隧道内因火灾防治.doc

隧道内因火灾防治

一、煤层自燃倾向性
1、煤层自燃
〔地下〕煤层在非人为状况下，具备一定条件也能自发地引起燃烧的现象称为煤层自燃。
2、煤层自燃经过的三个时期〔即准备时期，又称埋伏期；自热期；最后进入燃烧期。〕
〔1〕埋伏时期。煤自燃的埋伏时期即煤的低温氧化过程，埋伏时期即准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件，如褐煤几乎没有准备时期，而烟煤则需要一个相当长的准备时期。
    〔2〕自热期。经过埋伏期，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物先后分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤的温度上升，当温度超过临界温度T＝60～80℃时，煤的温度急剧增加，氧化加剧，煤开始出现矸馏，生成碳氢化合物、氢气、一氧化碳、二氧化碳等火灾气体，煤呈赤热状态，当到达着火温度以上时便燃着。这一阶段就是煤的自热阶段，又称煤的自热期。
    〔3〕燃烧期。这一时期是煤从低温氧化发展成自燃的最后的一个阶段。主要特征是：空气中氧含量显著减少，二氧化碳的数量倍增，同时由于燃烧不完全和二氧化碳的分解，而产生较多的一氧化碳，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾，有时还出现明火，火源温度达到1000℃左右。
3、煤层自燃发火四个条件
〔1〕具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；
〔2〕有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤；
〔3〕空气流动速度适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境；
〔4〕在上述3个条件同时具备的状态下，继续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。
只要同时具备上述4个条件，煤层自燃发火即可发生。
4、隧道煤层自燃倾向性
发耳隧道在制定勘探过程中，未对隧道将揭露的煤层自燃倾向性进行鉴定。依据2021年9月28日发耳隧道出口右洞里程YK23+527拱顶部位前后4米范围内发生煤层自燃发火现象，故发耳隧道所揭露煤层按容易自燃、自燃煤层管理和防治。
二、煤的自燃预防组织管理措施
1、施工组织措施
〔1〕该隧道掘进采纳锚喷网、工字钢为初支护，并视围岩状况辅以超前小导管、超前锚杆等超前支护；二次衬砌采纳模筑混凝土或钢筋混凝土，在初期支护与二次衬砌之间敷设300g/m2无纺土工布及1.2mm厚防水板作为防水层；隧道掘进煤层分布区域时，采纳锚网、喷气密性混凝土、工字钢为初支护，并视围岩状况辅以超前小导管、超前锚杆等超前支护；二次衬砌采纳50cm厚C50防腐蚀气密性模筑钢筋混凝土。隧道掘进采用以上措施符合《煤矿安全规程》〔2021〕第二百二十九条“对开采容易自燃和自燃的单一厚煤层或煤层群的矿井，集中运输大巷和总回风巷应布置在岩层内或不易自燃的煤层内；如果布置在容易自燃和自燃的煤层内，必须砌碹或锚喷，碹后的空隙和冒落处必须用不燃性材料充填密实，或用无腐蚀性、无毒性的材料进行处理〞中防止煤层自燃的支护规定。
〔2〕该隧道布置简单，便于使用机械化设备施工，加快掌子面掘进进度，及时封闭暴露煤层，避免煤层产生氧化产生自燃。
〔3〕严格按施工组织制定进行下台阶施工，及时完成隧道对暴露煤体的封闭，避免煤层产生氧化产生自燃。
〔4〕严格按施工组织制定进行二衬支护，减少空气通过初支裂隙与煤体产生氧化产生自燃。
〔5〕在有煤层存在的地质构造复杂、断层带、围岩破碎段掘进时，应加快掘进进度，减少浮煤堆积。
〔6〕因爆破原因造成隧道超挖部分必须先用水冲洗超挖部分空洞内的浮煤，再用水泥浆对暴露的煤体进行封闭处理后，方可进行初次支护。
2、监测监控措施
〔1〕人体感觉识别煤层自燃的初期预兆
①煤层的温度，四周的空气温度和水的温度都比正常状况下高。
②四周的氧气浓度降低。
③四周隧道中的湿度增大。
④四周隧道的壁面和支架表面出现平行水珠，俗称“煤壁出汗〞。
⑤出现有毒有害气体，如一氧化碳、二氧化碳和各种碳氢化合物。
⑥隧道空气中出现煤油、汽油、松节油等芳香族气体的气味及焦油味。
⑦当空气中有毒有害气体浓度增加时，多数工人有不舒适的感觉，如头痛、头晕、精神疲乏等。
〔2〕仪器仪表检测有以下状况之一者，定为自燃发火
①煤炭自燃出现明火、火灾烟雾、煤油味等。
②煤炭自燃使环境空气、煤层围岩及其它介质温度升高并超过70℃。
③隧道风流中出现CO，其浓度已超过隧道实际统计的临界指标，并有上升趋势。
④隧道风流中CO2，其浓度已超过隧道实际统计的临界指标，并有上升趋势。
3、通风管理措施
〔1〕风筒吊挂必须平直、接头严密，风筒出现破口时，必须及时缝补，严禁出现漏风现象。
〔2〕风筒口距迎头距离最大不超过10m，保证迎头有足够的风量。
〔3〕严禁无计划停风停电。
〔4〕严禁破坏探头、风筒、监测信号线。
〔5〕强化通风管理，严格执行对一氧化碳及隧道空气温度检查制度，当出现异常时必须查明原因排除隐患。
〔6〕建立自燃发火猜测预报制度。所有检测分析结果记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理，发现自燃发火指标超过或达到临界值等异常变化时，马上发出自燃发火预报，采用措施进行处理。
三、煤层内因火灾预防及处理措施
1、煤层内因火灾预防措施
采纳预防性注浆措施防止煤层自燃发火。方法如下：隧道开挖揭露煤层后，先对暴露的煤体喷浆封闭后再进行初支，初支完成后再对煤体进行注浆处理〔制定图附后〕。
2、煤层内因火灾处理措施
〔1〕当发生火灾时，应视火灾性质，灾区通风和瓦斯状况，马上采用一切可能的方法直接灭火，控制火势，并迅速报告洞外值班室。洞外值班室在接到火灾报告后，应马上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。
〔2〕假设火势无法控制，应马上撤出洞内人员，盘点人数，停隧道内动力电及照明电，坚持隧道通风，在硐口四周50米范围外设置警戒，严禁人员靠近洞口。同时向上级部门汇报等待救援。
〔3〕火区各项指标不符合救援处理条件时，在确认无人员被困在火区、灾情有可能进一步扩展的状况下，必须及时封闭火区。在经观测及确认火区的火已熄灭符合启开火区的条件下方可进行火区处理。
〔4〕火区各项指标符合救援处理条件时，必须先对明火进行处理。处理完明火后再对高温点、高温点10范围内的区域进行注水处理。高温点经注水处理后，各项指标已降至火灾发生前范围时，再利用注水孔对高温点及其四周10范围内的区域进行注浆处理〔制定图附后〕。
〔5〕抢救人员和灭火过程中，必须指定专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘、其它有害气体和风向、风量的变化，还必须采用防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。
〔6〕封闭的火区内同时具备以下条件时，方可认为火已熄灭：
①火区内的空气温度下降到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5.0%以下。
③火区内空气中不含有乙烯、乙炔，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项指标继续稳定的时间在１个月以上。
〔7〕启封已熄灭的火区前，必须制定安全措施。
①启封火区时，应逐段恢复通风，同时测定回风流中有无一氧化碳。发现复燃征兆时，必须马上停止向火区送风，并重新封闭火区。
②启封火区和恢复火区初期通风等工作，必须由矿山救护队负责进行，火区回风风流所经过隧道中的人员必须全部撤出。
③在启封火区工作完毕后的3天内，每班必须由矿山救护队检查通风工作，并测定水温、空气温度和空气成分。只有在确认火区完全熄灭、通风等状况优良后，方可进行生产工作。