矿井通风与安全第9章 矿井火灾

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2)按火灾的对象 ①有用矿物或岩石(如含煤岩石)的燃烧。像煤矿地 面矸石山燃烧、堆积矿物的燃烧，以及井下矿柱或煤柱、 采空区丢失的碎煤或硫化矿石燃烧等。 ②材料与设备的燃烧。如井上、下坑木和排材的燃 烧，运输机胶带、电缆、电气设备因电流短路而着火的 燃烧等。 ③混合性质的火灾。如矿内支架和有用矿物同时燃 烧。
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8)每一矿井必须在地面设消防水池，池内常保持 200 m3以上的水量。井下铺消防管路系统，每隔100 m 设支管和阀门。井上、下须设符合要求的消防材料库。 9)井下火药库、机电硐室、检修硐室、材料库，皮 带运输机巷道和采掘工作面附近的巷道中，都应有一定 数量的灭火器材。
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9.2 煤和硫化矿自燃
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③强烈氧化阶段：流经碎煤风流中O2含量高于 8%～10％时，上述两个阶段才有可能发展到强烈氧化 阶段。 强烈氧化阶段的时间，一般只经几天。由于煤氧化 加速，产生的热量积聚，甚至可将煤氧化生成热的70％ 用于对煤加热，因而煤温大于60 ℃，且急速上升，但 小于300～350 ℃。放出的CO大于几十ppm，CO2大于 千分之几，并有H2(氧化激烈的标志)等气体放出。 ④自燃阶段：从强烈氧化阶段发展到自燃阶段的必 备条件是，空气中O2≮12%～15％；积聚的热量占氧 化生成热的70％以上。
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图9.1 煤自燃发火阶段示意图
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①发热阶段：碎煤与空气中氧作用而使煤发热。煤 温从常温升到40～60 ℃。氧化放出的CO和CO2，在回 风流中可分别达到几十个ppm和千分之几。对于低变质 煤(褐煤和长烟煤)，回风流中温度在20～25 ℃时，就可 出现几十ppm的CO；变质煤(焦煤)，回风流中温度30～ 40 ℃，就有几十ppm的CO。 ②煤中水分蒸发阶段：由于碎煤氧化生热，其中水 分即被蒸发。这个阶段的时间要占煤自燃全过程的60％。 煤因水分蒸发而温度比发热阶段有所下降，煤氧化放出 的CO，CO2等气体也有所减少。水分蒸发遇巷道风流 冷却，易在巷壁、巷道顶和帮出现“冒汗”。
第9章 矿井火灾
所谓矿井火灾，就是发生在矿井范围内的火灾。矿 井火灾既包括矿井地面发生的火灾，也包括井内正在工 作或已经报废的采掘空间内发生的火灾。
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(1)矿井火灾分类 一次次具体发生的矿井火灾，其原因和具体条件是 不同的，在与火灾斗争时采取的措施也应不一样。为了 研究火灾发生的原因并有效地预防和扑灭火灾，抓住火 灾的某些主要特征，给予适当的分类是完全必要的。 1)按起火原因 ①内因火灾：由于有用矿物(煤、硫化矿等)或岩石 与空气接触，氧化发热而导致着火，称为内因火灾 (或 自燃火灾)。 ②外因火灾：由于外部原因(如明火、违章放炮、机 械摩擦及电流短路等)而引起有用矿物或矿井某些设施、 材料等着火，称为外因火灾(或称外源火灾)。
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3)按火灾发生的地点 ①井下火灾：在地下采掘空间，包括正在生产的和 已经报废的采掘空间内发生的火灾，称为井下火灾。 ②地面火灾：发生在矿井地面的火灾，如井楼、地 面建筑和矸石山的燃烧等。
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(2)矿井火灾的危害 矿井火灾的危害，首先是对井下职工生命安全的威 胁。不仅距火源近的职工会受到高温气流、烟雾和火灾 气体的侵袭与毒害，而且离火源远的职工，因随风流扩 散或火风压作用而风流反向，使火灾气体四处蔓延，也 会受到毒害，可以使井下几十、几百人死亡。例如， 1956年8月8日比利时马新纳尔矿，因电流短路引燃支架， 抢救不及时，又无反风设备，致使井下 263人死亡。
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9.2.2 决定煤自燃倾向性的因素 煤从常温发展到自燃，煤本身必须具有自燃倾向性。 煤的自燃倾向性主要决定于煤的变质程度、煤的水分、 煤岩成分以及煤的含硫量。 1)煤的变质程度：各种变质程度的煤都有可能自燃， 但褐煤等由于变质程度低，发火次数更多。变质程度高 的贫煤或无烟煤，在开采过程中相对于低变质程度煤来 说自燃较少。据统计结果，一般认为随变质程度增高煤 的自燃倾向性降低。但这不是煤自燃倾向性的唯一标志， 就是相同变质程度的煤，有的自燃，有的却不自燃。
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9.1 外源火灾
外源火灾在整个火灾次数中占的比例有上升趋势， 而且一旦发生使人们深感突然。据统计，在1949— 1995年，重点矿务局(煤矿)一次死亡3人以上的火灾58 次。其中按火源分，外源火灾46次，占79.3%；内因火 灾12次，占20.7%。1981年3月9日，四川荣山煤矿 1216工作面回风巷因电缆的电流短路引燃堆放的木支架 材料和煤，惊动了全省，中梁山、广旺等矿务局救护队 出动，烧了9天，最后由省煤管局总工程师任总指挥， 于17日才封闭完毕。
矿井火灾，以自燃火灾为最常见，因而这类火灾是 本章讨论的重点。
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9.2.1 煤炭自燃的发展过程 煤炭自燃的原因，提出不少的假说，主要有黄铁矿 作用说、细菌作用说、煤氧作用说及酚基作用说。随着 生产的发展和科学技术的进步，发现完全不含黄铁矿的 煤也自燃，煤即使在真空中让细菌充分死亡的条件下， 其自燃危险性也未降低，说明黄铁矿作用说和细菌作用 说都是缺乏根据的。而酚基作用说则认为，煤中不饱和 的化合物与空气中氧的作用，是引起煤炭自燃的主要原 因。因此，有人认为酚基作用说实际上是煤氧作用说， 或者是煤氧作用说的补充。目前，为比较多的人所公认 的煤氧作用说。煤吸附空气中的氧(包括表面吸附和化学 吸附)而产生热量，是煤自燃的基本原因。
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1)木料场、矸石山及炉灰场距进风井≮80 m；木料 场距矸石山≮50 m。矸石山、炉灰场不得设在进风井主 导风向的上侧，不得设在表土10 m以内有煤层的地面上， 也不得设在采空区上方有漏风或塌陷的范围内。 2)新建矿井的永久井架和井口房，或者以井口为中 心的联合建筑，都必须用不燃性材料建筑。 3)进风井口应装设防火铁门，否则应有防止烟火入 井的安全措施。进风井筒与各水平井底车场连接处，必 须装两道活动而严密的防火铁门。
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4)井口房和通风机房附近20 m内，禁止烟火和用火 炉采暖。 5)井筒、平硐、各水平的连接处及其井底车场，主 要绞车道同主要运输巷道、回风巷道的连接处，井下机 电硐室，主要巷道内皮带运输机机头前后两端各20 m范 围内，都必须用不燃性材料支护。 6)井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。井下和井口 房不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作。 7)井下和硐室内严禁存放汽油、煤油和变压器油。 井下使用的润滑油，未用和已用的棉纱和布头等，须存 放在盖严的铁桶内。井下清洗风动工具，必须在专用硐 室内进行。