授课：范江红 单位：安教科
第一节 矿井火灾的基本知识
矿井火灾是发生在煤矿井下及地面井口附近，威胁到矿井安全生产和井下人员安全的非控制性燃烧。
一、矿井火灾的现状：
1、我国火灾的现状：
我国是矿井火灾比较严重的国家。据 2000年全国425对国有煤矿的统计，共发生火灾168次，内因154次，外因14次。
在世界各采煤国家中，我国是矿井煤炭自燃火灾发生比较严重的国家。据1997年的统计，在593个国有重点煤矿中，自然发火危险矿井占51.3%，煤自燃氧化形成的自燃发火现象近4000次，形成火灾次数高达360次。在矿井火灾中，煤炭自然发火占90％以上。
二、矿井火灾的特点:
矿井火灾救灾难度最大,技术性最强,危险性最大.
特点是:
1)矿井火灾作用时间长、影响范围大
2)产生高温火烟及有毒有害气体
3)产生火风压造成井下风流紊乱（火烟逆退、回流 ）
4)引起瓦斯和煤尘爆炸
5)产生再生火源
二、火灾发生的基本条件及其分类
1、火灾发生的基本条件
①引火热源 ② 可燃物 ③空气
2、矿井火灾的分类
按引火源可分为外因火灾（外源火灾）和内因火灾（自燃火灾）。内因火灾占 特点
分类 外因火灾 内因火灾
时间 突然性 缓慢性
90%以上
地点 广泛性 主要在采空区、煤柱
几率 小 大（特别是自燃发火煤层）
结果 多为重大恶性事故 有过程、预兆，容易预防
三、矿井火灾的处理
1、发生火灾的行动原则：
①当煤矿井下发现烟雾、明火时，首先应采取措施，直接灭火，同时需要立即汇报矿井负责人。
②当火灾发展到一定程度，很难直接处理时，应请求矿山救护队的支援。并要向当地煤炭行业主管部门和煤矿安全监察部门汇报。
③成立救灾指挥部，参照《矿井灾害预防和处理计划》，制定救灾方案，迅速抢救遇险人员。此时要注意灾变时的风流变化。
④按照先控制，后灭火的原则，处理火灾。
2、矿井灭火的方法：
（1）直接灭火法：
《规程》第244条：任何人发现井下火灾时，应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况，立即
采取一切可能的方法直接灭火，
控制火源，并迅速报告矿调度室。矿调度室在接到井下火灾报告后，应立即按灾害预防和处理计划，通知有关人员组织抢救灾区人员和实施灭火工作。
直接灭火主要方法有：
①用水灭火：注意问题：水量充足；保持正常通风；由边缘到中心灭火，防止水煤气爆炸；防止顶板受热离层，冒顶伤人；水不能直接扑灭电类、油类火灾；灭火人员站在上风侧；随时检查瓦斯浓度等。
②用砂子、岩粉灭火：主要用于扑灭电气火灾。③挖除火源。④泡沫灭火。⑤干粉灭火。
（2）隔绝灭火法：
当火势发展到一定程度，不能立即采取措施处理，只有立即砌筑密闭，封闭火区，隔绝灭火。
（3）综合灭火法：
第二节 外因火灾及其预防：
1、外因火灾的引火源：
①明火. ②电火 . ③爆破起火.④瓦斯、煤尘爆炸引起火灾。
2、外因火灾的预防对策
（1）加强火源管理，严格用火制度：
①井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。
②井口房和通风机房附近20m范围内，不得有烟火或用火炉取暖。③对井下的电焊、气焊作业一定要制定安全措施，布置安全检查。
（2）不燃对策：
①在井下和井口房，严禁采用可燃材料搭设临时操作间、休息间。
②井下变电所、配电室、材料库要使用不燃材料砌筑。
（3）消防对策：矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统。井下消防管路系统应每隔100m设置支管和阀门，但在带式输送机巷道每隔50m设置支管和阀门。中央消防水池必须经常保持小于200m3。
（4）加强易燃品的管理①对于井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等，必须存在盖严的铁桶内。用过的棉纱、布头和纸，也必须放在盖严的铁桶内并由专人定期送到地面处理，不得乱扔乱放。②严禁将剩油、废油泼洒在井巷或硐室内。（5）安设防火门，防止火灾蔓延。
第三节 煤炭自燃火灾及其防治：
一、煤的自燃倾向性：破碎的煤炭及采空区中的遗煤接触空气后，氧化生热，当热量积聚、
煤温升高，超过临界温度时，最终导致着火，这种现象称为煤的自燃，煤自身具有吸氧蓄热着火的特性，这种性质称为煤的自燃倾向性，由此引起的火灾即自然发火。
《规程》规定，将煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不易自燃。
二、煤炭自燃发火的条件
①具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态。②有连续的通风供氧条件。③煤氧化生成的热量能不断积聚。④以上3个条件同时存在且保持一定时间
三、易发生煤炭自然的地点:
煤巷高冒顶、煤巷巷帮和碹后、破碎带、采空区、上下隅角、地质构造破碎带、煤柱和起采及停采线等易发地点.据统计:采空区占60%、巷道占 29%、其他地点占11%
四、煤炭自燃发火的过程分为三个阶段：
①低温氧化阶段（潜伏期）②自热阶段（自热期）③燃烧阶段（燃烧期）
五、煤炭自燃的外部征兆
①巷道出现雾气或煤壁“出汗”。②出现火灾气味，如煤油、松节油、焦油等气味。③空气温度和水的温度骤增。④人体有不舒适感觉，如头痛、闷热、恶心、精神疲乏等。
六、预防煤炭自然的措施：
《规程》规定：开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须采取综合预防煤层自燃发火的措施。
《规程》规定：开采容易自燃和自燃的煤层时，必须对采空区、突出和冒落孔洞等空隙采取预防性灌浆或全部充填、喷洒阻化剂、注阻化泥浆、注凝胶、注惰性气体、均压等措施。
1、预防性灌浆
预防性灌浆是防止自然发火最有成效、应用最为广泛的措施，对胶结顶板、防尘、降温都有较好的效果。预防性灌浆的作用一是隔氧，二是散热。浆液流入采空区后，固体物沉淀，并充填于浮煤缝隙之间，包裹浮煤．使其与空气隔绝，防止氧化。而浆水所到之处，增加了煤的外在水分，抑制了煤的自热氧化进程，同时对已经自热的煤炭有冷却散热作用。
2、阻化剂防灭火技术
现有的阻化剂目前最常用的阻化剂有：氯化钙、氯化镁、氯化铵以及水玻璃等。从目前的应用结果来看,氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化锌等氯化物对褐煤、长焰煤和气煤有较好的阻化效果，水玻璃、氢氧化钙对高硫煤有较高阻化率。
其阻化机理是：1）物理作用：覆盖、吸水作用。2）化学作用：在煤的表面形成氧化隔膜，阻止煤与氧接触。捕捉煤与氧反应过程中形成的自由基，阻断煤与氧的链式反应。其使用方法可采用：压注阻化剂（煤体）、汽雾阻化剂（采空区）、喷洒阻化剂（煤壁）。
（3）凝胶防灭火
凝胶防灭火技术是20世纪90年代在我国广泛应用的新型防灭火技术。由于其工艺简单,操作方便,防灭火效果较好。凝胶是胶冻状的硅酸溶液，由俗称水玻璃的硅酸钠水溶液和酸性促
凝剂反应而成。
凝胶具有如下特点：
1）吸热降温作用 凝胶的生成反应是吸热反应，2）堵漏风作用 凝胶成胶时间可调。成胶前具有良好的流动性，可以充分渗透到煤的缝隙中；成胶后具有固体性质，有一定强度，一般大于2kPa,能堵住漏风通道,防止漏风。3）保水作用 凝胶的含水量大于90％，硅酸所形成的立体网状结构能有效地阻止水的流失。在井下潮湿封闭条件下，凝胶一个月的体积收缩率小于20％，一定时期内能有效地起着堵漏风作用。4）阻化作用 凝胶无论其原料还是最终产物都对煤体具有阻化作用，尤其是成胶后能覆盖于煤体表面，阻止其氧化。
4、惰性气体防灭火技术
1）氮气防灭火技术
利用氮气防灭火既能“防火”又能“灭火”。原理是：氮气注入采空区后，可以降低采空区的氧气浓度；处理火灾时，氮气有抑爆作用；氮气容易进入冒落区内的小孔、裂缝，起到灭火作用；灭火后的恢复工作比较安全、迅速、经济、设备损坏率小。
2）燃油惰气防灭火是利用燃油惰气处理火灾，与氮气防火基本相同，只是气源不同。它的气源是用惰气发生装置，采用燃油除氧的方法制取惰气。燃油惰气发生装置主要有XD—150型惰气发生装置。
5、均压防灭火：均压灭火的实质：利用风窗、风机、调压气室和连通管等，调节压力手段，改变通风系统的压能分布，降低漏风压差，减少漏风，切断供氧，从而达到抑制煤炭氧化
惰化火区，具有防灭火双重功能。
采用均压防灭火必须要进行详细的通风阻力测定，掌握各风路的风阻。
案例：
某矿4322综放工作面1999年11月开始回采，至2000年10月底采至设计停采线。为减少断层损失煤量，依据4303综放工作面过8m断层的成功经验，经研究将终采线向外延长70m，推过断层（该断层落差5m）。在过断层过程中和过联络巷（4322—2号联络巷和4324—2号联络巷）时顶板难以控制，冒顶频繁，工作面压力大、顶板破碎。普遍丢失顶煤，丢煤厚度最厚达5.9m。工作面推进时采煤机没提起刀来，造成割底板进入岩层，导致工作面推进速度慢，特别从10月11日到11月20日，41天只推进了29.6m，4322工作面被迫于11月20日在4322—2号联络巷上停采。
12月12日13时10分支架后煤层自然发火，并快速发展，烟雾迅速蔓延，采取调压措施仍不能将烟雾逼退，直接灭火无法进行，13日2点决定封闭处理。
采取的高温火点治理措施：1、设检测点并封堵漏风通道；2、注氮控制火势发展；3、应用测氡技术初步确定火区位置；4、施工60.1m消火道，对火区打钻注胶体泥浆和压注凝胶；5、火区启封后对工作面进行短钻孔密集注凝胶；6、2001年1月22日为撤架创造条件，24日开始撤架，到2月7日早班，工作面支架全部撤出，2月8日终采线上下头密闭施工完成永久封闭。
事故原因：
1、生产过程中，工作面过断层时没有按过断层的措施施工，使采煤机推入底板岩石中，导致推进速度慢，41天推进29m超过最短发火期，频繁冒顶，留下大量顶煤、浮煤（最厚达5.9m），给发火创造了条件；
2、对煤层自燃特性了解不清，煤层自燃的早期指标气体等分析不够。在实验条件下：该矿煤样起始温度为33℃时，最短发火期为30天；起始温度为28.7℃时，最短发火期为34天；起始温度为20℃时，最短发火期为46天；出现C2H4时的煤温91℃。如11月29日105号支架顶板气样分析一氧化碳高达1312ppm，C2H4浓度为4.32ppm，这时的煤温为91℃以上，距出现烟雾只有10天左右的时间；
3、防火措施不当，高达数米的松散煤体堆积在支架后，为自然发火提供了良好的条件，所用的注水、注浆等措施不能有效地包裹煤体，因此，虽然该矿做了大量的工作，效果不明显；
4、发现自燃隐患后，一直未向上级汇报，直到浓烟滚滚，无法控制时才汇报，延误了时机；
5、技术、装备储备不够。如：利用地面灌浆系统灌注凝胶、胶体泥浆，在事故处理中才掌握了该项技术，而这种技术正是处理此类问题的有效手段。
经验与教训：
1、特殊工序的管理应加强。如：在工作面过断层时管理不到位，导致没有按设计和措施施工，未提起刀，使采煤机割入到顶板中，推进速度慢，丢失大量顶煤；
2、防灭火设备不足，应尽早完善。如束管监测系统、制氮机等；
3、“一通三防”安全体系未能起到作用。从对工作面过断层的管理，到对监测数据的分析和采取的治理措施不当，甚至在有明显的自燃征兆情况下，还进行反风演习，暴露了该矿的这一安全体系未能起到作用；
4、整个灭火方案是正确的，灭火的组织工作有效，特别是灭火道施工后的现场组织效率较高，该矿的广大干部和职工吃苦耐劳，表现了较高的素质；
5、注氮的正确实施未火区的尽快熄灭和启封起到了重要作用。
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