基于煤礦礦井火災的預防與治理技術的研究

摘 要：文章敘述了礦井發生火災必備的三要素等基礎知識。礦井火災預防與治理始終堅持預防為主，文章敘述了礦井火災預防辦法和措施。由于內因火災的火源隱蔽，影響范圍大，難控制等特點，文章對內因火災的預防進行了說明與分析。其中開采技術措施對未開采的有自燃發火的煤層具有重要意義，阻化劑和預防性灌漿要求材料來源廣，工作量大，成本高，但對礦井火災的預防與防治都起到了積極作用，均壓防火由于操作簡單，成本低，投入少，在現場應用的效果好，值得大力推廣。

關鍵詞：煤礦礦井火災；礦井火災要素；均壓防火

引言

火災是煤礦礦井主要災害之一。煤炭礦井火災的發生，嚴重影響安全生產，導致煤炭資源和物資設備的燃燒，重則造成人員傷亡，甚至引發瓦斯煤塵爆炸，擴大災害的程度與范圍。因此為了防治礦井火災，確保煤礦安全生產，對礦井火災有基本認識和了解是十分必然的。筆者對此通過以下幾個方面進行闡述：

1 煤礦礦井火災的概念及要素

礦井火災的定義范圍：凡是發生在礦下井下或地面，威脅到井下安全生產，造成損失的非控制燃燒。造成礦井火災發生的因素是多樣化的，但引起火災的基本要素歸納起來有以下幾點：熱源、可燃物、空氣三個方面，俗稱火災三要素。礦井火災三要素必須是同時存在，相互配合，且達到一定數量才能引起礦井火災，這是礦井火災發生的根本條件，缺少任何一個要素，礦井火災就不可能發生。所以預防與消除礦井火災應該從這三個方面來考慮的。

2 礦井火災的預防

2.1 自燃型火災的預防

2.1.1 開拓開采技術措施。神華神東保德礦（高瓦斯礦、綜合開拓）以及大唐煤業劉園子（低瓦斯、豎井開拓）生產實踐表明，應用合理的開拓系統預開采方法對于防止自燃火災的發生起著決定性的作用。在面對自燃型火災較為嚴重的礦井，應該從防止自燃角度入手，結合開拓開采的要求：最小的煤層揭露面、最大的煤炭回采率、最快的回采速度、易于隔絕的采空區。只有當煤礦處在破碎的狀態下、通風供氧、易于蓄熱的環境中才能產生自燃現象。因此，在開拓開采的巷道布置及選擇采煤方法時就應該充分考慮防火的要求。在進行開拓開采系統設計及選擇采煤方法應遵循：開采自然發火嚴重的厚煤層或近距離煤層群時，可以將運輸大巷、回風大巷、采區上下山、集中運輸平巷和幾個回風平巷等服務時間較長的巷道布置在煤層底板的巖石中。盡量采用長壁式采煤方法，推行綜合機械化采煤，采用全部陷落法管理頂板，長壁式采煤巷道布置簡單，回采率高，有較大的防火安全性。

2.1.2 預防性灌漿。所謂預防性灌漿就是將水、漿、材按適當配比，制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路送往可能發生自燃的采空區以防止自燃火災的發生。預防性灌漿的作用一是隔氧，二是散熱。漿液流入采空區之后，固體物沉淀，充填于浮煤縫隙之間，形成斷絕漏風的隔離帶。有的還可能包裹浮煤，隔絕它與空氣的接觸防止氧化。黃泥注漿自20世紀50年代即成為我國煤礦防滅火首要的技術手段，一直沿用至今。盡管在此期間已開發研究成功多種防火火技術，但黃泥注槳依然是主導技術措施。

2.1.3 阻化劑防火。阻化劑的定義是阻止煤礦氧化自燃的化學藥劑，又稱阻氧劑。當阻化劑附著在煤粒的表面時，吸收空氣中的水分，在煤的表面形成含水液膜，從而阻止了煤與氧的接觸，起到了隔氧阻化作用。煤的外在水分是一種良好的阻化劑，隨著煤的外在水分增加，阻化效果也增強；當煤中的外在水分蒸發減少到某一限度之后，阻化作用將轉變為催化作用，能夠促進煤的氧化自燃。由于水分的蒸發，在煤體上阻化液形成的液膜因失水而破裂，將起不到隔氧、降溫的作用。所以，只有吸收大量水分的阻化劑在煤體上形成液膜才能起到阻化作用。

目前我國常用的阻化劑有：氯化鈣、氯化鎂、氯化銨、水玻璃等，經過應用結果上可以看出，氯化鈣、氯化鎂、氯化銨等氧化物對褐煤、長焰煤及氣煤有較好的阻化效果；水玻璃等對高硫煤有較高的阻化率。

阻化劑防火優點：工藝簡單，效果好，藥源廣，成本低，特別是對于缺土的礦區尤為適用。

2.1.4 均壓防火。風壓調節法防火（又稱“均壓法”）的實質是設置調壓裝置或調整通風系統，以降低漏風通道兩端的風壓差，減少漏風量，達到抑制自燃的目的，均壓法分為開區均壓和閉區均壓兩類：神華神東保德礦先后采用開區均壓抑制采空區內煤的自燃，保證工作面連續生產，取得了可喜的成績！大同礦區采用閉區均壓，保證了火區下采煤的正常進行。開區均壓應用較普遍，效果較好。

2.2 外因火災的預防

由于外因火災以發生突然，來勢兇猛的特點，而且發生的時間與地點往往出人意料，據統計重大惡性事故90%以上都是由外因火災所引起，所以外因火災的預防措施需要從兩個方面進行：第一防止失控的高溫熱源；第二在井下盡量做到采用不燃或難燃支護材料，防止可燃物的堆積。由此其主要任務就是減少可燃物、清除引火源隱患。事故致因理論認為：礦井外因火災事故是由于物的不安全狀態和人的不安全行為所引起的。具體而言，影響事故是否發生及事故過程和結果的因素主要有5項：人、物、環境、管理和事故處置。所以，可以從以下幾個方面來預防外因火災：

（1）在支護方面考慮用鋼鐵支護、石料砌碹、水泥錨噴等技術手段。

（2）對于設備運轉不良如機械摩擦、皮帶摩擦等造成的火災，可以安設溫度傳感器來進行預報。

（3）定期更換老化的線路，線路的拉接要整齊；禁止用燈泡取暖。

（4）劃分火源危險區，在危險區的兩端設防火門，對于容易發生火災的區域要加強監督。

（5）礦井有反風裝置，采區有局部反風系統。以防止火災煙氣隨風流進入采區對工人生命造成威脅。

（6）在外因火災事故中，人的因素起主導作用，所以應加強對工人的安全教育培訓，增強煤礦工人的安全意識。

2.3 礦井滅火

綜上所述，礦井滅火與火災發生的三個要素結合起來。滅火就要除掉其中一個、二個或者全部要素，因而滅火的方法大體可以對應清除可燃物，降低燃燒物的溫度，斷絕空氣的供給三個方面。清除可燃物就是將已經發熱或者燃燒的煤炭以及其他的可燃物挖除、清掉、運出井外。這是撲滅礦井火災最徹底的方法。但這種方法具有一定的危險性，工作中要組織力量，制定嚴格的安全措施，力求在最短的時間里一氣呵成。對新區發生的第一把火應該首先考慮采用這種滅火方法以絕后患。能夠起降溫滅火作用的器材有：水、灌漿、泡沫滅火等。水是最有效，最經濟而且來源最廣泛的滅火材料。隔絕空氣滅火這類滅火方法有筑防火墻封閉火區，注入惰氣滅火方法。在通往火區的所有通道內以最快的速度，在最短的時間內建立起防火墻，阻斷氧氣的供給使火源熄滅。這種滅火方法最適合于無法直接撲滅火、直接撲滅無效、火勢猛、火區范圍大的火災。

3 結束語

在我國煤礦礦井火災在普遍存在的安全因素之一，所以我們在煤礦開采的工作中，應該要明確開拓開采系統，要針對自身礦井的實際情況，采用適合的火災防范措施，同時，煤礦企業應該加強對企業員工的管理，提高火災防范意識，給煤礦礦井一個安全的生產環境。

參考文獻

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作者簡介：曹心愚，單位：中國葛洲壩新疆投資控股有限公司，職稱：工程師，研究方向：煤礦機電設備和煤礦火災的防治。