体。---蔡康旭亲见•钱矿西翼12煤层平均厚度2米，一次采全高，停采收尾期间采空区自然发火隐患较明显。•钱矿西翼煤自然发火研究项目对12煤层煤工业分析结果•钱矿西翼煤自然发火研究项目对12煤层煤自然倾向性分析结果（二）煤层自燃火灾确认•第九条矿井某一区域出现如下现象之一时，即定为发生自燃火灾：•一、由于自燃出现火炭、火焰、烟雾等现象；•二、出现煤焦油味，并出现C2H4；•三、由于自燃出现空气、煤炭、围岩及其它介质温度升高，并超过70℃，其风流中出现C2H4，并且呈增大趋势。•--------------------------------开滦集团防治煤层自然发火规范（三）预报预测技术发展趋势•1、人工CO检测、CO探头监测。全覆盖。•2、人工取样色谱分析。•3、井下束管连续检测分析预报系统(N2、CH4、CO、CO2、O2、C2H6、C2H4、C2H2、H2)。赵、山、荆、仓、欢。•4、红外束管连续检测分析预报系统（井下分站对基础气体进行分析，发现问题后取样色谱分析）。唐山、林西。•5、激光束管连续检测分析预报系统。东欢坨正在组织安装试用。•进化流程-------色谱分析的不可替代性，减少束管使用距离，完善井下常规气体检测探头化。（四）注浆防灭火技术•是采空区防火、灭火的主要技术手段。•分地面灌浆站灌浆、井下移动灌浆（林西、马矿）。•预防性灌浆按与回采的关系分采前预灌、随采随灌和采后封闭灌浆三种。–采前预灌是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行灌浆。这种灌浆方法适用于开采老窑多的易自燃、特厚煤层。–采后注浆是采空区封闭后，利用钻孔向工作面后部采空区内注浆。–随采随灌则是随着采煤工作面推进的同时向有发火危险的采空区灌浆，这是预防性灌浆采用的主要方法。随采随灌分为钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆三种方式。–-----采后灌浆的目的不是把整个采空区灌严，而是把采空区所有漏风通道灌严。•灌浆防火存在的问题：•1、回采期间采空区采取埋管注浆必须采取可控灌浆技术。只能采用移动灌浆。另外现在有了急倾斜煤层无积水采空区灌浆技术，也可作为一种备用方案。•2、生产衔接没有给采后灌浆留有时间，封闭灌浆无法进行。比如急倾斜煤层同一采区上工作面采空区下面生产期间就无法灌浆，防火形势就紧张。•3、解决方法：A.主动方法：调整衔接，避免区域生产集中。•B.被动方法：无法调整时，把上采空区均压、堵漏、喷浆封堵,设置固定监控点进行预报预测，制定应急预案。（五）注氮防灭火技术•设备：深冷空分制氮-变压吸附制氮-膜分离制氮。•技术成熟、设备可靠、应用普及。•主要针对回采期间采空区出现发火隐患和火灾治理期间常用防火技术手段。•特点是拟制而不能灭火，原因就是并没有消除火区的能量。阴燃、假灭火。•仓矿应用最好。山矿也在普及应用。•注氮防灭火