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【摘要】评述了矿井火灾发生的原因及容易着火的地点，并阐述了矿井在发生火灾前可能出现的征兆。列举了近年来防灭火的预测方法、技术措施及研究进展。在防治煤矿井下火灾过程中，由于矿井的实际情况不同，单一的技术措施难以起到理想的效果，经常采用综合防治措施对井下火灾处理。
【关键词】煤矿井下；火灾原因；防治技术；综合治理
据国家安监总局统计，全国煤矿矿井火灾事故以死亡计算，火灾占1.55%，排在各类灾害最后，但在一次死亡3人以上的事故中，以死亡数计算，火灾事故却占3.75%，仅次于顶板、瓦斯、水害之后，位居第四[1]。煤矿井下一旦发生火灾，火势发展会非常快，控制起来难度相当大，由于矿井火灾影响的范围较广，直接造成了重大人员伤亡和财产损失，甚至可能间接引起煤尘、瓦斯爆炸或者煤与瓦斯爆炸。为了预防和治理矿井火灾，保证煤矿井下安全高效生产，针对煤矿矿井火灾进行必要的分析和了解十分重要。
1.矿井火灾产生的原因
井下火灾的发生必须具备三个条件，即具有可燃物、引火源和燃烧所需的空气。矿井火灾根据引火源可分为外因火灾和内因火灾两种，矿井内因火灾发生的原因是指煤炭自燃形成的火灾。煤炭自燃必须同时具备3个条件[2]：（1）具有自燃倾向性的煤炭呈破碎状态存在；（2）连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断发展；（3）煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时地散失。煤炭自燃发生火灾前可能出现一些征兆，并可以通過人体感觉和仪器二种方法来识别。人体感觉有视力感觉、气味感觉、温度感觉、疲劳感觉等四种，视力感觉主要指煤层自燃矿井巷道壁帮挂有水珠或形成雾气；气味感觉是指在煤层自燃矿井中可闻到煤油味、汽油味、松节油味或焦油味；温度感觉是指煤层自燃后矿井温度升高；疲劳感觉是指由于煤层自燃要放出一氧化碳、二氧化碳等有害气体，人在这种环境中会产生头痛、闷热、精神不振、不舒服、疲劳等感觉。矿井的外因火灾是由于外来热源引起的，外因火灾产生的原因主要有：明火，如吸烟、电焊、电炉；电气火、电缆、开关、电机过负荷、短路、电火花；违规爆破；瓦斯、煤尘爆炸引起；机械摩擦及物碰撞可燃物引起。
尽管内因火灾与外因火灾都对人员造成重大伤亡且设备造成严重的损失，但是内因火灾和外因火灾还是有一定区别的。首先，内因火灾都有预兆，在煤氧化时必然要发出大量的气体，这样就给我们提供了早期预测火灾的可能性，现在主要是以测CO的变化来预测预防火灾。但是外因火灾是突发性的，不知道什么地方、什么时候会发生，而且常常发生在人们意想不到的地方，使人措手不及更易造成恶性重大事故。其次，内因火灾多数发生在采空区内、煤柱内，火源隐蔽，不易发现，有时已经闻到了火灾气体味，就是找不到火源点。再次，内因火灾是煤的氧化而自燃的，因此有一个或长或短的氧化发展过程，也正因如此，往往人们麻痹大意，认为等几天尚可处理，但往往易出事，外因火灾则发展迅猛。最后，内因火灾是由小到大的发展缓慢：首先是火源中心，然后慢慢地扩大，有时火源就在前方几米也不知道。而外因火灾则一开始就猛烈。
2.矿井火灾的预测方法及其优缺点
煤自然发火的早期预测预报方法主要有[3]：气体分析法、测温法、光电法、电离法、烟雾法、磁力预测法等。近年来，随着气味传感器的问世，又逐步形成了气味分析法。我国煤矿矿井火灾预测预报主要采用气体分析法和测温法，并以气体分析法为主。气体分析法是以煤自然发火过程中的气体产物规律来预测预报煤自然发火的过程。气体分析法在过去相当长的时间内采用的是单一CO指标，但研究表明，CO指标与煤自然发火过程的分段性对应关系差，受现场影响因素干扰较大，因此，随着测试手段的不断发展，现阶段逐步发展为以CO、C2H4、C2H2、链烷比、烯烷比等为主要指标的综合预测预报体系。测温法主要用于煤层巷道异常点温度的监测，常用的方法有热电偶测温法、红外测温法、激光测温法等。但由于受煤矿井下作业环境流动性、分散性、相对空间的受限及作业战线长的影响，温度监测不仅所需监测的点多，而且工作量巨大，采用热电偶等温度传感器时，其成本昂贵，管理困难，致使矿井火灾温度监测技术未能得到推广应用。
3.矿井火灾的防治措施
矿井火灾防治是以“预防为主，综合治理”为原则，是指为了防止井下发生火灾，控制火灾和消除火灾不良后果所施行的技术和工程。
从矿井火灾预防来说，从煤矿设计初期要选择合理的开拓系统、开采方法以及通风系统，这对于防止自然火灾的发生起决定性作用。对开拓、开采的基本要求是：最小的煤层暴露面、最大的煤层回采率、最快的回采速度、易于隔绝的采空区；对通风系统的要求是通风压差小、漏风少。同时我们要加强预测识别煤的自燃倾向性、火灾检测预报，严格管理可燃物和明火的使用及爆破作业，加强电气设备维护保养、含量布置消防器材、合理开采易燃煤层。在需要支护时我们必须选用不燃性材料支护，堵塞漏风，制止矿压破坏煤柱，防止向冒落空间及煤层裂隙漏风也即限制减少向采空区丢煤。在综采面回采过程中不得任意留设设计外煤柱和顶煤。采煤工作面采到停采线时，必须采取措施使顶板冒落严实。在开采容易自燃和自燃的煤层时，采煤工作面必须采用后退式开采，并根据采取防火措施的煤层自然发火期，确定开采期限，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、注惰性气体等措施，编制相应的防灭火设计，防止自燃。
近年来，采用的防灭火技术有几种：（1）预防性灌浆：将水和不燃性固体材料（黄土、煤矸石、炉烟灰等）按一定比例混合，配制成适当浓度的浆液，然后利用管道将其送到采空区等可能发生煤炭自燃的地点，以防止自燃火灾的发生。（2）阻化剂技术：阻化剂是无机盐类化合物，如氧化钙、氯化镁等或是一些废液，如造纸厂废液、酒厂废液等。将这些物质喷洒在遗煤上，能起到阻止煤的氧化和防止煤炭自燃的作用。（3）胶体技术：凝胶防火技术是通过压注系统将基料（水玻璃）和促凝剂（铵盐）按一定比例与水混合后，注入到煤体中凝结固化，起到阻止氧化和降低煤层自燃倾向的目的。（4）惰性气体技术：惰性气体防火就是将不助燃、不燃烧的氮气或二氧化碳气体注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧气的浓度，从而预防发火或使火区因缺氧而将火熄灭。（5）均压技术：均压是通过降低漏风通道两端的风压差，即消弱漏风的动力来源来达到减少漏风的目的。（6）粉煤灰固化泡沫防灭火技术：以粉煤灰和水泥为基料，再添加发泡添加剂，利用物理机械方法，形成水、气、固三相泡沫状态的粉煤灰固态物质，充填整个漏风空间和松动圈裂隙。（7）三相泡沫防灭火技术：在粉煤灰或者黄泥浆液中添加少量的发泡剂、稳泡剂等，并加入氮气，形成三相体系，体系中的粉煤灰或者黄泥包裹煤体，水吸热降温，氮气起到窒息作用。
4.结语
（1）常规的预测预报、防灭火技术虽然在矿井防灭火方面起到了很重要的作用，但这些技术还存在一些不足，为了达到理想的效果，还需要继续研究开发新的火灾预测预报技术、防治技术。
（2）在防治矿井火灾中，要根据不同矿井的实际条件，选用最优的一种防灭火技术及相应的材料来达到很好的效果，在利用一种单一的防灭火技术效果不明显，最好采用综合防灭火技术。
参考文献
[1]鲜学福，王宏图，姜德义等.我国煤矿矿井防灭火技术研究综述[J].2001.3（12）：28-32.
[2]王省身，张国枢.矿井火灾防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1990.
[3]孙忠强，郭立稳.我国煤矿火灾防治技术的研究现状[J].河北理工学院学报，2007，29（2）：3-4.
[4]张军亮，栾鹏.煤炭自燃、预防措施分析和技术展望[J].山东煤炭科技，2011，1：191-192.
【关键词】煤矿井下；火灾原因；防治技术；综合治理
据国家安监总局统计，全国煤矿矿井火灾事故以死亡计算，火灾占1.55%，排在各类灾害最后，但在一次死亡3人以上的事故中，以死亡数计算，火灾事故却占3.75%，仅次于顶板、瓦斯、水害之后，位居第四[1]。煤矿井下一旦发生火灾，火势发展会非常快，控制起来难度相当大，由于矿井火灾影响的范围较广，直接造成了重大人员伤亡和财产损失，甚至可能间接引起煤尘、瓦斯爆炸或者煤与瓦斯爆炸。为了预防和治理矿井火灾，保证煤矿井下安全高效生产，针对煤矿矿井火灾进行必要的分析和了解十分重要。
1.矿井火灾产生的原因
井下火灾的发生必须具备三个条件，即具有可燃物、引火源和燃烧所需的空气。矿井火灾根据引火源可分为外因火灾和内因火灾两种，矿井内因火灾发生的原因是指煤炭自燃形成的火灾。煤炭自燃必须同时具备3个条件[2]：（1）具有自燃倾向性的煤炭呈破碎状态存在；（2）连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断发展；（3）煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时地散失。煤炭自燃发生火灾前可能出现一些征兆，并可以通過人体感觉和仪器二种方法来识别。人体感觉有视力感觉、气味感觉、温度感觉、疲劳感觉等四种，视力感觉主要指煤层自燃矿井巷道壁帮挂有水珠或形成雾气；气味感觉是指在煤层自燃矿井中可闻到煤油味、汽油味、松节油味或焦油味；温度感觉是指煤层自燃后矿井温度升高；疲劳感觉是指由于煤层自燃要放出一氧化碳、二氧化碳等有害气体，人在这种环境中会产生头痛、闷热、精神不振、不舒服、疲劳等感觉。矿井的外因火灾是由于外来热源引起的，外因火灾产生的原因主要有：明火，如吸烟、电焊、电炉；电气火、电缆、开关、电机过负荷、短路、电火花；违规爆破；瓦斯、煤尘爆炸引起；机械摩擦及物碰撞可燃物引起。
尽管内因火灾与外因火灾都对人员造成重大伤亡且设备造成严重的损失，但是内因火灾和外因火灾还是有一定区别的。首先，内因火灾都有预兆，在煤氧化时必然要发出大量的气体，这样就给我们提供了早期预测火灾的可能性，现在主要是以测CO的变化来预测预防火灾。但是外因火灾是突发性的，不知道什么地方、什么时候会发生，而且常常发生在人们意想不到的地方，使人措手不及更易造成恶性重大事故。其次，内因火灾多数发生在采空区内、煤柱内，火源隐蔽，不易发现，有时已经闻到了火灾气体味，就是找不到火源点。再次，内因火灾是煤的氧化而自燃的，因此有一个或长或短的氧化发展过程，也正因如此，往往人们麻痹大意，认为等几天尚可处理，但往往易出事，外因火灾则发展迅猛。最后，内因火灾是由小到大的发展缓慢：首先是火源中心，然后慢慢地扩大，有时火源就在前方几米也不知道。而外因火灾则一开始就猛烈。
2.矿井火灾的预测方法及其优缺点
煤自然发火的早期预测预报方法主要有[3]：气体分析法、测温法、光电法、电离法、烟雾法、磁力预测法等。近年来，随着气味传感器的问世，又逐步形成了气味分析法。我国煤矿矿井火灾预测预报主要采用气体分析法和测温法，并以气体分析法为主。气体分析法是以煤自然发火过程中的气体产物规律来预测预报煤自然发火的过程。气体分析法在过去相当长的时间内采用的是单一CO指标，但研究表明，CO指标与煤自然发火过程的分段性对应关系差，受现场影响因素干扰较大，因此，随着测试手段的不断发展，现阶段逐步发展为以CO、C2H4、C2H2、链烷比、烯烷比等为主要指标的综合预测预报体系。测温法主要用于煤层巷道异常点温度的监测，常用的方法有热电偶测温法、红外测温法、激光测温法等。但由于受煤矿井下作业环境流动性、分散性、相对空间的受限及作业战线长的影响，温度监测不仅所需监测的点多，而且工作量巨大，采用热电偶等温度传感器时，其成本昂贵，管理困难，致使矿井火灾温度监测技术未能得到推广应用。
3.矿井火灾的防治措施
矿井火灾防治是以“预防为主，综合治理”为原则，是指为了防止井下发生火灾，控制火灾和消除火灾不良后果所施行的技术和工程。
从矿井火灾预防来说，从煤矿设计初期要选择合理的开拓系统、开采方法以及通风系统，这对于防止自然火灾的发生起决定性作用。对开拓、开采的基本要求是：最小的煤层暴露面、最大的煤层回采率、最快的回采速度、易于隔绝的采空区；对通风系统的要求是通风压差小、漏风少。同时我们要加强预测识别煤的自燃倾向性、火灾检测预报，严格管理可燃物和明火的使用及爆破作业，加强电气设备维护保养、含量布置消防器材、合理开采易燃煤层。在需要支护时我们必须选用不燃性材料支护，堵塞漏风，制止矿压破坏煤柱，防止向冒落空间及煤层裂隙漏风也即限制减少向采空区丢煤。在综采面回采过程中不得任意留设设计外煤柱和顶煤。采煤工作面采到停采线时，必须采取措施使顶板冒落严实。在开采容易自燃和自燃的煤层时，采煤工作面必须采用后退式开采，并根据采取防火措施的煤层自然发火期，确定开采期限，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、注惰性气体等措施，编制相应的防灭火设计，防止自燃。
近年来，采用的防灭火技术有几种：（1）预防性灌浆：将水和不燃性固体材料（黄土、煤矸石、炉烟灰等）按一定比例混合，配制成适当浓度的浆液，然后利用管道将其送到采空区等可能发生煤炭自燃的地点，以防止自燃火灾的发生。（2）阻化剂技术：阻化剂是无机盐类化合物，如氧化钙、氯化镁等或是一些废液，如造纸厂废液、酒厂废液等。将这些物质喷洒在遗煤上，能起到阻止煤的氧化和防止煤炭自燃的作用。（3）胶体技术：凝胶防火技术是通过压注系统将基料（水玻璃）和促凝剂（铵盐）按一定比例与水混合后，注入到煤体中凝结固化，起到阻止氧化和降低煤层自燃倾向的目的。（4）惰性气体技术：惰性气体防火就是将不助燃、不燃烧的氮气或二氧化碳气体注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧气的浓度，从而预防发火或使火区因缺氧而将火熄灭。（5）均压技术：均压是通过降低漏风通道两端的风压差，即消弱漏风的动力来源来达到减少漏风的目的。（6）粉煤灰固化泡沫防灭火技术：以粉煤灰和水泥为基料，再添加发泡添加剂，利用物理机械方法，形成水、气、固三相泡沫状态的粉煤灰固态物质，充填整个漏风空间和松动圈裂隙。（7）三相泡沫防灭火技术：在粉煤灰或者黄泥浆液中添加少量的发泡剂、稳泡剂等，并加入氮气，形成三相体系，体系中的粉煤灰或者黄泥包裹煤体，水吸热降温，氮气起到窒息作用。
4.结语
（1）常规的预测预报、防灭火技术虽然在矿井防灭火方面起到了很重要的作用，但这些技术还存在一些不足，为了达到理想的效果，还需要继续研究开发新的火灾预测预报技术、防治技术。
（2）在防治矿井火灾中，要根据不同矿井的实际条件，选用最优的一种防灭火技术及相应的材料来达到很好的效果，在利用一种单一的防灭火技术效果不明显，最好采用综合防灭火技术。
参考文献
[1]鲜学福，王宏图，姜德义等.我国煤矿矿井防灭火技术研究综述[J].2001.3（12）：28-32.
[2]王省身，张国枢.矿井火灾防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1990.
[3]孙忠强，郭立稳.我国煤矿火灾防治技术的研究现状[J].河北理工学院学报，2007，29（2）：3-4.
[4]张军亮，栾鹏.煤炭自燃、预防措施分析和技术展望[J].山东煤炭科技，2011，1：191-192.