第十一章 矿井火灾
《矿井通风与安全》
11.1 概述
矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井 安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧，是煤矿生产中的 主要自然灾害之一。
矿井火灾的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资源和设备， 而且产生大量的高温烟流和有害气体，危及井下工作人员 的生命安全，有时还诱发瓦斯、煤尘爆炸，进一步扩大其 灾难性。
缺乏必要的安全教育，工人没有学习安全措施就工作；灾 害时不会使用消防器材；没有配备自救器，致使人员伤亡 严重。
11.3 煤炭自燃
我国存在有煤炭自燃的矿井占矿井总数的56%，具有
自然发火危险的煤层占累计可采煤层数的60%；煤炭自燃
而引起的火灾占矿井火灾总数的85～90%。
近年来我国广泛采用综采放顶煤开采技术，使生产效
由于火灾的发生，主干风路的进风量可能下降，这种现象
称之为节流效应。
火灾对通风系统的影响
1、烟流逆退（roll back）
2、风（烟）流逆转
案例
1990年5月8日，某矿在下行进风胶带斜井两段
胶带搭接处发生了一起重大胶带火灾事故，火灾产
生的火风压造成了进风斜井的风流逆转，从而扩大
了事故的损失，共1 造成了80人死亡。
1、火灾三要素 产生外源火灾的三个必要条件是：有可燃物存在、有
足够的氧气和足以引起火灾的热源。这也称火灾三要素， 缺少任何一个要素，火灾都不能发生，或者正在发生的火 灾也会熄灭。
热 源
氧
火
气
可燃物
2、火灾的燃烧类型
扩散燃烧（Diffusion Combustion）是高浓度的可燃气体 与空气边混合边燃烧的燃烧现象。
立 井
2
总石门 3
5
皮带斜井
火 4
7
8 东三采区
联络车场
6
二段皮带巷
东风井 9
事故分析
事故初期抢险救灾决策失误。作为下行通风的运输机斜井 发生火灾时，火风压的作用与主要通风机提供的风压作用 相反，极易造成风流的逆转；此外，作为一般的救灾原则， 当进风井筒中发生火灾时，必须采取反风或停止主要通风 机运转的措施。当时的救灾决策者因救灾心切盲目带领救 护队员进入发火胶带斜井救灾。
率大幅提高。但这种采煤方法采空区遗留残煤多、冒落高
度大、漏风严重，使得自然火灾发生频繁，常常价值几千
回燃
受限空间内发生火灾时，当空气供应不足时，由可燃物分 解的可燃组分进入到烟流中因缺氧而不能燃烧，此时即为 富燃料燃烧状态，当富燃料燃烧的高温可燃气体遇新鲜空 气时发生的突然燃烧，称作回燃。
什么是回燃？
着火 了
门
热烟气
重力流
空气
回燃的发展过程
火没了， 可以进去
了
富燃料燃烧实验（“跳蛙”现象）
矿井通风的影响就好象在其流过的上行或下行巷道里安
设了局部通风机一样，它们的作用方向在上行风路中与
烟流方向相同，在下行风路中则相反。
节流效应（The Choke effect）
节流效应是矿井火灾过程中的一种典型现象。矿井火
灾时期，由于火烟的热力作用等的影响，主干风路以及旁
侧支路中的风量往往会随着火势的发展而发生变化。如果
矿井火灾按引火热源分
外源火灾 自燃火灾
11.2 矿井外源火灾
一切能够产生高温、明火、火花的以及由可燃材料制成 的器材和设备，如使用不当都可能引起外因火灾。
随着科技的发展，矿井开采技术不断进步和开采环境的 不断改善，但矿井火灾与爆炸灾害并没有呈现下降趋势。究 其原因，一是更多的新材料，包括各种树脂、塑料、液体燃 料和液压机液等应用到矿井中，另外就是机械化程度不断提 高，机电设备增多，这些都增加了火灾的发生概率。
预混燃烧（Premixed Combustion） 是可燃气体与空气 预先混合好后的燃烧
富氧燃烧和富燃料燃烧
富氧燃烧(Oxygen-rich fire) 是氧气的供给量大于或接近于燃烧所需要的氧气量的燃 烧。
富燃料燃烧 (Fuel-rich fires) 是氧气的供给量低于燃烧所需要的氧气量的燃烧。
火风压（浮力效应）
矿井发生火灾时，火灾的热力作用会使空气的温度增 高而发生膨胀，密度小的热空气在有高差的巷道中就会产 生一种浮升力，这个浮升力的大小与巷道的高差及火灾前 后的空气密度差有关。在地面建筑中这种现象也很普遍， 被称为烟囱效应，即通常室内空气的密度比外界小，这便 产生了使气体向上运动的浮力，尤其是高层建筑中的许多 竖井，如楼梯井、电梯井等，气体的上升运动十分显著， 这种现象有时也叫热风压。
火风压（浮力效应）
在矿井中，火灾产生的热动力是一种浮升力，这种浮
力效应(The buoyancy effect)就被称为火风压。火风压就是
高温烟流经倾斜或垂直的井巷时产生的自然风压的增量。
火风压与矿井自然风压的产生机制是一致的，都是在倾斜
和垂直的巷道上出现的空气的密度差所至，只是使空气密
度发生变化的热源不同，故这二者都可称为热风压。
矿井发生火灾后，由于火风压的作用会改变原通风系
统中压力的分布和风量的分配，即可能使通风系统风流发
生紊乱，扩大事故范围，造成更为严重的损失。
火风压的计算
h f Z [ (s ) ( 0 )g ]Z (0 s ) g
火Байду номын сангаас压的作用
在风路中发生火灾时，火风压的作用只有在高温烟
流流经的上行或下行巷道里才能表现出来。高温火烟对
矿井缺乏抗灾能力。事故发生时，矿井不能反风；在编制 的矿井灾害预防计划中，没有提出运输机胶带斜井的预防 火灾措施。
事故分析
缺乏安全意识，防火设施和措施不落实：长期使用非阻燃 胶带；地面水池设计要求容量200m3,但实际容量10m3；灭 火工具不配套，只有砂箱没有铁锹；改扩建设计中有防火 门，但并未施工；第一台胶带机交付使用时没有铺设供水 管路；井下电、气焊安全措施制定不完善，审批不严，在 作业地点胶末、胶条等易燃物清理不彻底的情况下进行气 焊；作业地点没有洒水措施。
现在矿井灾害事故中牺牲的人员绝大多数是在矿井火灾 和爆炸事故中丧生的，因此，矿井火灾的防治一直是采矿安 全关注的重点。
2002年国有重点煤矿事故严重度的统计
10 9 8 7
事故严重 6 度（死亡 5 人数/起） 4
3 2 1 0
3.24 瓦斯瓦事斯故
9.35 火灾火事灾故
3.19 水水灾灾事故
一、外源火灾特性