煤礦火災(zāi)的危害與防治
袁存發(fā)
（同煤集團大斗溝煤業(yè)公司，山西 大同 037026）
摘要：煤礦火災(zāi)成因復(fù)雜，危害巨大，必須高度重視，采取科學(xué)、合理的防治措施，才能有效地預(yù)防和控制煤礦火災(zāi)的發(fā)生和危害，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：火災(zāi) 危害 防治
礦井火災(zāi)是煤礦五大災(zāi)害之一。礦井一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會造成煤炭資源損失，打亂各項生產(chǎn)銜接部署，往往還會造成瓦斯煤塵爆炸，使災(zāi)害程度和范圍擴大，嚴(yán)重危害礦井的安全生產(chǎn)。所以，探析煤礦火災(zāi)的危害對有效防治火災(zāi)發(fā)生有著重要作用。為了更加直觀地認(rèn)識和探析煤礦火災(zāi)危害，有效制定防治措施，本文列舉一例，以作說明。
2010年9月15日, 某年產(chǎn)180萬噸的資源整合煤礦，在14#層一個綜采面準(zhǔn)備停采鋪網(wǎng)時，發(fā)現(xiàn)支架后古塘塌落處出現(xiàn)明火，盡管及時采取了接水槍沖洗、向火區(qū)注凝膠封堵，向11#層打注漿孔灌漿等大量的綜合滅火措施，但終究火勢蔓延較快，災(zāi)情嚴(yán)重復(fù)雜。先封堵了著火工作面后，隨后又被迫封堵了這個采區(qū)。該礦當(dāng)時開采的是侏羅紀(jì)11#、14#層低瓦斯煤層，層間距3.2米, 屬近距離煤層開采。后經(jīng)事故分析，該事故的起因是由于上覆11#層浮煤自燃引發(fā)的下部工作面古塘塌落出現(xiàn)著火,屬內(nèi)因火災(zāi)。下面，我們就以這起事故為例，談一下礦井火災(zāi)的危害與防治。
1. 礦井火災(zāi)的概念及成因
礦井火災(zāi)是指發(fā)生在礦井范圍內(nèi)的非控制性燃燒。一般應(yīng)具備三個基本要素，即可燃物、熱源、空氣。根據(jù)引火熱源的不同，通常分作外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)兩大類。
外因火災(zāi)是指可燃物在外界火源（明火、爆破、機械摩擦、電流短路、爆炸等）作用下，引起燃燒形成的火災(zāi)。內(nèi)因火災(zāi)是指指由一些易燃物質(zhì)（主要是煤）在一定條件下，自身發(fā)生物理化學(xué)變化，聚熱導(dǎo)致著火而形成的火災(zāi)。一般來說，內(nèi)因火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展都比較緩慢，而且有預(yù)兆，易于早期發(fā)現(xiàn)。但其火源隱蔽，撲滅自然火災(zāi)比較困難，以致有的自然火區(qū)可持續(xù)數(shù)月、數(shù)年，甚至數(shù)十年不滅，長期威脅著礦井的安全生產(chǎn)。大同煤田露頭煤的燃燒，迄今已持續(xù)300多年，尚未完全熄滅。文章開頭所述9.15事故(下同)就是由于上覆11#層浮煤自燃引發(fā)的下部工作面古塘塌落出現(xiàn)著火,屬內(nèi)因火災(zāi)。
2. 礦井火災(zāi)的危害
礦井一但出現(xiàn)火災(zāi)，對煤礦生產(chǎn)及職工安全必然造成一定的危害，主要有以下幾個方面。
2.1 產(chǎn)生再生火源。高溫火煙在巷道流經(jīng)的路程上，摻入新鮮風(fēng)流時，將會在摻風(fēng)地點發(fā)生新的燃燒火源。
2.2 產(chǎn)生大量的高溫火焰及有害氣體?；馂?zāi)附近高溫達1000度，同時產(chǎn)生大量有毒有害CO、CO2氣體，這些氣體隨高溫火煙一起流入井下各作業(yè)場所，造成大量人員的中毒和窒息。
2.3 引起瓦斯、煤塵爆炸。火災(zāi)不僅提供了熱源，而且由于火的干餾作用，使井下可燃物放出氫氣、甲烷等爆炸性氣體和不少碳質(zhì)微粒，這樣即使是無瓦斯礦井火災(zāi)照樣會導(dǎo)致瓦斯爆炸。
2.4 火災(zāi)使井下風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致災(zāi)情擴大。礦井火災(zāi)發(fā)生后，由于礦內(nèi)空氣溫度及成分的變化，會產(chǎn)生一種附加的熱風(fēng)壓即火風(fēng)壓。火風(fēng)壓一方面使礦井總風(fēng)量發(fā)生變化，另一方面造成通風(fēng)風(fēng)流方向變化，從而使煙氣的流動失去控制，造成通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，進一步擴大災(zāi)區(qū)范圍。
2.5 火災(zāi)燒毀設(shè)備和煤炭資源。井下發(fā)生火災(zāi)，不僅會燒毀大量的設(shè)備、器材和煤炭資源。有時封閉火區(qū)也會導(dǎo)致設(shè)備長期被封閉、大量煤炭資源呆滯，縮短了礦井服務(wù)年限。9.15事故就使得一個采區(qū)全部停產(chǎn),兩套綜采，兩套機掘設(shè)備整個被封，雖然沒有造成其他惡性后果，但也給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。
3. 礦井火災(zāi)的預(yù)防措施
礦井火災(zāi)對礦井危害巨大，做好預(yù)防工作十分必要。主要應(yīng)采取“預(yù)防為主，消防結(jié)合”的方法，來防治礦井火災(zāi)。
3.1 礦井外因火災(zāi)的預(yù)防措施。
3.1.1 技術(shù)措施。
一是防止起火。主要是確定發(fā)火危險區(qū)，加強對明火和高溫火源的管理控制，防止火源產(chǎn)生，如：禁止一切人員攜帶煙草及點火工具下井；
二是消除燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)，如：井下不準(zhǔn)存放汽油、煤油和變壓器油、主要巷道都應(yīng)采用不燃性材料支護或開鑿在巖巷內(nèi)；防止火源與可燃物接觸；
三是安裝可靠的保護設(shè)施，防止?jié)撛诘臒嵩崔D(zhuǎn)化為顯熱源，如：井下必須采用防爆型或本質(zhì)安全型電器設(shè)備、使用不延燃電纜、阻燃輸送帶和阻燃風(fēng)筒。
四是防止火災(zāi)擴大。如：設(shè)立防火門、建立消防水池、設(shè)置消防材料庫、配備滅火器材。
3.1.2 教育措施
教育措施包括知識、技術(shù)和態(tài)度教育三個方面。
3.1.3 管理措施
管理措施主要是制定各種規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)且強制執(zhí)行。
3.2 礦井內(nèi)因火災(zāi)的預(yù)防措施。
3.2.1 合理的選擇開拓開采系統(tǒng)、采煤方法及通風(fēng)系統(tǒng)
煤炭只有處于破碎狀態(tài)，通風(fēng)窒息，易于蓄熱的環(huán)境中才能產(chǎn)生自然現(xiàn)象。因此在開拓開采的巷道布置及選擇采煤方法時應(yīng)該充分考慮防火的要求。9.15著火事故主要是采煤方法選擇錯誤。工作面上伏11＃煤層選用的是刀柱式采煤法，留有大量容易著火的浮煤，又是近距離煤層，下面工作面的頂板塌落極易將上面的火引入古塘，形成火災(zāi)。
3.2.2 預(yù)防性灌漿
預(yù)防性灌漿是將水、漿按適當(dāng)?shù)谋壤旌?，制成一定濃度的漿液，其作用一是漿液中的固體物沉淀，充填于浮煤縫隙之間，包裹浮煤，隔絕氧氣與煤體的接觸，防止氧化；二是漿液中的水分有助于增加煤的外在水分，抑制煤自然氧化的發(fā)展，同時有利于易自燃煤體的散熱。
3.2.3 阻化劑防火
阻化劑防火是利用某些能夠仰制煤炭氧化的無機鹽類化合物，如氯化鈣、氯化鎂等噴灑于煤壁，采空區(qū)或壓注入煤體之內(nèi)，以抑制或延緩煤炭的氧化達到防止自然的目的。
3.2.4 均壓防火
均壓防滅火與封閉防滅火一樣，即都是堵漏。一是要掌握礦井風(fēng)壓分布的特點，二是要了解礦井可能造成自然發(fā)火的漏風(fēng)通道與漏風(fēng)帶，按照一定的調(diào)壓法則，制定相應(yīng)的均壓方案，達到滅火目的。
3.2.5 惰性氣體防火
現(xiàn)在較多使用的是氮氣，其中可能含有很少量的氧氣。利用制氮設(shè)備制取氮氣，通過管路送入井下，注入采空區(qū)等煤炭可能自燃的區(qū)域，使之惰化。
3.2.6 凝膠防滅火
凝膠是一種特殊的粘稠流體。其特點是：固水性、吸熱降溫性、密封堵漏性、阻化性。
3.2.7 煤柱法
近距離煤層采用抽出式通風(fēng)的礦井，由于防火監(jiān)測難度大，當(dāng)采至盤區(qū)巷或空巷時，從設(shè)計上以安全為先，應(yīng)考慮多留煤柱，防止上伏煤層的火引至下層工作面．如在著火前期采用此方法，9.15事故完全可以避免．
3.3 應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備提高防滅火能力
3.3.1 應(yīng)用火災(zāi)自動報警裝置。應(yīng)用報警系統(tǒng)能準(zhǔn)確地探測到異常狀態(tài)，并將火災(zāi)的隱患消滅在萌芽中。
3.3.2 隱藏火源探測技術(shù)。
3.3.2.1 束管集中監(jiān)測系統(tǒng)。束管集中監(jiān)測系統(tǒng)可以連續(xù)采集井下氣樣，還可在有些人員無法進入的地方完成監(jiān)測任務(wù)。
3.3.2.2 紅外線測溫技術(shù)。此儀器可接收煤壁的紅外線輻射，根據(jù)一定的指標(biāo)利用計算機判定隱藏火源的位置。
3.3.2.3 地表鉆孔可燃?xì)怏w監(jiān)測技術(shù)。該方法是俄羅斯礦業(yè)科學(xué)研究所經(jīng)過多年潛心研究的結(jié)果。在井田預(yù)計火災(zāi)所在區(qū)域的地表打1～1.5m的線鉆孔，監(jiān)測鉆孔從井下裂縫中散發(fā)到地面的全部可燃?xì)怏w組分，然后根據(jù)測定的氣體濃度繪制其等高線，再根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型進行井下高溫范圍的圈定工作。
4. 不同地點火災(zāi)防治的應(yīng)急技術(shù)
礦內(nèi)滅火方法主要有直接滅火、隔絕滅火、綜合滅火。不同地點的火災(zāi)采取靈活的滅火方法進行應(yīng)急處理。
井口建筑物火災(zāi)。進風(fēng)井口建筑物發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)采取防止火災(zāi)氣體及火焰浸入井下的措施：立即反轉(zhuǎn)風(fēng)流或關(guān)閉井口防火門，必要時停止主要通風(fēng)機；按礦井災(zāi)害預(yù)防和處理計劃的規(guī)定，引導(dǎo)人員出井；迅速撲滅火源。
井筒中的火災(zāi)。進風(fēng)井筒中發(fā)生火災(zāi)時，為防止火災(zāi)氣體浸入井下巷道，必須采取反風(fēng)或停止主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)的措施。
井底車場的火災(zāi)。當(dāng)進風(fēng)井井底車場和毗連峒室發(fā)生火災(zāi)時，必須進行反風(fēng)或使風(fēng)流短路，確?；馂?zāi)氣體不侵入工作區(qū)。
井下峒室中的火災(zāi)。峒室發(fā)生火災(zāi)，且峒室無防火門時，應(yīng)采取掛風(fēng)障控制入風(fēng)，用水、滅火器、高倍數(shù)泡沫或砂子滅火。
傾斜巷道中的火災(zāi)。傾斜進風(fēng)巷道發(fā)生火災(zāi)時，必須采取措施防止火災(zāi)氣體侵入有人作業(yè)的場所，特別是采煤工作面。為此，可采取風(fēng)流短路和局部反風(fēng)、區(qū)域反風(fēng)等措施。
平巷石門和其他水平巷道中的火災(zāi)。位于礦井或一翼總進風(fēng)巷中的平巷、石門和其他水平巷道發(fā)生火災(zāi)時，要選擇最有效的通風(fēng)方式（反風(fēng)、風(fēng)流短路、多風(fēng)井雙區(qū)域反風(fēng)、正常通風(fēng)等），以便救人和滅火。在防止火災(zāi)擴大采取短路通風(fēng)時，要確?；馂?zāi)有害氣體不逆轉(zhuǎn)。
獨頭巷道的火災(zāi)。獨頭巷道發(fā)生火災(zāi)時，要在維持局部通風(fēng)機正常通風(fēng)的情況下，積極滅火。要保持獨頭巷道的通風(fēng)原狀，即風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)的不要隨便開啟，風(fēng)機開啟的不要盲目停止，進行偵察后采取措施。
采煤工作面的火災(zāi)。采煤工作面發(fā)生火災(zāi)時，一般要在正常通風(fēng)的情況下進行滅火，并必須做到 ：從進風(fēng)側(cè)進行滅火，要有效地利用滅火器和防塵水管。急傾斜煤層采煤工作面著火時，不準(zhǔn)在火源上方滅火，防止水蒸汽傷人；也不準(zhǔn)在火源下方滅火，防止火區(qū)塌落物傷人。而要從側(cè)面（即工作面或采空區(qū)方向）利用保護臺板和保護蓋接近火源滅火。在進風(fēng)側(cè)滅火難以取得效果時，可采取局部反風(fēng)，從回風(fēng)側(cè)滅火，但進風(fēng)側(cè)要設(shè)置水幕，并將人員撤出。采煤工作面回風(fēng)巷著火時，必須采取有效方法防止采空區(qū)瓦斯涌出和積聚。用上述方法無效時，應(yīng)采取隔絕方法和綜合方法滅火。9.15事故先是采取了接水槍沖洗、向火區(qū)注凝膠封堵，向11#層打注漿孔灌漿等措施無效后，便果斷地采取了隔絕工作面及采區(qū)的方法．后期便是采取向火區(qū)灌漿．注氮氣．巷道噴漿等綜合方法滅火．
5. 結(jié)束語
“火災(zāi)猛于虎”，雖然煤礦火災(zāi)危害嚴(yán)重，防治難度大，但是，只要我們采取科學(xué)合理的防治措施，強化現(xiàn)場管理，就能管好這只老虎，達到煤礦安全生產(chǎn)的目的。
參考資料：
《煤礦安全生產(chǎn)治理行動實施方案指導(dǎo)手冊》 中國煤炭出版社2009.4
《事故現(xiàn)場救護與應(yīng)急自救》航空工業(yè)出版社 邢娟娟/胡福靜等2006.2
《煤礦安全》煤炭工業(yè)出版社 2005.1
《采煤概論》中國勞動社會保障出版社 2009.5
《煤礦安全規(guī)程》國家煤礦安全監(jiān)察局編 2010.1
姓名袁存發(fā)，籍貫山西大同陽高，出生1970年7月，職稱工程師
職務(wù)大斗溝煤業(yè)副總工程師，單位同煤大斗溝煤業(yè)電話：13934028023
