*煤礦“一通三防”安全管理——礦井火災防治

*凡發生在井下的火災及發生在井口附近但危害到井下安全的火災，都叫做礦井火災。礦井火災發生的條件歸納起來有以下三點：1.可燃物2.點火源3.氧氣火災*實驗證明：1、在氧氣濃度小于15%時空氣中的可燃物的不能維持2、在氧氣濃度小于14%時空氣中的蠟燭不能點燃3、在氧氣濃度小于12%時瓦斯失去爆炸性4、在氧氣濃度小于3%時可燃物不能被明火引燃*一、礦井火災的分類根據引起礦井火災的火源不同，通常可將礦井火災分成兩大類：一是外部火源引起的礦井火災，叫外因火災；二是由于煤炭自身的物理、化學性質的內在因素引起的火災，叫內因火災。1、根據發火地點不同，礦井火災又可分為井筒火災、巷道火災、采面火災、煤柱火災、采空區火災和硐室火災。*一、礦井火災的分類2、由于燃燒物質的不同，礦井火災又可分為機電設備火災、火藥燃燒火災、油料燃燒火災、坑木燃燒火災、瓦斯燃燒火災和煤炭燃燒火災。3、根據發火性質不同礦井火災還可分為原生火災和次生或再生火災。次生火災是指由原生火災而引起的火災。在原生火災發展過程中，含有可燃物的高溫煙流由于缺氧而未能完全燃燒，在排煙的道路上一旦與風流匯合，很可能再次燃燒。*1發生火災后，產生大量的有害氣體2引起瓦斯、煤塵爆炸二、礦井火災的危害礦井火災的危害具體表現在以下幾個方面：3產生火風壓4產生再生火源5造成經濟損失*三、外因火災的預防措施*四、外因火災的預防措施外因火災的預防主要從三方面進行：一是防止失控的高溫熱源；二是盡量采用不燃或耐燃材料支護和不燃或難燃制品，同時防止可燃物大量積存。三是嚴格遵守《煤礦安全規程》的有關規定，及時發現外因火災的初起征兆，并制止其發展。*四、外因火災的預防措施外因火災預防的四項具體措施（一）安全設施要求；（二）明火管理；（三）消防器材管理；（四）外因火災初起時及時發現。*（一）安全設施要求1、生產和在建礦井都必須制定井上、井下防火措施。2、木料場、矸石山、爐灰場與進風井的距離不得小于80m；木料場與矸石山的距離不得小于50m。3、新建礦井的永久井架和井口房、以井口為中心的聯合建筑，必須用不燃性材料建筑。*（一）安全設施要求4、礦井必須設地面消防水池和井下消防管路系統。5、進風井口應裝設防火鐵門，防火鐵門必須嚴密并易于關閉。6、井筒、平硐與各水平的連接處及井底車場，主要絞車道與主要運輸巷、回風巷的連接處，井下機電設備硐室，主要巷道內帶式輸送機機頭前后兩端各20m范圍內，都必須用不燃性材料支護。*（二）明火管理1、井口房和通風機房附近20m內，不得有煙火或用火爐取暖。2、井下嚴禁使用燈泡取暖和使用電爐。事故案例：1978年東富煤礦事故3、井下使用的汽油、煤油和變壓器油必須裝入蓋嚴的鐵桶內，由專人押送至使用地點，剩余的汽油、煤油和變壓器油必須運回地面，嚴禁在井下存放。事故案例1978年2月15日，吉林舒蘭礦務局東富煤礦二井+112m水平水泵房休息室，水泵工擅離職守，用于取暖的燈泡烤著木板，燒著了木板房并蔓延到變電所而形成火災。在搶險救災過程中，本應該盡快反風，但14時45分發生火災，17時30分才停運主要通風機準備反風，又由于反風閘板凍結嚴重，直到18時30分才正式反風，距發火時間長達三個半小時，致使井下68人中毒死亡。2025/5/22*（二）明火管理4、井下和井口房內不得從事電焊、氣焊和噴燈焊接等工作，如果必須在井下進行電焊、氣焊和噴燈焊接等工作，每次必須制定安全措施，并遵守下列規定：（1）指定專人在場檢查和監督。*（二）明火管理（2）工作地點的前后兩端各10m的井巷范圍內，應是不燃性材料支護，并應有供水管路，有專人負責噴水，上述工作地點應至少備有2個滅火器。（3）工作地點的下方用不燃性材料設施接火星。（4）工作地點的風流中，瓦斯濃度不得超過0.5%。*（二）明火管理（5）工作完成后，工作地點應再次用水噴灑，并應有專人在工作地點檢查1h，發現異狀，立即處理。（6）在有煤（巖）與瓦斯突出危險的礦井中進行電焊、氣焊和噴燈焊接時，必須停止突出危險區內的一切工作。（7）煤層中未采用砌碹或噴漿封閉的主要硐室和主要進風大巷中，不得進行電焊、氣焊和噴燈焊接等工作。*（二）明火管理

5、防止爆破火*（二）明火管理6、防止電火花*（二）明火管理

7、防止摩擦火*（三）消防器材管理1、井上、下必須設置消防材料庫。2、井下易發生火災地點必須有滅火器材，其數量、規格和存放地點，應在災害預防和處理計劃中確定。3、每季度應對井上、下消防管路系統、防火門，消防材料庫和消防器材的設置情況進行1次檢查，發現問題，及時解決。*（四）外因火災初起的及時發現1、標志氣體

2、溫升變色涂料

3、火災檢測器

4、溫度監控*四、礦井內因火災的防治煤炭自燃必須同時具備以下三個條件：1.煤炭具有自燃的傾向性，并呈破碎狀態堆積在一起2.連續的通風供氧維持煤的氧化過程不斷地發展3.煤氧化生成的熱量能大量蓄積，難以及時散失煤炭自燃*（一）煤炭自燃的條件煤炭自燃必須同時具備以下三個條件：1.煤炭具有自燃的傾向性，并呈破碎狀態堆積在一起2.連續的通風供氧維持煤的氧化過程不斷地發展3.煤氧化生成的熱量能大量蓄積，難以及時散失煤炭自燃*（二）煤炭氧化自燃過程煤的氧化自燃過程一般可分為三個階段，即潛伏階段、自熱階段和燃燒階段。燃燒階段自熱階段潛伏階段煤的氧化自燃過程*1．潛伏階段煤炭在常溫下能吸附空氣中的氧，并在煤的表面生成不穩定的氧化物，此時生成的熱量很少，能及時散發掉。因此，煤體溫度不會升高。但是，煤體的重量略有增加，而且煤體被活化，煤體的著火溫度降低。人們通常將此階段稱為潛伏期。（二）煤炭氧化自燃過程*2．自熱階段經過潛伏期，煤的氧化速度加快，如果氧化生成的熱量來不及散發時，就會積熱，煤體溫度將逐漸升高。同時，煤體周圍空氣中氧的濃度降低，出現一氧化碳和二氧化碳。特別在這個階段的后期，煤體周圍會出現氣溫上升，產生霧氣，并放出各種碳氫化合物，同時還出現特殊的氣味（如煤油味、汽油味、松節油味及焦油味），人們通常稱此階段為自熱期。（二）煤炭氧化自燃過程*3．燃燒階段經過自熱期，若煤體溫度繼續升高，當達到某一數值——臨界溫度T（一般為70～100℃）時，煤體氧化速度急劇加快，產生大量的熱能，使煤體溫度迅速上升，當達到煤炭的著火溫度時就開始進入燃燒階段。（二）煤炭氧化自燃過程*（三）煤炭自燃的預兆(1)巷道內濕度增加，出現霧氣、水珠。(2)開采淺層煤時，地面鉆孔或塌陷區有水蒸氣或積雪融化現象。(3)有焦油味。(4)巷道發熱氣溫升高。(5)煤炭自燃過程中產生一氧化碳和二氧化碳，使人感到悶熱、憋氣、頭痛、四肢無力、疲勞等癥狀。*（三）煤炭自燃的預兆5、束管監測系統預兆。分為兩大部分：一地面色譜分析系統；二井下取樣系統。*（四）預防煤炭自燃的方法《煤礦安全規程》規定：開采容易自燃和自燃的煤層時，必須對采空區、突出和冒落孔洞等空隙采取預防性灌漿或全部充填、噴灑阻化劑、注阻化泥漿、注凝膠、注惰性氣體、均壓等措施，編制相應的防滅火設計，防止自然發火。在自然發火期內能采完、并能及時予以封閉的工作面和采區，可不采取上述防止自然發火的措施。*（四）預防煤炭自燃的方法1、合理的開拓、開采技術合理的開拓系統與開采方法對于防止自燃火災起決定性的作用。從防止自然發火角度出發，在開拓、開采方面要求是：以最小的煤層暴露面，最大的煤炭回采率，最快的回采速度，且易于隔絕的采空區。從防止礦井自然發火的角度出發，開拓開采技術總的要求是：提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質基礎；限制或阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自燃的供氧條件；使流向可燃物質的漏風，在數量上限制在不燃風量之下，在時間上限制在自然發火期以內。*（四）預防煤炭自燃的方法合理的開拓、開采技術的具體措施：（1）采用巖石巷道。（2）區段煤巷采用垂直重疊布置方式。（3）通過合理的采煤方法提高礦井先天的抗自然發火能力。少丟煤或不丟煤；控制礦山壓力、減少煤拄破裂；避免上行回采，遵循先采上煤層，再采下煤層的正常回采順序合理布置采區；加快工作面回采速度，使采空區自熱源難以形成；及時密閉已采區和廢棄的舊巷；正確選擇回采方向*（四）預防煤炭自燃的方法2、合理的通風系統開采自燃煤層時，合理的通風系統可以大大減少或消除自然發火的供氧因素，無供氧蓄熱條件煤是不會發生自燃的。（1）礦井主要通風機與通風網絡匹配合理。（2）通風設施布置合理。（3）通風壓力分布合理。*（四）預防煤炭自燃的方法3、預防性灌漿注漿防滅火技術就是將水與不燃性的固體材料按適當的配比，制成一定濃度的漿液，利用輸漿管道送至可能發生或已經發生自燃的地點，以防止發生自燃或撲滅火災的目的。漿液充填于碎煤或巖石縫隙之間，沉淀的固體物質可以充填裂隙并包裹浮煤，起到隔氧堵漏的作用；同時，泥漿對已經自熱的煤炭有冷卻散熱的作用。*（四）預防煤炭自燃的方法（1）灌漿防滅火的機理①漿液充填煤巖裂隙及其孔隙的表面，增大氧氣擴散的阻力，減小煤與氧的接觸和反應面；②漿水浸潤煤體，增加煤的外在水分，吸熱冷卻煤巖；③加速采空區冒落煤巖的膠結，增加采空區的氣密性。灌漿防火的實質是：抑制煤在低溫時的氧化速度，延長自然發火期。*（四）預防煤炭自燃的方法（2）采用灌漿防滅火時的要求：①采區設計必須明確規定巷道布置方式、隔離煤柱尺寸、灌漿系統、疏水系統、預筑防火墻的位置以及采掘順序。②安排生產計劃時，必須同時安排防火灌漿計劃，落實灌漿地點、時間、進度、灌漿濃度和灌漿量。③對采區開采線、停采線、上下煤柱線內的采空區，應加強防火灌漿。④應有灌漿前疏水和灌漿后防止潰漿、透水的措施。*（四）預防煤炭自燃的方法4、阻化劑防火阻化劑又稱阻氧劑，一些有機鹽類化合物，如氯化鈣(CaCl2·6H2O)、氯化鎂(MgCl2·6H2O)、氯化銨(NH4Cl)以及水玻璃(xNa20·ySi02)等溶液，以及某些工廠的廢液、副產品，如釀酒廠的廢液、造紙廠的廢液、煉鎂槽碴、化工廠硼酸廢液等，這些溶液噴灑在煤壁上，采空區或注入煤體內，具有阻止煤氧化，防止煤自燃的作用，稱之為阻化劑。*（四）預防煤炭自燃的方法（1）阻化劑防滅火機理是：①增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活化能，形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面；②充填煤柱內部裂隙；③增加煤體的蓄水能力；④水分蒸發吸熱降溫。阻化劑實質是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發火期。*（四）預防煤炭自燃的方法（2）采用阻化劑防滅火時，應遵守下列規定：①選用的阻化劑材料不得污染井下空氣和危害人體健康。②必須在設計中對阻化劑的種類和數量、阻化效果等主要參數作出明確規定。③應采取防止阻化劑腐蝕機械設備、支架等金屬構件的措施。*（四）預防煤炭自燃的方法5、防治火災的均壓技術（波蘭漢．貝斯特朗）均壓技術是指均衡漏風通道進出口兩端的風壓以杜絕或減少漏風風量的措施。（1）均壓滅火的機理：堵風防漏，管風防火，以風治火。通過對井下風流的調整，改變有關巷道風壓分布，均衡火區或采空區進、回風的側的風壓差、減少和杜絕漏風，使火區內空氣不產生流動和交換。斷絕氧源，達到室息惰化火區或抑制煤炭自然發火。*（四）預防煤炭自燃的方法（2）采用均壓技術防滅火時，應遵守下列規定：①應有完整的區域風壓和風阻資料以及完善的檢測手段。②必須有專人定期觀測與分析采空區和火區的漏風量、漏風方向、空氣溫度、防火墻內外空氣壓差等的狀況，并記錄在專用的防火記錄簿內。③改變礦井通風方式、主要通風機工況以及井下通風系統時，對均壓地點的均壓狀況必須及時調整，保證均壓狀態的穩定。④應經常檢查均壓區域內的巷道中風流流動狀態，應有防止瓦斯積聚的安全措施。*（四）預防煤炭自燃的方法6、惰性氣體防滅火技術（1）惰性氣體防滅火機理①采空區內注入大量高濃度的惰性氣體后，氧氣濃度相對減小，惰性氣體部分地替代氧氣而進入到煤體裂隙表面，這樣煤表面對氧氣的吸附量便降低，在很大程度上抑制或減緩了遺煤的氧化放熱速度；②采空區注入惰性氣體后，提高了氣體靜壓，降低了漏入采空區的風量，減少了空氣與煤炭直接接觸的機會；*（四）預防煤炭自燃的方法③惰性氣體在流經煤體時，吸收了煤氧化產生的熱量，可以減緩煤升溫的速度和降低周圍介質的溫度，使煤的氧化因聚熱條件的破壞而延緩或終止；④采空區內的可燃、可爆性氣體與惰性氣體混合后，隨著惰性氣體濃度的增加，爆炸范圍逐漸縮小（即下限升高、上限下降）。當惰性氣體與可燃性氣體的混合物比例達到一定值時，混合物的爆炸上限與下限重合，此時混合物失去爆炸能力。*（四）預防煤炭自燃的方法（2）采用氮氣防滅火時，必須遵守下列規定：①氮氣源穩定可靠。②注入的氮氣深度不小于97%。③至少有1套專用的氮氣輸送管路系統及其附屬安全設施。④有能連續監測采空區氣體成分變化的監測系統。⑤有固定或移動的溫度觀測站（點）和監測手段。⑥有專人定期進行檢測、分析和整理有關記錄、發現問題及時報告處理等規章制度。*（四）預防煤炭自燃的方法7、膠體防滅火技術膠體防滅火技術是通過壓注系統將基料（xNa2O·ySiO2）和促凝劑（銨鹽）兩種材料按一定比例與水混合后，注入滲透到煤和巖石的裂隙中，成膠后則固結在煤體中，起到堵漏和防火的目的。其反應方程式如下：Na2SiO3+NH4HCO3=H2SiO3+Na2CO3+NH3(↑)*（四）預防煤炭自燃的方法（1）凝膠防滅火特點①吸熱降溫作用。②堵漏風作用。③保水作用凝膠的含水量大于90%，硅酸所形成的立體網狀結構能有效地阻止水的流失。④阻化作用凝膠無論其原料還是最終產物都對煤體具有阻化作用，尤其是成膠后能覆蓋于煤體表面，阻止其氧化。⑤成膠材料來源廣泛，成本低廉，壓注工藝簡單，操作方便。*（四）預防煤炭自燃的方法（2）采用凝膠防滅火時，應遵守下列規定：①選用的凝膠和促凝劑材料，不得污染井下空氣和危害人體健康，使用時井巷空氣成分必須符合本規程第一百條的有關規定。②編制的設計中應明確規定凝膠的配方、促凝時間和壓注量等參數。③壓注的凝膠必須充填滿全部空間，其外表面應予噴漿封閉，并定期觀測，發現老化、干裂時，應予重新壓注。*（五）煤炭自燃防治規定1、煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。新建礦井的所有煤層的自燃傾向性由地質勘探部門提供煤樣和資料，送國家授權單位作出鑒定，鑒定結果報省級煤礦安全監察機構及省（自治區、直轄市）負責煤炭行業管理的部門備案。生產礦井延深新水平時，必須對所有煤層的自燃傾向性進行鑒定。開采容易自燃和自燃煤層的礦井，必須采取綜合預防煤層自然發火的措施。*（五）煤炭自燃防治規定2、開采容易自燃和自燃的煤層（薄煤層除外）時，采煤工作面必須采用后退式開采，并根據采取防火措施后的煤層自然發火期確定采區開采期限。在地質構造復雜、斷層帶、殘留煤柱等區域開采時，應根據礦山地質和開采技術條件，在作業規程中另行確定采區開采方式和開采期限。回采過程中不得任意留設設計外煤柱和頂煤。采煤工作面采到停采線時，必須采取措施使頂板冒落嚴實。*（五）煤炭自燃防治規定3、開采容易自燃和自燃的煤層時，必須對采空區、突出和冒落孔洞等空隙采取預防性灌漿或全部充填、噴灑阻化劑、注阻化泥漿、注凝膠、注惰性氣體、均壓等措施，編制相應的防滅火設計，防止自然發火。在自然發火期內能采完、并能及時予以封閉的工作面和采區，可不采取上述防止自然發火的措施。4、開采容易自燃和自燃的煤層、采用全部充填采煤法時，不得采用可燃物作充填材料，采空區和三角點必須充滿。*（五）煤炭自燃防治規定5、采容易自燃和自燃的煤層時，在采區開采設計中，必須預先選定構筑防火門的位置。當采煤工作面投產和通風系統形成后，必須按設計選定的防火門位置構筑好防火門墻，并儲備足夠數量的封閉防火門的材料。采煤工作面回采結束后，必須在45天內進行永久性封閉。*（五）煤炭自燃防治規定6、開采容易自燃和自燃的煤層時，在采區開采設計中，必須明確選定自然發火觀測站或觀測點的位置并建立監測系統、確定煤層自然發火的標志氣體和建立自然發火預測預報制度。所有檢測分析結果必須記錄在專用的防火記錄簿內，并定期檢查、分析整理，發現自然發火指標超過或達到臨界值等異常變化時，立即發出自然發火預報，采取措施進行處理。*（五）煤炭自燃防治規定7、采用放頂煤采煤法開采容易自燃和自燃的厚及特厚煤層時，必須編制防止采空區自然發火的設計，并遵守下列規定：（1）根據防火要求和現場條件，應選用注入惰性氣體、灌注泥漿（包括粉煤灰泥漿）、壓注阻化劑、噴漿堵漏及均壓等綜合防火措施。（2）有可靠的防止漏風和有害氣體泄漏的措施。（3）建立完善的火災監測系統。*五、火區管理及啟封（一）封閉火區的原則《煤礦安全規程》規定封閉火區滅火時，應盡量縮小封閉范圍，并必須指定專人檢查瓦斯、氧氣、一氧化碳、煤塵以及其他有害氣體和風向、風量的變化，還必須采取防止瓦斯、煤塵爆炸和人員中毒的安全措施。封閉火區的基本原則是“密、小、少、快”，“密”，密閉墻要嚴密，盡量減少漏風；“小”，封閉范圍盡量要小；“少”，密閉墻道數要少；“快”，施工封閉墻的速度要快。*五、火區管理及啟封*（一）封閉火區的原則《煤礦安全規程》規定封閉火區滅火時，應盡量縮小封閉范圍，并必須指定專人檢查瓦斯、氧氣、一氧化碳、煤塵以及其他有害氣體和風向、風量的變化，還必須采取防止瓦斯、煤塵爆炸和人員中毒的安全措施。封閉火區的基本原則是“密、小、少、快”，“密”，密閉墻要嚴密，盡量減少漏風；“小”，封閉范圍盡量要小；“少”，密閉墻道數要少；“快”，施工封閉墻的速度要快。*（二）封閉火區的方法根據火區內瓦斯聚積的情況，可將封閉火區的方法分成三種類型：（1）斷風封閉火區：適用于火區內空氣中氧氣濃度小于12%(2)通風封閉火區：適用于火區有可能形成可燃氣體達到爆炸下限的情況（3）注入惰性氣體封閉火區：用這種方法需要一整套注惰裝置和惰氣源*（三）火區管理規定礦井火區被封閉之后，可以認為已被控制，但是火源并未徹底熄滅，對礦井仍是一個潛在的威脅。因此加強火區管理，促使火源早日消滅是擺在通風防滅火工作者面前的一項重要任務，礦井火區管理應遵循以下規定：1、煤礦企業必須繪制火區位置關系圖，注明所有火區和曾經發火區的地點。每一處火區都要按形成的先后順序進行編號，并建立火區管理卡片。火區位置關系圖和火區管理卡片須永久保存。*（三）火區管理規定2、永久性防火墻的管理應遵守下列規定：（1）每個防火墻附近必須設置柵欄、警標，禁止人員入內，并懸掛說明牌。（2）應定期測定和分析防火墻內的氣體成