第五章矿井火灾时期的通风

PAGEPAGE6第五章矿井火灾时期的通风灾变时期通风调度决策正确与否对救灾工作的成败极为重要。高温火灾气体的空气动力效应有两方面作用：一方面是燃烧生成的热能转化为机械能，形成附加的自然风压（即火风压）作用于通风网路；另一方面，在火源点生成大量火灾气体以及风流受热后体积膨胀所产生膨胀压力，对上风侧风流产生阻力作用，即膨胀节流效应，对风流产生动力作用。第一节火风压一、火风压的产生矿井发生火灾时，高温火灾气流流经的井巷内空气成分和温度发生了变化，从而导致空气密度减小，产生附加的自然风压即火风压。在如图5—1所示的模型化的通风系统中，由于火源下风侧3—4风路的风温和空气成分发生变化，从而导致其密度减小，该回路产生火风压，根据自然风压的计算公式可导出火风压的计算公式：H=Zg（ρma—ρmg）（5—1）式中H——火灾时的火风压，Pa；Z——火灾气体流经的井巷始末两点的标高差，m；ρma、ρmg——火灾前后井巷内的空气平均密度，kg／m3；g——重力加速度，m／s2。图5—1火风压的产生由式（5—1）图5—1火风压的产生二、火风压的特性根据现场观察和理论研究，火风压具有以下特性：（1）火风压出现在火灾气体流经的倾斜或垂直的井巷中。Z越大，火风压值也越大。在水平巷道内，标高差很小时，火风压极小。（2）火风压的方向总是向上。因此，上行风路中产生的火风压方向与主要通风机风压方向相同；下行风路中产生的火风压方向与主要通风机风压方向相反。（3）火势愈大，温度愈高，火风压也愈大。火风压的大小和方向取决于：烟气流过巷道的高度、通过火源的风量、巷道倾角、火源温度和火源产生的位置。鉴于上述分析结果，当井下发生火灾时，应迅速了解火源的位置，根据燃烧物的分布、燃烧规模、火源温度、流经巷道的特征（是上行还是下行）、风量大小，估算火风压值及其对通风系统的影响，以便采取有效措施，保证矿井通风网路中风流稳定。矿井火灾时，火源温度（1000℃～2500℃）和火源下风侧井巷的空气温度变化很大，要但是，根据火灾发生的地点、火风压的特点和火灾前巷道的通风状况，判断可能发生风流逆转的巷道，采取正确的稳定措施，则是完全必要和可能的。三、火风压对矿井通风的影响矿井火灾发展到明火阶段时，出现的火风压将扰乱矿井的正常通风系统，可能使全矿或局部的风向、风量发生变化，从而严重威胁矿井安全，对救灾抢险工作造成团难。所以井下一旦发生火灾，就要注意火风压对矿井通风的影响，防止引起不良后果。火烟温度对火风压值的大小起着重要作用。火烟流经巷道的温度高低取决下列主要因素：（1）燃烧物本身的温度。视燃烧物燃烧完全程度，如煤炭燃烧完全，生成二氧化碳时燃烧温度约达2500℃；燃烧不完全，生成二氧化碳时，约为1400℃。实际发生火灾时的燃烧很复杂，一般发火处燃烧物体的温度常在l（2）距火源的距离。在火灾烟气从火源处流向回风井的路程上，其温度随着离火源的距离增加而降低。（3）流过的火烟量。流过井巷的高温火烟量愈多，即流速愈大，其温度愈高，且高温火烟蔓延影响的范围愈远。如果将流向火源的风流截断或减少向火源处的供风量，可减少火源处产生的高温烟气量，从而减少了井巷中烟气流量，使井巷中的空气温度降低。（4）测温点与火源间从旁侧风流中掺入的风量及其温度。在高温火烟流经的途中掺入低温风量，可使火烟温度降低，且掺入风量的温度愈低、风量愈多，则火烟温度降低数值愈大。但须注意，当火烟温度高于井巷中物体的着火温度时，如掺入新鲜空气可使火烟气体重新燃烧或使煤、坑木等发生燃烧而产生再生火源，所以只有当火烟温度低于井巷物体的着火温度时，才允许渗入新鲜风量。在火烟流经途中，要降低火风压值，最可靠的措施是减少供给火源的风量，以减少火烟生成量。当井下发生火灾时，火源及其烟气温度变化很大，要精确计算火风压值很困难。但根据影响火风压的因素和原有的通风状况，判断由于火风压可能造成风流逆转的风路，以便采取正确的控制风流措施，避免事故扩大是完全可能的。火风压在通风系统中的作用，好似辅助通风机的作用。火风压对风流影响的规律为：当矿井主干风路上的主通风机风压与火风压的作用方向一致时，主干风流将具有完全肯定的方向，不会发生逆转；但所有的旁侧风流可能逆转。当主干风路上的主通风机风压与火风压的作用方向不一致时，主干风流则不会有肯定的方向，可正向流、无风、风流逆转。无风时的火风压值称为临界值。当火风压小于临界值时，风流方向不变；当火风压值大于临界值时，风流逆转，但逆转程度要视火风压值的大小，可能部分地逆转或全部地逆转。井下发生火灾时，发生风流逆转不仅能够扩大灾变，使事故复杂化，还给矿山救护队的灭火救灾造成困难，所以在火灾的初期阶段，就应采取有效措施防止风流逆转。由此可见，掌握矿井通风系统中各风路是上行还是下行风路，对发生火灾时正确判断通风系统的风流变化状况极为重要。在火灾的初期阶段，应立即采取有效措施，防止风流逆转。第二节矿井火灾时期风流紊乱及其防治一、风流紊乱的形式风流紊乱的形式主要有旁侧支路风流逆转、主干风路烟流逆退和火烟滚退三种形式。1.旁侧支路风流逆转。当火势发展到一定的程度时，通风网路中与火源所在排烟主干风路相连的某些旁侧分支的风流可能出现与正常风流方向相反的流动，在灾变通风中把这种现象叫做旁侧支路风流的逆转。如图5－2所示，假设在2－4分支内发生了火灾，正常情况下烟气图5—2旁侧风路风流逆转将随风流通过4—5，5—6分支排出地面。当火势发展到一定程度时，会使旁侧支路3—4分支风流反向，烟流从主干风路流向旁侧风路侵入4—3、3—5分支，如图5－2（b）图5—2旁侧风路风流逆转2.主干风路烟流逆退。如图5－3所示，在分支2—4内的一点产生火源，若火势迅猛，烟气生成量大，火源下风侧排烟受阻，烟气一方面沿主干风路的回风系统4—5—6排出，另一方面则充满巷道全断面逆着主干风路的进风流方向流向2节点，这种现象叫做烟流逆退。当逆退的烟流到达2节点后，将随旁侧分支2—3、3—5的风流侵袭更大的范围，从而使危害扩大。下行风或水平巷道中这种风流紊乱现象更为常见。图5—4火烟滚退图5—3主干风路烟流逆退3图5—4火烟滚退图5—3主干风路烟流逆退图5图5—5挡风墙二、矿井火灾时期风流紊乱的防治(一)上行风路产生火风压1.风流紊乱的原因发生风流逆转的原因主要是：①因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大；②因巷道冒顶等原因造成火源下风侧风阻增大，导致主干风路火源上风侧风量减小，沿程各节点压能降低。2.风流紊乱的规律图5－6风障风流逆转的规律是，上行风路产生火风压，旁侧支路风流逆转。旁侧支路风流是否发生逆转，与本分支的风阻大小无关。风流逆转的过程一般是，风量先逐渐减小，至停止，到反向。旁侧支路风量减小，则可能是逆转的前兆。图5－6风障3.防治风流紊乱的主要措施为了防止旁侧风路风流逆转，主要措施有：(1)降低火风压；(2)保持主要通风机正常运转；(3)采用打开风门、增加排烟通路等措施减小排烟路线上的风阻。(二)下行风路产生火风压在下行风路中产生火风压，其作用方向与主要通风机风压作用方向相反。当火风压等于主要通风机分配到该分支压力时，该分支的风流就会停滞；当火风压大于主要通风机分配到该分支的压力时，该分支的风流就会反向。主干风路风阻及其产生的火风压一定时，风量越小，越容易反向。防止下行风路风流逆转的措施有：减小火势，降低火风压；增大主要通风机分配到该分支上的压力。(三)风流逆退的原因、规律及其防治由于火源处产生大量烟气以及风流加热后体积膨胀，类似于在火源处增加了一条风路（可称之为虚拟风路）。其体积流量超过原来风量，会导致烟流逆退。发生逆退的原因是：烟气的增量过大；主通风机作用于主干风路的风压小。防止逆退的措施有：减小主干风路排烟区段的风阻；在火源的下风侧使烟流短路排至总回风；在火源的上风侧巷道的下半部构筑挡风墙，迫使风流向上流，并增加风流的速度（如图5－5）。挡风墙距火源5m左右；也可在巷道中安设带调节风窗的风障，以增加风速（如图5－6）。第三节矿井火灾时期风流的控制矿井发生火灾时，为了保证井下作业人员安全地撤出，防止火灾烟气到处蔓延和瓦斯爆炸，控制火灾继续扩大，并为灭火创造有利条件，采取正确的控制风流措施是非常重要的。矿井火灾时风流控制是一个比较复杂的技术问题，需要灾变通风理论知识和一定的事故处理经验为指导。矿井发火时对通风的基本要求是：（1）保护灾区和受威胁区域的职工迅速撤至安全区域或地面；（2）有利于限制烟流在井巷中发生非控制性蔓延，防止火灾范围扩大；（3）不得使火源附近瓦斯聚积到爆炸浓度，不容许流过火源的风流中瓦斯达到爆炸浓度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的区域；（4）为救护工作创造有利条件。风流的控制可以是区域性的，也可以是全矿范围内的。控制风流的方法可以借助于主通风机、局部通风机以及通风装置；也可以只使用通风设施，如风门、临时密闭和调节风窗等，或者几种结合起来使用。火灾时常用的通风措施有以下几种：一、稳定风流的措施维持正常通风，稳定风流。这一措施的适用条件是：（1）火源位于采区内部，烟流已弥蔓较大的范围，井下人员分布范围大。（2）通风网路复杂的高瓦斯矿井，采用其它通风制度有发生瓦斯和煤尘爆炸危险，或使灾情扩大。（3）火源位于独头掘进巷道内，不能停止局部通风机运转。（4）火源位于采区或矿井主要回风巷，维持原风向有利于火烟迅速排出。（5）当火灾发生的具体位置、范围、受火灾威胁区域等情况没有完全了解清楚时。（6）减少向火源供风，抑制火势发展。采用正常通风会使火势扩大，而隔断风流又会使火区瓦斯浓度上升时，应采取减少向火源供风风量的方法通风。但应注意的是，减小风量不要引起瓦斯爆炸；若火源下风侧有人员未撤出，则不能减风。二、局部风流短路对于中央并列式通风的矿井，火源位于矿井的主要进风系统，若不能及时进行反风或因条件限制不能进行反风时，可将进、回风井之间联络巷中的风门或密闭打开，使大部分烟流短路，直接流入总回风，减少流入采区的烟流，以利人员避难和救护队进行救护。三、反风图5—7局部反风示意图当井下发火灾时，利用反风设备和设施改变火灾烟流的方向，以使火源下风侧的人员处于火源“上风侧图5—7局部反风示意图1.全矿井反风。通过主通风机及其附属设施实现。2.区域性反风。在多进、多回的矿井中某一通风系统的进风大巷中发生火灾时，调节一个或几个主通风机的反风设施，实现矿井部分区域风流反向的反风方式，称为区域性反风。3.局部反风。当采区内发生火灾时，主要通风机保持正常运行，调整采区内预设的风门开闭状态，实现采区内部局部风流反向，这种反风方式称为局部反风。某矿采区通风系统简化为如图5－7所示的网路，火源处于对角巷道②—③分支。正常通风时，1、2号风门关闭，3、4号风门开启，风流方向如实线所示。反风时1、2号风门开启，3、4号风门关闭，风流方向如虚线所示。四、停止主通风机工作以下情况下可考虑停止主要通风机工作：（1）火灾发生在进风井筒或进风井底，因条件限制不能进行反风，又不能让火灾气体短路进入回风时；（2）独头掘进工作面发火已有较长的时间，瓦斯浓度已超过爆炸上限，这时不能再送风；（3）主通风机已成为通风阻力时。停止主通风机时应同时打开回风井的防爆门或防爆井盖，使风流在火风压作用下自动反风。采用这种通风措施时应慎重。另外，井下机电峒室发生火灾时，通常采用关闭防火门或修筑临时密闭墙等方法隔断风流。采取控制风流措施时，必须十分注意瓦斯的情况。如在瓦斯矿井实行反风或风流短路时，不允许将危险浓度的瓦斯送入火区；停风措施易使瓦斯集聚到爆炸危险浓度，应特别慎重。在多数情况下，发生火灾时应保持矿井正常通风，稳定风流。稳定风流就是保持矿井正常通风系统不为火灾所改变。经验证明，处理火灾时期，如果通风正常，风流能为人们所掌控，则为灭火提供了可靠的保证，同时也对保护井下作业人员的安全有重要作用。五、火灾时期风流控制实例某矿“11．1”胶带暗斜井重大恶性火灾事故案例分析。一、事故矿井概况及事故发生经过(一)事故概述××××年11月1日凌晨5时10分左右，某矿胶带运输机暗斜井第二部胶带机头以下200m左右处，因胶带摩擦起火．造成16人死亡，18人受伤的重大恶性事故。直接经济损失200多万元。该矿建于1958年，1964年投产，设计生产能力为45万t/a。矿井开拓方式为斜井多水平开拓，共分4个开采水平，现生产水平为三、四水平。主提升为箕斗提升，二、四水平之间为胶带运输机运输。该矿井1999年被鉴定为煤与瓦斯突出矿井，煤层自燃发火期为1～3个月。矿井通风方式为混合式通风。该矿暗斜井外因火灾事故示意图如图5—8所示。(二)事故经过××年11月1门凌晨5时40分，矿运输区调度员向矿调度员汇报，井下二水平胶带暗斜井第二部胶带运输机中部着火。该暗斜井全长780m，倾角为16°，共安装SD—250X型胶带输送机两台，第一部安装长度400m，第二部安装长度370m，并安装一台长10m的SGW—44型刮板运输机。该井筒及安装的设备于1983年投人使用。矿调度室接到事故汇报后，立即通知矿总值班的副总工程师以及有关矿领导和局调度室。同时矿总值班员及调度员立即布置运转区现场人员进行直接灭火，切断胶带暗斜井的所有电源，并通知井下各采掘作业点所有人员撤离现场进行自救。5时42分，矿总值班员接到矿长命今后，立即带领运转区支部书记、副区长及工人等12人下井到现场进行直接灭火，当时已有50多米胶带被烧，火势很猛，且上山木垛已在燃烧。采用灭火器和防尘水灭火均无法控制火势，现场救灾指挥又派运转区工人到二水平中央变电所及水泵房将所有灭火器运到火区灭火，约6时矿总工程师赶到调度室后再次命令井下除现场灭火人员外，全部撤出。7时13分，现场救灾指挥在井下向矿长汇报，现场灭火效果差，控制不了火势，要立即组织人员接水管到火区，用防尘水进行灭火。局领导及救护大队队员先后到达矿上进行现场指挥和井下进行直接灭火，因现场火势猛。采取直接灭火无效后，指挥部决定撤出二水平灭火人员，实施反风。二水平灭火人员全部撤出后，8时15分总指挥命令切断全矿井下所有高、低压电源，东、西立风井同时进行反风。8时20分、8时21分东、西立风井先后反风。由于受灾范围大，抢救情况复杂，先后调动了邻近煤矿共6个救护小队参加救灾。至11月2日23时，火区明火被扑灭，11月4日6时，最后一名遇难者升井。二、事故原因分析(1)这次火灾事故的直接原因是胶带输送机中部由于托辊不转，胶带与托辊滑动摩擦产生高温而引燃附近可燃物着火。(2)管理不严，致使胶带暗斜井第二部胶带局部地段存在余煤、余碴等可燃物；职工违反劳动纪律，提前下班，也是造成这起事故的主要原因。(3)井下使用非阻燃胶带，胶带运输井巷消防设施不齐全，三水平材料库垮通胶带暗斜井，垮通区用可燃性材料支护且封闭不严，是造成事故扩大的重要原因。(4)井下压风自救系统不完善，没有自救器是造成事故人员伤亡扩大的重要原因。经调查分析认定，这是一起重大责任事故。三、事故教训(1)胶带运输机井巷是易发火井巷，且往往是进风巷，发生火灾时，由于胶带燃烧产生比CO毒性大10倍的剧毒HCL的气体，且比CO出现更早。因HCL气体顺风蔓延对下风侧生产区域人员的生命威胁提前。所以，胶带运输机井机巷，特别是位于主要进风巷的胶带运输机火灾的及时发现，是直接灭火能否成功，能否避免剧毒烟流进入采掘工作面的关键。为此，在火灾预防处理计划中必须具体规定和落实各部胶带运输机火灾报警的人员，如何组织井下人员立即直接灭火，如何通知井上、下人员，可能采取的控制风流措施和采用的通讯设备，是否割断胶带减少火灾蔓延危险等措施。(2)劳动纪律松懈，提前下班，不遵守岗位责任制不仅对生产造成巨大影响，且留下巨大安全隐患。本事故充分说明劳动纪律松懈对及时发现和扑灭火灾造成的重大影响。因提前下班造成的安全事故时有发生，说明安全管理、劳动纪律和岗位责任制与安全生产的关系十分密切。(3)主要进风井或进风巷发生火灾，立即指挥全矿进行反风已成为救灾的基本规律之一。反风本身是比较容易执行的措施，本案例从知道进风胶带运输机暗斜井火灾发生到采取反风措施，中间相隔3h，说明反风的影响是非常复杂的，有可能造成新的危险而使救灾情挥者决策困难。正确估计反风效果和负面影响，是抢险救灾决策能否顺利贯彻，能否把火灾损失减到最小所必须全面考虑的问题。因此要求：①在平时要加强对反风设施的维修，保证灾变时能及时运行，要通过反风演习了解反风后的有效性和风门的开启状况。落实主要风门开启的责任人。有条件的矿井，应设置井下可遥控或由地面监控系统中心控制的自动风门。并且要对工人进行安全教育，使他们在撤退时，对于反风时风流方向的改变有思想准备，正确应对。②要制定并落实可操作性强的原进风区人员撤退计划，如反风时井底车场人员，暗斜井绞车工等人员的撤退计划等，尽量减少反风后人员损失。③各矿制定的灾变时期人员撤退路线往往是根据正常风向考虑的，并通过安全教育让井下作业人员所熟知。但火风压造成风流逆转或反风后必然对人员撤退路线造成重大影响。所以人员撤退路线必须根据反风可能性做出具体应对规定。在救灾指挥做出反风决定时，应立即通知井下人员按反风撤出路线撤退。因此反风决定应尽早做出，并且必须在通知井下人员撤退之前，否则人员撤退时无法通知撤退人员已经反风，只能靠撤退人员自己判断，会耽误避灾时间。④决定反风时必须综合考虑对参与直接灭火和侦察火情人员的影响，分析正在井下直接灭火人员包括下井救灾人员的位置，要注意反风不影响他们的安全。(4)火灾预防处理计划和救灾决策应预先尽可能考虑复杂环境条件和救灾措施的相互影响，注意救灾措施执行顺序的合理性。本案例火灾发生在进风暗斜井，救灾指挥可能面临通知人员撤退、反风、组织现场人员直接灭火；命令救护人员下井救灾等救灾措施执行先后的选择。若首先通知人员撤退，后进行反风，反风措施则不可能使井下人员了解，井下人员不可能按反风时的避灾路线撤退；组织人员现场直接灭火，命令救护人员下井后才进行反风，又可能因反风造成救护人员的危险。若顺回风井下井，则面临未逆转时，烟流流至回风井的直接威胁。救护人员直接灭火宜通过与胶带暗斜井并联的斜井进入侦察和直接灭火，并注意在打开两斜井联络巷防火墙时，了解风流方向，以防烟流迎面而来，造成危险。(5)尽管抢救措施及其实施顺序难有定规，不少现场人员据此认为应该在火灾发生后适时酌情处理，而忽视预先根据各易发火区出现各类火灾选择救灾措施的重要性。火灾发生后，救灾决策和实施时间紧张，难以充分估计复杂条件的影响，井上、下人员联络困难，往往难以选择和实施较好的救灾方案。尽管火灾灾情变化复杂，但仍存在一定的规律性。灾前预先分析并确定各类火灾救灾方案及保证实施的措施时，应预先考虑措施的关联性及负面影响。注意避免负面影响是十分必要的。(6)本案例显示现场人员直接灭火并未能成功扑灭火灾。直接灭火能否奏效的关键，一方面在于能否在火灾现场就地组织人员直接灭火。外因火灾特别是胶带火灾发展迅猛，等待地面组织救护队员下井救灾往往为时已晚，火势已难以扑灭，烟流已窜人采掘工作面，扩大了受火灾影响范围。另一方面，在于建立有效的防灭火系统，在易发火区要有充足的供水系统和灭火材料。本案例显示火灾区域无充足供水，即使用防尘水灭火也需要加接水管，从而影响到直接灭火的正常进行。因此，各矿应注意在事故前制定并落实易发火区，特别是胶带运输机井巷火灾组织就地人员直接灭火计划，并注意设置供水充足的消防水管和器材。许多火灾直接灭火失败都是因供水不足所致。(7)从本案例事故示意图可以看出，在同一位置有的人遇难，有的人逃生，说明提高灾变时期个人防护、自救能力的重要意义。应加强熟悉通风系统、避灾路线、反风、灭火措施、应变能力等方面的安全素质教育和培训。另外，应按规定给井下人员配备自救器。(8)加强机电设备检修，保证设备的正常运行。本案例起火点在胶带运输机中部，意味着火灾是因胶带机托辊卡死，胶带在托辊上滑动摩擦产生的高温引燃可燃物所致。(9)应在易发火区特别是主要进风胶带运输机井巷设置带烟雾或CO传感器的监测和自动洒水系统，以便及时发现并扑灭火灾。(10)注意紧急情况下通讯的及时性和正确性，井下人员报告火警要清楚说明地点、时间、火情、原因，是否已进行直接灭火等情况。调度室人员要立即做好记录并复述，以防听错，贻误战机。本案例调度人员通知局救护队时，错报事故矿井，拖延了抢救时间。复习思考题1．何谓火风压？火风压是怎样产生的？火风压具有哪些特性？2．火风压对矿井通风有哪些影响？3．简述矿井火灾时期风流紊乱的形式。4．矿井火灾时期风流紊乱的防止措施有哪些？5．简述矿井火灾时期风流的控制措施。第六章矿井灭火技术消灭矿井火灾的方法可以分为直接灭火法、隔绝灭火法、综合灭火法三大类。第一节直接灭火技术一、直接灭火法在火源附近利用灭火器材(如水、砂子或岩粉、化学灭火器)或挖除火源等方法把火灾直接扑灭的方法称直接灭火法，这是一种积极的灭火方法。（一）用水灭火1．水的灭火作用水是经济、有效、来源最广的灭火材料。用水灭火时，水的主要作用是：(1)强力水流射向火源，能直接扑灭火焰；(2)水的吸热能力强，根据测定1kg水转化为水蒸汽时能吸收约2633kJ的热量，具有较强的冷却作用；(3)水与火接触后能生成大量水蒸汽（1kg水能产生1700L水蒸汽），降低空气中的氧含量，并使燃烧物表面与空气相隔绝，阻止其继续燃烧；(4)浸湿火源附近的燃烧物，限制燃烧范围的扩大。2．用水灭火的注意事项(1)要有足够的水量。少量的水或微弱的水流，不但扑灭不了火，而且在高温下能分解成H2和CO(水煤气)，形成爆炸性混合气体。(2)扑灭火势猛烈的火灾时，不要把水直接喷向火源的中心。应先从火源外围开始喷水，逐渐逼近火源中心，以免产生大量水蒸汽喷出或燃烧的煤块、炽热的煤渣突然飞溅伤及灭火人员。(3)灭火人员应站在火源的上风侧，并要保持有畅通的排烟路线，及时将高温烟气和水蒸汽排出。(4)不能用水扑灭带电的电器火灾，也不宜用水扑灭油料火灾、精密仪器及贵重物品的火灾；(5)随时检查火区附近的瓦斯和风流变化情况。3．用水灭火的使用条件用水灭火适用于：(1)发火地点明确，人能够接近火源；(2)发火初期阶段，火势不大，范围较小，对其它区域无影响；(3)有充足的水源，供水系统完善；(4)火源地点通风系统正常，风路畅通无阻，瓦斯浓度低于2%；(5)灭火地点顶板较好，能在支架掩护下进行灭火作业。经验证明，在井筒和主要巷道，尤其是胶带输送机巷道中装设水幕，当发生火灾时立即启动，能很快地限制火灾的蔓延扩展。在火势无法控制，又无其它有效的灭火措施时，在万不得已的情况下也可用水淹没发火的采区或矿井。但在恢复生产时需付出大量费用和人力，且有复燃的可能性。(二)用砂子或岩粉灭火用砂子或岩粉直接撒盖在燃烧物体上将空气隔绝，使火熄灭，砂子或岩粉不导电并有吸收液体的作用，故适用于扑灭包括油类和电器火灾在内的各类初起火灾。砂子或岩粉易于长期存放，且成本低廉，灭火时操作又简单，所以在机电硐室、材料仓库、炸药库等地方，都应设置防火砂箱或岩粉箱。(三)用灭火器灭火灭火器是一种由人力移动的轻便灭火工具。我国目前生产的灭火器种类很多，应按灭火器的性能和使用的范围以及燃烧物和场所选择适合的灭火器灭火，可以起到理想的效果。否则，将不能奏效，还会使事故扩大，甚至在灭火过程中造成人员伤亡。灭火器按其移动方式可分为：手提式和推车式；按驱动灭火剂动力来源可分为：储气瓶式、储压式和化学反应式；按所充装的灭火剂又可分为：泡沫、二氧化碳、干粉、卤代烷（例如1211灭火器）、酸碱、清水灭火器等。常见的灭火器型号有MP、MPT、MF、MFT、MFB、MY、MYT、MT、MTT等。这些型号中前两个字母表示灭火器和灭火剂，如M表示灭火器，P表示泡沫，F表示干粉，Y表示卤代烷，T表示二氧化碳；第三个字母搬运方式，如T的是表示推车式，B表示背负式，没有第三个字母的表示手提式。煤矿使用的灭火器有以下几类：1．泡沫灭火器图6—1泡沫灭火器图l—机身;2—机盖;3—玻璃瓶；4—铁架;5—喷嘴;6—图6—1泡沫灭火器图l—机身;2—机盖;3—玻璃瓶；4—铁架;5—喷嘴;6—碱性药液;7—酸性药液图6—2灭火手雷护盖；2—胶皮垫圈；3—拉火环；4—雷管固定管；5—外壳盖；6—雷管；7—炸药；8—灭火药粉；9—胶木外壳；图6-1为手提式泡沫灭火器的结构。机身1用钢板滚压焊制而成。机身内装碱性溶液（碳酸氢钠、发泡剂的水溶液）。玻璃瓶3内装酸性溶液（无水硫酸铝的水溶液），悬吊在机身内的铁架4上。瓶口用盖封闭，以防溶液混合和蒸发。灭火时，在距离着火点10m左右，一只手紧握提环，另一只手扶住机身的底圈，将灭火器颠倒，使玻璃瓶内的酸性药液流出与碱性药液混合，发生化学反应，形成大量充满二氧化碳的气泡并喷射出来，覆盖在燃烧物上，隔绝空气使火熄灭。气泡中放出的C02也有助于灭火。随着喷射时间的增长，有效喷射距离会缩短，使用者应逐渐向燃烧区靠近并始终将泡沫喷射在燃烧物上，直至扑灭。喷射泡沫时，始终要保持机身倒置状态，否则将会中断喷射。泡沫灭火器的检查维护：①泡沫灭火器是一种可供循环使用的灭火器材。每次使用后，应及时打开筒盖，把筒体和玻璃瓶清洗干净，并充装新的灭火药液。②存放时，不可靠近有高温的地方，以防碳酸氢钠分解出二氧化碳而失效；严冬季节要采取保暖措施，以防冰冻。并应经常疏通喷嘴，使之保持通畅。③使用期在2年以上的，每年应送请有关部门进行水压试验。试验压力为设计压力的1.5倍，合格后方可继续使用，并在灭火器上标明试验日期。④装药1年后，必须送检验部门检验药液质量。车推式泡沫灭火器的适用范围、灭火方法及注意事项与手提式基本相同。2.二氧化碳灭火器二氧化碳灭火器是将液态二氧化碳加压充装于钢瓶中的灭火器具。液态二氧化碳极易挥发成气体，体积扩大760倍，当它从灭火器里喷出时，由于气化吸热，马上变成干冰。此种霜状干冰喷向着火处，立即气化，把燃烧处包围起来，起到隔绝和稀释氧的作用，二氧化碳达到30%时火焰便会熄灭。国产手提式二氧化碳灭火器有MT2、MT3、MT5、MT7等4种。由于二氧化碳灭火剂具有灭火不留痕迹，有一定的绝缘性能等特点，因此适用于扑救600V以下的带电电器、贵重设备、图书资料、仪器仪表等场所的初起火灾，以及一般的液体火灾。不适用扑救金属火灾。使用方法：灭火时将灭火器提到火源附近，喷嘴对准火源，打开开关，液态的二氧化碳立即气化，并在高压作用下，迅速喷出。二氧化碳是窒息性气体，对人体有害，因此，在空气不流通的火场使用二氧化碳灭火器后，必须及时通风。在灭火时，要连续喷射，防止余烬复燃，不可颠倒使用。在使用中要戴上手套，动作要迅速，以防止冻伤。如在室外，则不能逆风使用。维护与保养:①二氧化碳灭火器应放置明显、取用方便的地方，不可放在采暖或加热设备附近和阳光强烈照射的地方，存放温度不要超过55℃。②定期检查灭火器钢瓶内二氧化碳的存量，如果重量减少十分之一时，应及时补充罐装。③在搬运过程中，应该轻拿轻放，防止撞击。在寒冷季节使用二氧化碳灭火器时，阀门(开关)开启后，不得时启时闭，以防阀门冻结。④灭火器每隔5年送请专业机构进行一次水压试验，并打上试验年、月的钢印。3.干粉灭火器干粉灭火器具有轻便、易于携带、操作简单、能迅速灭火等优点，可以用来扑灭矿井初起的各类小型火灾。常用的干粉灭火剂有碳酸氢钠、硫酸铵、溴化铵、氯化铵、磷酸铵等。目前矿用干粉灭火器的主要药剂以磷酸铵粉为最多，在高温作用下，磷酸铵粉进行一系列分解吸热反应，将火灾扑灭。它的灭火作用是：①磷酸铵粉末以雾状形态飞扬在空气中，切断火焰连锁反应，阻止燃烧的发展。②化学反应过程中要吸收大量的热，降低燃烧物的温度。③分解出的氨气和水蒸汽，稀释了燃烧物附近空气中氧的浓度，使燃烧物缺氧熄灭。④反应最终产生的糊状物质五氧化二磷覆盖在燃烧物的表面，并能渗透到燃烧物内部，使燃烧物与空气隔绝而熄灭。适合井下灭火使用的干粉灭火器有灭火手雷和喷粉灭火器两种。灭火手雷如图6—2所示。内装磷酸铵药粉1kg，总质量约1.5kg。灭火的有效范围为2.5m，普通体力的人可投掷l0rn远。使用时将护盖拧开，拉出火线，立即投向火区，同时注意隐蔽防止弹片伤人。图6—3喷粉灭火器1—机筒；2—机盖；3—喷射胶管；4—喷嘴；5—二氧化碳钢瓶手提式喷粉灭火器按二氧化碳的储存方式分为储气瓶式和储压式两种。图6—3所示的喷粉灭火器为储气瓶式。内装药粉图6—3喷粉灭火器1—机筒；2—机盖；3—喷射胶管；4—喷嘴；5—二氧化碳钢瓶灭火手雷和喷粉灭火器在一般情况下是配合使用。先用灭火手雷扑灭较大的火源，然后用喷粉灭火器扑灭残余火。某些情况下也可以单独使用喷粉灭火器。灭火手雷和喷粉灭火器都要预先组装好，处于战备状态；组装完后，丝扣部分和其它漏气地方，要用蜡密封。喷粉灭火器的喷嘴要用塑料布严密包扎好，防止漏气和药粉吸潮结块。平时均要放在干燥通风的贮存室，有专人保管，每隔半年检查一次。如发现药粉结块，应及时倒出晒干，捣碎后继续使用。灭火手雷用的拉火雷管延长时间必须在2.5s以上，严禁采用不符合要求的雷管，平时应存放在危险品库的干燥器内。4.清水灭火器清水灭火器中的灭火剂为清水。可灭纸张、木材、纺织品等引起的A类火灾。水在常温下具有较低的粘度、较高的热稳定性、较大的密度和较高的表面张力，是一种古老而又使用范围广泛的天然灭火剂，易于获取和储存。它主要依靠冷却和窒息作用进行灭火。因为每千克水自常温加热至沸点并完全蒸发汽化，可以吸收2593.4KJ的热量。因此，它利用自身吸收显热和潜热的能力发挥冷却灭火作用，是其它灭火剂所无法比拟的。此外，水被汽化后形成的水蒸气为惰性气体，且体积将膨胀1700倍左右。在灭火时，由水汽化产生的水蒸气将占据燃烧区域的空间,稀释燃烧物周围的氧含量，阻碍新鲜空气进入燃烧区，使燃烧区内的氧浓度大大降低，从而达到窒息灭火的目的。当水呈喷淋雾状时，形成的水滴和雾滴的表面积将大大增加，增强了水与火之间的热交换作用，从而强化了其冷却和窒息作用。另外，对一些易溶于水的可燃、易燃液体还可起稀释作用；采用强射流产生的水雾可使可燃、易燃液体产生乳化作用，使液体表面迅速冷却、可燃蒸汽产生速度下降而达到灭火的目的。使用清水灭火器时可采用拍击法，先将清水灭火器直立放稳，摘下保护帽，用手掌拍击开启杠顶端的凸头，水流便会从喷嘴喷出。4.1211灭火器1211灭火器利用装在筒内的氮气压力将1211灭火剂喷射出灭火，它属于储压式一类，1211是二氟一氯一溴甲烷的代号，分子式为CF2C1211灭火器主要适用于扑救易燃、可燃液体、气体及带电设备的初起火灾；扑救精密仪器、仪表、贵重的物资、珍贵文物、图书档案等初起火灾；扑救飞机、船舶、车辆、油库、宾馆等场所以固体物质的表面初起火灾。使用时，应用手提灭火器的提把，迅速带到距燃烧物5m左右处，先拔出灭火器保险销，一手握住开启提把，另一手握住喷射软管的喷嘴处，如无软管灭火器则另一手扶住灭火器底圈。先将喷嘴对准燃烧物，用力握紧开启提把，1211灭火剂即从喷嘴喷出。当被扑救的可燃液体呈流淌状燃烧时，应对准火焰根部由近而远扫射，同时将灭火器快速推进，直至将火焰全部扑灭。如果在容器内燃烧，应对准火焰上部左右晃动扫射，当火焰被赶出容器时，应迅速向前推进喷射，直至将火焰全部扑灭。

对容器内液体燃烧处，不能直接喷射在液面上，以防可燃液体溅出。如果是固体物质的初起火灾，则应对准燃烧最猛烈处喷射，如果在室外灭火时，应选择在上风方向，如在窄小空间灭火，灭火后灭火人员应迅速撤离。(四)高倍数空气机械泡沫灭火高倍数泡沫早在1956年就用于矿井灭火，这种方法可用于较大型矿井火灾的灭火工作。在我国的应用很广泛，而且有良好的效果。1．高倍数泡沫灭火原理灭火用的泡沫通常是液体泡沫，它是由液体膜包裹气体所构成的气液两相的物质。连续的泡沫集合体，其液膜彼此凝聚在一起而又各自闭合。泡沫的体积要比生成泡沫的液体体积大得多，单位体积的泡沫液所能形成的泡沫体积倍数称为泡沫的膨胀倍数。用机械方法产生并包裹空气的液体泡沫叫做空气机械泡沫。这种泡沫的膨胀倍数可达数百倍乃至上千倍。高倍数泡沫就是膨胀倍数在数百倍以上的空气机械泡沫简称（泡沫生成量为20倍以下的为低倍数泡沫，21～200倍之间为中倍数泡沫，201～1000倍之间的称为高倍数泡沫）。图6—4为抚顺煤炭科学研究分院研制的高倍数机械泡沫灭火装置，利用该装置可产生500—1000倍的空气机械泡沫。图6~4高倍数泡沫灭火装置图6~4高倍数泡沫灭火装置1—泡沫发射器；2—喷射泵；3—泡沫剂；4—水柱计；5—密闭墙；6—平板车；7—通风机；8—泡沫高倍数泡沫灭火是利用高倍数起泡剂和压力水混合，在通风机的风流推动下，产生大量空气机械泡沫，当泡沫充满巷道进入火区时，泡沫液膜上的水分蒸发能吸收大量的热，起冷却降温作用；大量的水蒸汽使火源附近的空气含氧量相对降低，在氧含量降到16％以下、水蒸汽含量上升到35％以上时，火就会熄灭；泡沫本身是一种很好的隔热物质，有很高的稳定性，可以隔绝燃烧物与空气接触，起到封闭火区和窒息燃烧的作用。2．高倍数空气机械泡沫灭火的优点是：灭火威力大、速度快，可在远离火源的安全地点进行灭火工作，水量损失小，灭火后的恢复工作容易，成本低，无毒、无腐蚀性。它的应用范围较广，可以扑灭一般固体火灾和油类火灾，在切断电源的情况下，也能扑灭机电设备火灾。它可以在水平巷道和倾斜巷道的有限距离内发送泡沫，在倾斜巷道中可以由上而下或由下而上发生泡沫。3．使用高倍数泡沫灭火技术的注意事项(1)矿井火灾中遇有隐蔽火源时，在泡沫扑灭明火后，还应及时采取其它措施，消除隐蔽火源，避免复燃。(2)掌握发泡装置的性能，熟练操作，保持设备经常处于良好的战备状态。(3)设备安装正确可靠，启动时先供泡沫液后供风；停机时，先停风后停供泡沫液，还应将风机入口封堵，防止向火区漏风。(4)注意发泡机驱动风压的变化，以判断泡沫在巷道内推进的情况。(5)为保证获得良好的发泡效果，采用粉状泡沫剂时，应在确定灭火方案之时就按要求配好药剂，使它充分溶解。(6)在瓦斯矿井中使用这项灭火技术时要特别慎重，要根据瓦斯积聚速度认真核算并考虑有足够的安全系数。在发泡沫前先开动通风机，将火区瓦斯排出之后再发泡沫。在发泡沫时仍应加强对瓦斯的观测，采取一切可能的安全措施防止瓦斯爆炸。(五)挖除火源将已经发热或燃烧的煤炭挖出来运往地面，是消灭自燃火灾的一种可靠方法。但是，此法只能在人员能够接近火源，且火势和火灾范围都不大时才能使用。挖除火源时必须注意以下几点：(1)挖除火源工作要由矿山救护队担任。(2)在挖除火源前，应先喷浇大量压力水，待火源冷却后再挖。挖出的煤，如仍有余火要用水彻底浇灭，再运出井外。(3)随时检查温度和瓦斯浓度。应在火源温度不高(煤体温度不超过40℃(4)需要临时支护的巷道，将坑木用水浸透后，再进行支护工作。(5)挖出火源的范围要超过发热煤炭区域lm～2m。挖除煤炭时，如使用炸药爆破，炮眼的温度不得超过45℃(6)挖出火源后的空间要用砂、石、黄土等不燃性材料填实封严。这种灭火方法具有一定的危险性，特别是在高瓦斯矿井中，处理不当，可能会引起瓦斯爆炸。所以挖除火源工作，要组织足够的力量，制定严格的安全措施，力求用最短的时间完成。淮南大通煤矿和南票邱皮沟矿曾经用这一方法扑灭了煤炭自燃火灾。对于未发生过煤炭自燃的新区或新矿，采用此法是彻底消除火点的有效方法。第二节隔绝灭火技术隔绝灭火法又称封闭法，就是在通往火区的所有巷道内砌筑防火墙(又称密闭)，阻止空气进入火区，火区产生的惰性气体（CO2、N2）浓度逐渐增高，氧浓度逐渐降低，从而使火区缺氧逐渐熄灭。这是处理大面积火灾，特别是控制火灾发展的有效方法。一、防火墙的类型用于封闭火区的防火墙，按其作用不同分为临时性防火墙、半永久性防火墙、永久性防火墙和防爆墙四类。图6—图6—5木板防火墙临时防火墙的作用是暂时阻断风流，控制火势发展，以便在它的掩护下准备直接灭火的器材，保护救护人员和保证工人在砌筑永久性防火墙时免遭火烟和毒气的侵害。对临时防火墙的要求是：结构简单、就地取材、建造迅速、严密性不一定高。这类防火墙有以下几种：1.风幛一般用4m×4m或6m×6m的帆布做成。挂风幛时，选择支架完整的地点，先支2～3根立柱，用钉子将风幛严密地钉在支架的顶梁和立柱上，周围钉上小木板。底部用砂、石、黄土紧压在底板上。风幛挂好后，用水将帆布浇湿。在砌碹巷道中挂风幛，应先架好木架，然后再钉风幛。2.木板防火墙如图6-5所示。这种防火墙用途比较广泛。在选好的巷道木棚上打3～4根立柱，然后从顶部开始把第一块木板钉在棚腿和立柱上,下一块板的上缘要压住上一块板的下缘，形成台阶状。边缘镶小板，用黄泥抹严板缝和板面。为了便于进入火区观察情况和进行灭火，可在木板防火墙中间留1m×0.8m的门孔。图6--6木段防火墙此外，还用一些快速临时防火墙来封闭火区。如伞式密闭、充气密闭及泡沫塑料密闭等。伞式密闭又称伞式风幛，用乳胶玻璃丝纤维布做成。使用时挂在所需地点，借助风流压力在巷道内迅速张开而阻断风流。这种风幛携带方便，不需其它附属材料，一至两人用10～15s就可挂好。充气密闭(气囊快速临时防火墙)是一个由柔性材料(塑料、尼龙等)制成并充满压气(C02或N2)的柔性容器。将它设置在巷道中，能具有其它密闭同样的堵塞作用。由于充气密闭的安设和拆除仅是充气和放气，因此操作简单，速度快，又能重复使用。我国冶金系统研制的球型充气密闭，也取得了较好的密闭效果。图6--6木段防火墙图6—图6—7砖体防火墙(二)半永久性防火墙这类防火墙的使用时间比临时防火墙长，具有隔绝风流、消灭火源的作用。要求既有良好的隔绝性能，又便于启封。1.木段防火墙一般采用废旧坑木锯成0.8m长的木段，一层木段一层黄土堆砌起来，然后用木楔打紧，黄泥抹面。如图6—6所示。它适用于围岩压力大，搬运材料困难，作业场所条件差，要求迅速封闭火区时采用。2.黄土防火墙一般是在木板防火墙的基础上建造。建造前要掏槽，然后打两排支柱，每排3～5根，柱子内侧钉木板，中间填黄土，用木锤捣实。这种防火墙隔绝性能好，可用在压力较大的巷道。(三)永久性防火墙永久性防火墙的作用是长期严密地隔绝火区，阻止空气进入。因此要求坚固、密实。这种防火墙用料多，工序复杂，建造时间长。一般多用砌体防火墙。1.砌体防火墙防火墙可用料石、砖或混凝土块等材料与M5水泥沙浆砌筑，内外抹面。如图6—7所示。砌筑前要在墙周围巷道壁上挖0.5m～1.0m深的槽，打好基础。为了增加严密性，在墙的外侧与槽的四周需涂抹一层粘土、砂浆或水玻璃、橡胶乳液等。防火墙内外5m～6m内应强支护，防止冒顶或产生裂隙而漏风。在墙的上、中、下三个部位插入直径35m～50mm的铁管，作为采取气样、检查温度及放出积水之用。铁管外口用软木或闸门封堵，以防漏风。2.浇灌防火墙当对防火墙的密封性、耐温性及抗压性要求较高时，就要砌筑混土或钢筋凝土防火墙。混凝土防火墙抗压性好，钢筋混凝土防火墙不但抗压性好，而且抗拉性也强。建造时先掏槽，要求与砖防火墙相同。然后立好模板，浇灌混凝土，待凝固后，即成为抗压强度大、密实性能好的混凝土防火墙。图6—9水砂充填密防爆墙图6—9水砂充填密防爆墙秫秸帘子；2—砖墙；3—充填管；4—观察孔；5—注浆孔；6—放水孔；7—返水池图6—8沙袋防爆墙封闭有瓦斯爆炸危险的火区时，为防止瓦斯爆炸伤人，需建造防爆墙。防爆墙常用砂袋或土袋堆砌而成，堆砌厚度一般为巷道宽度的2倍，如图6—8所示。在水砂充填矿井，也可用水砂充填代替砂袋，建立水砂充填防爆墙，如图6—9所示。防爆墙建造好以后，在其掩护下再构筑永久性防火墙。另外,也可用石膏来建造防爆防火密闭墙，此密闭墙是以石膏为原料，另加助凝剂，在喷射机内与水混合，经搅拌喷涂到单层衬底上或喷灌于双层模板中，凝固成形的一种防火墙。喷灌后半小时即可凝固承压，其厚度一般为0.5m～1.0m，构筑后1h～2h即可起到防爆作用。近年来，国外将它与惰性气体灭火配套使用。二、防火墙位置的选择防火墙位置选择应遵循封闭范围尽可能小，构筑防火墙的数量尽可能少和有利于快速施工的原则。具体要求是：(1)为了便于作业人员工作，防火墙的位置不应离新鲜风流过远，一般为5m～l0m处，以便留出另砌筑防火墙的位置。如果限于其它因素必须建立在贯穿风流较远的地方，不能靠扩散通风稀释瓦斯时，则应建立导风设施。(2)防火墙前后5m范围之内围岩稳定，顶底板及两帮岩石坚固，没有裂缝，以保证防火墙的严密性，否则应喷浆或用填料将巷道围岩的裂缝封闭。(3)防火墙与火源之间不应有旁侧风路存在，以免火区封闭后风流逆转，造成火灾气体或瓦斯的爆炸。(4)一般认为，不管有无瓦斯，防火墙的位置，特别是入风侧的防火墙，应距火源尽可能近些。这是因为空间越小，爆炸性气体的体积越小，发生爆炸的威力越小；启封火区时也容易。三、火区封闭顺序火区封闭，只有在确保已没有任何人留在里面时才可以进行。在多风路的火区建造防火墙时，应根据火区范围，火势大小，瓦斯涌出量等情况来决定封闭火区的顺序。一般是先封闭对火区影响不大的次要风路的巷道，然后封闭火区的主要进回风的巷道。火区进、回风口的封闭顺序很重要，它不仅影响控制火势的速度，更重要的是关系到救护人员的安全。常用的封闭顺序有下面几种：1．先封闭进风口，后封闭回风口一般说，在火区的进风侧建立防火墙要比回风侧容易得多。只要封闭了进风侧的防火墙，进入火区的风量会大大减少，从而使火势减弱，涌出的烟量减少，这就有利于回风侧防火墙的建立。因此，在非瓦斯矿井中，通常都是先封闭进风口，后封闭回风口。2．先封闭回风口，后封闭进风口一般在火势不大，温度不高，无瓦斯存在为了迅速截断火源蔓延时采用。防火墙建立后，墙前压力局部升高，墙后压力局部下降。在瓦斯矿井，如果前一个建立的是进风侧防火墙,且此墙和火源之间有老空区存在时，在构筑防火墙的过程中，流向火源的风量将逐步减少，与此同时，在局部负压的作用下，从老空区涌出的瓦斯量将增多，易使风流中瓦斯浓度达到爆炸界限而引起爆炸。因此在防火墙和火源之间有瓦斯源存在时，封闭进风侧的防火墙是极其危险的。而首先封闭回风侧防火墙可能要安全一些。因为它能够在火区内造成正压，多少能抑制老空区的瓦斯涌出。3．进回风口同时封闭即在砌筑防火墙的过程中，留有一定断面积的通风口，保证供给的风量使火区内瓦斯不超限聚积，当砌墙工作完成时，在约定的时间同时将进回风侧防火墙上的通风口迅速封闭并立即撤出人员。由于这种方法能很快封闭火区，切断供氧，火区瓦斯也不容易达到爆炸界限，可保证人员的安全，所以它是瓦斯矿井封闭火区常用的封闭顺序。四、封闭火区时的防爆措施火区被封闭后，空气中瓦斯含量将逐渐增加，氧含量逐渐减少。经过一定时间，如果氧含量减到12％以下；即使瓦斯达到爆炸界限也不会爆炸。但是，如果在砌墙过程中，瓦斯浓度上升得较快，一旦达到爆炸界限，即可能发生爆炸。因此，在火势条件允许的情况下，应先加大火区的供风量，排除瓦斯，再开始建造防火墙，并且一般是先建立临时防火墙(或防爆墙)，然后立即撤出全部人员，待过了封闭区内可能发生爆炸的时间后，再于临时防火墙外砌筑永久性防火墙。封闭区内可能发生瓦斯爆炸的时间是从火区封闭时算起。其时间长短，因火区、瓦斯涌出量、封闭等条件的不同而不同。据英国资料，封闭区不大时约lh，封闭区大时可能要延长。美国一资料记载，上述时间约为4h～6h。一般情况下，可以估计为2h～3h。因此，工作人员返回重新工作的时间，应在封闭后的3h～4h以后为宜。我国开滦赵各庄矿的经验是8h～24h后，若火区内未发生爆炸，再返回工作。封闭火区期间，必须指定专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘及其它有害气体和风流的变化，当瓦斯浓度达到2％、或有爆炸危险浓度的瓦斯向火区移动时，所有救灾人员应撤至安全地点，并在进回风侧巷道中建防爆墙。封闭火区时，为了防止瓦斯爆炸，应采取以下措施：(1)合理选择封闭顺序。有瓦斯爆炸危险时，一般应选用进、回风侧同时封闭的方法，在统一指挥下，同时封闭进回风侧密闭墙上的通风口。(2)合理选择封闭位置。密闭墙尽可能靠近火源，封闭区不得存在漏风口。(3)加强火区气体成分的检测，正确判断瓦斯爆炸的危险程度。(4)正确选用防爆密闭墙。建造防爆密闭墙时，边通风，边检测，边建筑，迅速封口，迅速撤离人员。(5)向火区内注人惰性气体。封闭火区时向火区内注人大量氮气或其他惰性气体，以降低氧气浓度，使瓦斯因缺氧失去爆炸性。第三节综合灭火法实践证明，单独使用隔绝灭火方法，往往需要很长的时间，特别是在密闭质量不高，漏风较大的情况下，可能达不到灭火的目的。所以在火区封闭后，还要采取一些积极措施，如向火区灌入泥浆、惰性气体或调节风压等，加速火灾熄灭，这就叫做综合灭火法。一、灌浆灭火黄泥灌浆不仅用于自燃火灾的预防，而且也是消灭自燃火灾的一种有效方法。在下列情况采用灌浆灭火：①用其它灭火方法没有效果或不能用其它灭火方法时。②隔绝的火区仍有裂缝和孔洞与地表连通时。③采空区或人员不能直接进入的地点发火时。④为了隔绝生产区与火区时。灌浆灭火，其浆材的选取、浆液的制备及灌浆工艺均与预防性灌浆类同，灭火原理也与防火相似。灌浆灭火方法应根据矿井与火区的具体情况而定，一般可采取下述方法：（一）地面打钻灌浆灭火当矿井采深度不大，火源距地表较浅，且地表又有黄土来源时，可从地表打钻孔，把泥浆直接送入火区。这种方法的灭火效果在很大程度上取决于火源位置的确定和灌浆钻孔布置是否正确。火源的确定，主要是根据井下巷道和采区的布置，以及由钻孔内测量的温度与地表裂缝可能冒烟等情况来圈定其位置。灌浆钻孔的布置应遵守以下原则：①钻孔应围绕火源沿煤层走向布置，孔距一般为15m～20m。②钻孔不要布置在地表塌陷区内。③钻孔要打在采空区的空顶区内，如果打在煤柱或冒落的岩石内，不容易灌入泥浆。④布置钻孔网时，应估计到火灾蔓延的方向，以便形成泥浆围墙，阻止火焰蔓延。钻孔打好后，灌浆顺序应先从外围钻孔开始，逐渐向火源中心的钻孔灌浆。火源只有在受到包围后，才能很快熄灭，否则火势向四周发展，可形成二次火源。灌浆钻孔直径一般取75mm，穿过地表冲积层或破碎带时，钻孔上直径可加大到100m～150mm，并要下套管。在抚顺矿区，处理因煤炭自燃形成的明火火灾，一般用砂门子(秫秸帘子)将火区封闭起来，然后利用水砂充填管路灌砂浆，严密充填火区，取得很好的灭火效果。（二）消火巷道灌浆灭火在井下火源四周开凿专用的消火巷道，直接接近火源进行灌浆灭火。也可将消火巷道掘进到火区附近(5m～l0m)，从消火巷道向火区打钻孔穿灌浆灭火。这种方法比消火巷道直接穿入火区要安全可靠。无论采用何种灌浆灭火方法，对火源灌浆要自上而下(俗称劈头浇)进行，只有这样才能最大限度地发挥灌浆作用(降温、有效覆盖火源等)。为此，打钻前必须摸清火源的确切位置，使钻孔终点落在火源的上方。二、惰性气体灭火惰性气体是一类很难同其它物质发生反应的气体。将它充入已封闭的火区可以排挤和置换火区内的空气，降低火区空气中的氧含量，冷却火源，增加密闭区内气压，减少新鲜空气进入；同时，由于其分子直径小，容易渗入岩石的缝隙，包围燃烧物体，阻止其燃烧与氧化，因而能扑灭火灾。惰性气体灭火，恢复生产容易，对设备损坏少，在封闭火区时还能抑制瓦斯爆炸。它既可以作为独立的灭火方法，即用惰性气体充满整个封闭区，也可作为灌浆灭火的辅助措施，定期往密闭内注入惰性气体，加速火区熄灭。但是，如果火区封闭不严，漏风量大，惰性气体大量漏出，不仅不能扑灭火灾，还会污染井下空气。在单独使用时，安全灭火的时间长，火灾复燃的可能性大。惰气灭火有二氧化碳灭火、氮气灭火、湿式惰气灭火等。1．二氧化碳灭火将液态或固态的二氧化碳注入或放入密闭内立即封闭，在火区温度作用下转化为大量二氧化碳气体，吸收热量，降低火区内的氧气浓度，使火灾熄灭。液态二氧化碳需用钢瓶贮存。使用时，将钢瓶接上减压阀和管道，再把管道插入防火墙内，便可向火区输送二氧化碳。固态二氧化碳俗称干冰，可直接投入火区。当火区范围不大、火势较小、缺少水源和其它灭火器材时，可采用二氧化碳灭火。火区内瓦斯涌出量较大时，也可用二氧化碳抑制瓦斯爆炸，为抢险救灾创造安全条件。2．氮气灭火矿井用来灭火的氮气有气态和液态两种。目前采用综采放顶煤开采自然发火煤层的矿井，大多数装备了制氮设备和输氮管路系统，可向封闭的火气内注入大量的氮气，加速火区的熄灭。液氮是制氧厂的副产品，可用槽车运输液氮到井口附近，将其汽化，再用管道输送到井下注入火区；或在地面将槽车中的液氮压入适宜井下运输储罐中，运往井下，在火区附近选定的地点，将液态氮或气—液两相的氮通过插入密闭的管道，直接注入火区中。液氮汽化吸收大量的热，降低火区的温度，氮气充满火区，降低火区氧浓度，使缺氧熄灭。3．湿式惰气灭火湿式惰气灭火是通过喷气涡轮燃油机燃烧汽油(柴油)产生以氮气、二氧化碳和水蒸汽为主体的湿式惰气，并压送进入火区，从而达到防止瓦斯爆炸和灭火的双重目的。这种灭火方法，油料消耗大，成本较高，灭火效果也一般，因此，目前用得比较少。三、均压灭火1.漏风通道的查找均压灭火的关键是查清漏风通道。只有查清了漏风通道，才能制定可靠的均压灭火方案。对于一个封闭的火区，有许多漏风入口和出口时，凭人的眼睛和一般的通风测定手段及仪器是很难找到漏风通道的，可以用示踪气体法来查找漏风通道。如图6—10所示，在某个漏风入口释放示踪气体，在一些漏风出口接收示踪气体，如果收到示踪气体，则说明与释放点连通，否则不通。如果同时收到CO，说明该通道经过了火源。常用的示踪气体为六氟化硫(SF6)，它是一种无色、无味、无毒、化学性质稳定、热稳定性好，不易被其他物质吸收的气体，利用带有电子扑获检测器的各种型号气相色谱仪可辨别到10-12的浓度。图6—10漏风通道连同性试验图6—10漏风通道连同性试验A—释放点；B1、B2—接收点根据各接收点采集的气样分析结果，绘制SF6浓度—时间曲线，以此曲线的形状来判断接收点与释放点之间的连通特点，如图6—11所示。2.调压方法图6图6—11SF6浓度—时间曲线谱型a—漏风通常；b—漏风不通畅；c、d—漏风不稳定四、胶体灭火胶体灭火是从火区附近的巷道或新掘的灭火巷道打钻孔至着火点，利用钻孔压注胶体至火区的燃烧区，迅速降低煤的温度和氧化活性，充填裂隙，堵塞漏风通道，隔绝氧气，使火熄灭。胶体灭火具有灭火速度快、灭火后不易复燃的特点，因此，在矿井灭火中得到了广泛的应用。下面以阳泉一矿8802综放工作面灭火为例，说明胶体灭火的效果。阳泉一矿是一座年产400万t的现代化矿井，8802工作面是北丈八井的一个走向长壁综采放顶煤工作面。该工作面北邻荫营矿界，南为北丈八八采区轨道巷，东为四矿矿界，西邻8804工作面。此工作面开采15号煤层，煤层厚度为6.50m～8.54m，平均厚度7.33m，煤层赋存稳定；工作面走向长1334m，倾斜长180m，割煤高度2.6m，放煤厚度3.9m～5.84m。由于15号煤层及其顶部页岩含有黄铁矿，所以煤层有自燃发火倾向性。瓦斯相对涌出量38.31m3/t,为高瓦斯矿井。1.8802工作面发火及治理情况8802工作面于1995年12月7日投产。1996年10月25日，当工作面推进850m时，CO浓度达到0.2%以上，并有上升趋势，工作面局部地区已见明火，可闻到煤焦油气味，说明煤已自燃。为了保证安全，工作面被迫封闭，直接影响了煤矿生产，并使5000多万元的设备封闭在工作面，造成巨大损失。1996年12月9日，为了启封工作面，恢复生产，向火区注水7609m3，注惰气13500m3，注氮气97400m3，置换出采空区内气体9242m3，取样检测认为火已熄灭，遂即启封工作面。在工作面启封后不久，CO浓度再次升高，启封失败，工作面被迫再次封闭。为了彻底灭火，再次向工作面大量地注入氮气，并配合均压、堵漏等灭火措施。1997年6月6日，经检测确认火已熄灭，第二次启封工作面后，15天再次死灰复燃，灭火又遭失败。2.两次灭火失败的原因针对8802工作面火区灭火的经验教训，认真分析并总结了采空区大面积火灾的特点，研究了几种灭火材料的性能，认为灭火失败的原因是由采空区火灾的特点和几种灭火材料的性质共同影响所致。采空区火灾有如下特点：①综采放顶煤工作面采空区浮煤厚度大，易于发生自燃火灾，且火源范围比较大，通常发生在煤层顶部，可延伸至采空区深部。②发生自燃时，煤体已经历了长时间的缓慢氧化反应而储存大量热能，由于煤的导热性差，所以煤中储存的热量不已释放；在较高的温度下，煤的氧化活性很强，即使在较低氧浓度下，煤温也很难降下来。③采空区内松散的煤体，漏风通道很多，很难完全堵住漏风，所以采空区氧浓度很难降到很低。松散的煤体比表面积变大，故与氧气接触面积也比较大，容易氧化放出大量热，所以采空区火灾不已熄灭，容易死灰复燃。3.几种材料灭火失败的原因分析①采用注水灭火失败的原因是：采空区发火面积大，发火部位比较高，水的流动性很大，注入的水量有限，所以很难用水浸湿火区，使火区温度降低至常温。少量水流过火源位置最高点后，仅使高温煤体表面的温度有所降低，产生的大量水蒸气使氧浓度降低，使火暂时熄灭，但煤的内部温度仍然很高，一旦启封火区，仍可复燃。②注惰气灭火是降低火区氧浓度的一种灭火方法，但惰气生产过程中同时也放出热量，所以注入的惰气常常为热气，故注惰气不能使煤温降低，停止注惰气后高温煤体很快复燃。③注氮可以降低火区氧气浓度，隔绝煤与氧接触，使火区熄灭。由于氮气比热小，因而不能有效地降低煤的温度，采取均压、堵漏等方法也不能降低煤的温度，所以，工作面长期封闭并注氮气使火熄灭后，高温点仍然存在，高温煤体氧化反应活性很强，工作面启封恢复正常通风系统后，由于高温煤体与氧气迅速发生化学反映，采空区高温点的温度很快上升，导致复燃。3.胶体灭火技术的应用根据启封失败的教训，要保证工作面启封成功，必须采用既能降低着火地点煤的温度，同时又能堵塞通向发火区漏风通道的灭火技术。经研究决定，采用凝胶灭火技术，利用胶体的固化水分堵塞漏风、包裹煤体、吸热降温等性能灭火。（1）胶体灭火的实施过程图6—128802工作面灭火工程平面图①施工灭火巷。1997年9月，从八采区东三8804进风巷开口，向8802工作面开掘一条平行于工作面、位于煤层顶部的专用灭火巷，巷道布置如图6图6—128802工作面灭火工程平面图图6—13注胶钻孔布置剖面示意图②注胶钻孔的布置。注胶钻孔布置如图6—13所示。从注胶巷内平行工作面走向，向预定采空区打钻孔，钻孔开口位置均距离注胶巷道地板高度1.0m，在岩石中开口的钻孔间距为1.0m,在煤层中开口的钻孔间距为0.5m,共打岩孔60个，煤孔88个，孔长一般为25m～30m。为增加上、下隅角处灭火效果，在下隅角3m～4m范围内增打3个长度分别为30m、35m和40m的钻孔，在上隅角3m～4m范围内增打5个长度分别为30m、35m、40m、45图6—13注胶钻孔布置剖面示意图图6—14注胶工意图③注胶工艺。为达到预期灭火效果，采用向火区注入凝胶的方法。用2台注浆泵与1台搅拌器联合使用注胶，注浆泵功率为5.5Kw,电压660V，注胶流量6m3/h，额定注胶压力5MPa。由于注胶巷内材料运输不方便，基料、胶凝剂及注胶设备放在注胶巷口。用搅拌器将碳酸氢铵配成一定浓度的溶液，再将此溶液和水玻璃分别送往液压泵。利用液压泵产生的高压将预先配好的水玻璃及碳酸氢铵溶液按一定的比例送往注胶巷内，两种溶液在混合器中混合后被压进钻孔，流到预定部位后成为凝胶。注胶工艺如图6图6—14注胶工意图④注胶参数及注胶量。为保证在预定部位形成凝胶，设计成胶时间为30s～50s，煤钻孔设计注胶量不少于20m3，上、下隅角的8个长钻孔注胶量为30m3左右，其余146个短钻孔注胶量为22m3，实际在整个工作面采空区180m范围内注胶3268m3。（2）胶体灭火效果分析为检查火区发展、成胶与堵漏降温等情况，向火区打岩石钻孔及取气样、测温钻孔，对钻孔中温度、气体进行分析发现，CO、CO2、O2等气体浓度在注胶后均有所降低，温度也降低到常温，达到启封要求。1998年12月14日，打开封闭区进风侧密闭墙，经救护队员侦察没有安全隐患后，用局部通风机排放工作面瓦斯，随后排出进、回风侧积水。井下工作人员和救护队员进入工作面观察，看到工作面情况为：进风侧机尾有胶体漏入工作面，泄露量不多，进风侧的漏风被堵塞；1～12号支架后及90～100号支架后无胶体漏出，26～76号支架前、后均有一层胶体，可能是注胶时有积水，胶体先漏到水面上，排完水后胶体均匀地遗留在支架前后；120号支架顶部有胶体，落山角无胶体泄漏，说明胶体已堵塞了工作面后的主要漏风通道，仅在一些大空隙处有少量胶体流入工作面。工作面CO浓度为0，温度也比较低（20℃左右），注胶成功。16日回风侧密闭被打开，工作面形成全负压通风，进风量为280m3/min，回风量为300m3/min。形成全负压通风后，有CO和CH4出现，且时有时无。分析认为，这种现象与大气压力变化有关，中午大气压力低，CO向工作面泄出，CH4浓度同时增大，且两者按比例增大，仅在靠近回风侧121号支架旁凹入采空区的小坑内出现。总体看来，CO浓度比较稳定，无上升趋势，故此时出现的CO并不是煤燃烧的标志。8802工作面1996年底起火，随后采取多种灭火措施均未彻底扑灭。工作面封闭近2年，但仍然存在火源高温点。采用胶体灭火技术，仅用了2个多月便消除了发火隐患，使工作面恢复生产。说明胶体灭火技术对工作面防灭火具有良好的效果。第四节火区的管理与启封火区被密封后，只是控制并减弱了火区的范围和火势，在一定时间内，火不会彻底熄灭。对矿井安全仍是一个潜在的威胁。因此，加强火区管理，如何进行火区的管理工作，有针对性地对影响火区熄灭的各种因素采取防治措施，加速火区熄灭是火区管理的重要工作。一、火区管理火区封闭后，配合灭火工作的进行，日常对火区所进行的观察、检测、资料分析整理等工作，统称为火区的管理。具体内容有以下几个方面。(一)建立火区档案矿井通风部门对火区实行统一编号，建立火区档案，加以保存。火区档案的内容有：1．建立火区卡片，详细记录发火日期、发火原因、火区位置、范围。2．处理火灾时的领导机构人员名单。3．灭火过程及采取的措施。4．发火地点的煤层厚度、煤质、顶底板岩性、瓦斯涌出量、火区封闭煤量等。5．生产情况，如采区范围、回采率、采煤方法、回采时间。建立火区管理卡片，绘制火区位置图。6．发火前后气体分析情况和温度变化情况。7．发火前后的通风情况(风量、风速、风向)。8．绘制矿井火区示意图。以往所有火区及发火地点都必须在图上注明，并按时间顺序编号。灌浆钻孔布置以及火区外围风流方向、通风设施等内容，并绘制必要的剖面图。9．永久密闭的位置和编号、建造时间、材料及厚度等。火区管理卡片由矿井通风部门负责填写，并装订成册，永久保存。每一次发火还应在全矿井通风系统图上标明火源位置，发火日期，待火区注销后，注上火区注销的日期。(二)防火墙管理1．每个防火墙附近必须设置栅栏，揭示警标，禁止人员入内，并悬挂说明牌，牌上记明防火墙建造日期、材质、厚度、防火墙内外的气体成分、温度、空气压差、测定日期和测定人员姓名。2．防火墙外的空气温度、瓦斯浓度，防火墙内外空气压差以及防火墙墙体本身，都必须每天检查一次。所有检查结果必须记入防火记录簿。发现急剧变化时，每班至少检查一次。3．防火墙的严密性在很大程度上决定封闭火区的成效，所以防火墙管理除了上述检查、观测、警戒制度外，还应加强严密性检查。防火墙要用石灰水刷白，以便于发现是否有漏风的地方。由防火墙发出的咝咝声也可以作为防火墙漏风和渗出火灾瓦斯的征兆。凡是漏风的地方，立即用粘土、灰浆等封堵。4．此外，不管是进风侧防火墙还是回风侧防火墙，在外部都应保持良好的通风，只有携带良好的安全仪器的人员才允许进入该区进行观测和检查。二、火区检查为了掌握火区的变化情况，应定期检查火区内的气体成分和温度。火区气体的采样地点应选在火区出风侧防火墙处，通过防火墙上的观测管采取气体试样。若防火墙离火源较远，可在靠近火源位置打观测孔，火区距地表深度不大时，也可利用地面钻孔观测。采样应定期进行，火区尚未稳定的阶段，每天检查采样一次，以后可三天或一周检查采样一次。火区的检查和采样由专职或救护队人员承担。采样时，在采样地点应对容器进行气体清洗，每次采样的位置应保持一致，气样出井后要及时化验分析，以免出现人为误差。火区温度的测定，通常是测定火区气体温度及出水温度，可在气样采取时进行测温。采用矿用温度测定仪时，可利用地面或井下观测孔进行远距离测温。火区内气体成分和温度的资料应及时整理，绘制气体成分、温度变化曲线，分析火情趋势，如有恶化现象，应查找原因，采取有效措施。三、火区启封(一)火区启封条件封闭区的火灾逐渐熄灭时，火区的气体成分会发生明显的变化，温度、压力及封闭区内的自然风压也会发生变化。根据这些变化可判别封闭的火区是否已经熄灭。《规程》规定，火区同时具备下列条件时，方可认为火已经熄灭：(1)火区内空气温度下降到30℃以下，或与火灾发生前该区的日常空气温度相同。(2)火区内空气中的氧气浓度降到5%以下。(3)火区内空气不含有乙炔、乙烯，一氧化碳，一氧化碳浓度在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下。(4)火区的出水温度低于25℃，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同。(5)上述4项指标持续稳定的时间不得少于1个月。火区启封要十分慎重，处理不当，可以引起火灾复燃，甚至发生瓦斯爆炸。封闭的火区，只有经过长期取样分析，确认火灾已经熄灭后，方可启封。启封前，必须制定安全措施和实施计划，并报主管领导批准。启封火区的安全措施的主要内容包括：火区位置和范围、发火日期及其原因，火区鉴定资料，灭火措施与封闭情况。附火区位置图。火区内火灾后果的分析与预计。火区启封方案（包括启封方法、火区侦察方案、打开密闭顺序及过程、通风方法与排风线路、通风设备及其安装的位置、启封过程中的调风方法，救护队行动计划与路线等）。分析火区启封过程中存在的危害与可能发生的危险，预防启封火区过程中危险、危害的措施（包括启封人员的安全保障措施、火区气体排放影响区域的人员安全保障措施、救护队员的安全保障措施、预防瓦斯煤尘爆炸的措施、火区复燃的处理措施、火区启封后的安全措施等）。火区启封安全措施实施计划主要内容：启封的时间、启封前的准备工作（启封用的设备、仪器、材料、灭火器材、水管、通信设备、工具等），启封工作的人员组织（救护队员的人数及名单、气体检测人员的人数和名单、安检人员的人数和名单、其他人员、人员的分工及组织形式等），火区启封日程安排。(二)火区状态分析封闭火区时，防火墙不可能离火源很近，这就决定了火区观察测得气样并非燃烧点的原始气样，由此气样来判断火区的熄灭状态必然存在一定的误差。例如有些火区已经符合《规程》规定的熄灭条件，但打开后又复燃。因此，根据每个火区的实际情况正确地分析火区气体的变化特点，有助于火区状态的判断与火区启封。(1)封闭区内空气氧含量低于5%时，火焰燃烧将逐渐减弱直至熄灭。氧浓度在1%以下时，火焰燃烧完全熄灭。但即使在空气中氧浓度为零的条件下，着火带可燃物的阴燃仍可长期持续，在这种情况下启封火区势必失败。这是因为煤体的温度还比较高，煤的化学活性强，吸氧量增大，尤其在特厚煤层中的火区由于煤的吸附氧气能力很强，火区封闭之后O2浓度迅速下降；另外，有些煤体中本身含有一定的氧气，足以维持阴燃状态。因此,火区内空气的氧浓度并不能完全代表火源燃烧的供氧条件。(2)当火区范围很大,进回风侧的防火墙距离燃烧点很远，漏风通道多而关系复杂时,即使从各防火墙观测孔中测得的火区内空气温度低于25℃或与该区发火前的温度相同，也不能就此判定火源已熄灭。其原因是防火墙离火源燃烧点远，经过燃烧区的漏风在流向回风侧各密闭时，沿途被煤、岩石以及未经过燃烧区的漏风吸收热量使之温度降低，因此，在回风密闭内测得的温