矿井带式输送机火灾是煤矿重大火灾灾害之一,我国在20世纪90年代仅国有大中型煤矿就发生输送带火灾责任事故40多起,其中10多起为重大事故,死亡近200人,损失惨重。
国外资料显示,波兰带式输送机火灾占矿井外事故的30%~50%,英国发生的输送带火灾事故占矿井火灾总数的35.5%~50%,可见,输送带火灾在外国火灾甚至于整个矿井火灾中所占的比例都相当大,因此,世界主要产煤国家也都把矿井外因火灾防治的重点放在输送带火灾的防治上。
运输机输送带不同于一般的矿井可燃物,具有分布范围广、呈连续分布等特点,一方面,输送带火灾的蔓延速度比较快,且燃烧时产生大量的有毒有害气体;另一方面带式输送机一般安装在进风巷道中,所以其燃烧产生的有毒有害气体蔓延范围更大。因此,输送带火灾的防治工作对改善煤矿安全生产现状有十分重大的意义。
输送带火灾发生的原因
输送带火灾发生的原因很多,归纳起来主要有输送带摩擦、电器故障和电焊火花等几个方面。
1.输送带摩擦
输送带摩擦生热是矿井输送带火灾发生的主要原因。据统计,原苏联因摩擦引起的输送带火灾事故占输送带火灾总数的80%;我国发生的输送带火灾,大多数也是由摩擦造成的。输送带摩擦又可以分为输送带在滚筒上的打滑和输送带在运行中与其他物件的摩擦两种情况。
(1)输送带在滚筒上的打滑
带式输送机在正常运转的情况下,输送带相对滚筒表面的滑差率一般不超过2%,如果出现输送带打滑,则说明输送带与滚筒之间存在着较大的相对滑动,摩擦放出的热量将导致输送带温度升高。
研究表明,输送带在主滚筒上的打滑直接引起输送带有焰燃烧的可能是性很小。平顶山、义马、徐州等矿区曾分别在井下带式输送机上对普通输送带做过打滑试验,直到输送带被磨断,都未发生输送带的有焰燃烧。日本在进行11次输送带打滑模拟试验,滚筒表面温度超过输送带着火温度(310~350 ℃)达370 ℃,均未着火。这是因为输送带与滚筒之问是紧密接触,空气极少,在缺氧状态下不可能引燃送带,只是输送带与滚筒离合处飞溅出火星。实践证明,大多数输送带火灾都是由于输送带在主滚筒上打滑引起,以间接方式引燃输送带。输送带全打滑时,会有灼热的输送带剥离片和粉未向外飞散,火星极易引燃它们。此外,作为运煤的输送带,除机油或润滑油易被火星引燃外,在输送带上和主滚筒附近有煤尘存在,煤尘的点燃温度为 650~990 ℃,也可能被火星点燃,它们的燃烧都能引燃输送带而造成输送带火灾。1988年9月24曰,河北峰峰薛村矿三水平新五各盘区集中输送带输送机上山,因输送带与主滚筒摩擦引起火灾,造成13人死亡。
(2)输送带与其他物件的摩擦
运行的输送带与输送机架子、卡死的托辊以及输送带下面的浮煤、木材等之间的摩擦在供氧充分,摩擦发热的温度达到或超过浮煤、木材(点燃温度为280~300 ℃)、输送带等的着火温度时,就会发生火灾。
2.电器事故
除了摩擦,电器故障也是引起输送带火灾的一个重要原因。电机超负荷,液压联轴节易熔阀失灵以及电缆、开关短路等都可以引起输送带火灾。
3.其他原因
其他原因也能够引发输送带火灾,如煤巷冒顶或巷道中堆积的浮煤自然发火、电焊火花或其他明火引燃输送带等。
输送带火灾防治
矿井输送带火灾与他火灾一样,应该采取预防为主、防治结合的方针。《煤矿安全规程》对输送带火灾事故的预防也提出了相应的规定。总结目前国内外的研究现状,在输送带火灾事故的预防工作中主要应做到以下几点:
1.安设消防水管并配置充足的消防器材
带式输送机巷必须铺设消防水管,并保证足够的水压和水量。每隔50m设1个三通,每台带式机机头应备有长度不小于25m的消防水管,一旦有火情时,立刻与三通接上,用水灭火。另外,每台带式输送机机头附近还应备有足够数量的其他消防器材(砂子、黄土和灭火器等),平时对这些器材必须认真维护,以保证在发生火灾时能正常使用。
2.减少输送带巷的火灾荷载
主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内,必须采用如料石、砌碹、金属支架或混凝土等不燃性材料支护,而且平时注意清理带式机周围的可燃物。
3.带式输送机应使用阻燃输送带
要严格加强对输送带阻燃的测试,杜绝不合格阻燃输送带的使用,从材质上提高输送带的难燃程度和耐磨程度,要选用阻燃性能好、烟和毒气生成量少的材料制成的输送带,以达到安全生产的目的。
4.采取措施防止输送带打滑和跑偏
巷道冒顶、煤炭含水等很容易造成输送带打滑和跑偏,可以在带式输送机上安装输送带打滑检测器等防装置来进行预防,一旦输送带打滑,该装置就会发出指令,使得带式输送机自动停机并发出报警,可避免输送带摩擦所引发的火灾。
此外,还可以安装矿用带式输送机自动张紧装置,它能够动态地实时调节输送带的张力,保证驱动滚筒和输送带随时具有合适的摩擦力,既避免了输送带打滑,又防止输送带出现过大的张力,可以满足输送带在各种状态下对张力的不同要求,从而保证带式输送机正常运行。
5.建立独立的通风系统
为了最大限度地限制灾害范围,防止有害气体蔓延,建立输送带巷独立通风系统是一条有效途径。此外,独立的输送带巷通风系统可降低煤仓、溜煤眼放空时对通风系统的影响,增加了通风系统的稳定性,对防治采空区瓦斯涌出和煤层自然发火有重要意义。
6.完善防排烟系统
开启风门使风流短路是救灾工作中经常使用的措施。概括起来主要有两个方面:一是在进风侧打开风门使进风流短路,就能控制发火巷道的进风量,从而控制火势,但是这种方法容易导致输送带火灾向富燃料燃烧转化,救灾中需格外小心;二是在打开离火源最近下风侧风门使回风流短路,使燃烧产生的烟气从缩短排烟路径经联络巷直接排到回风巷中,避免灾害波及更大的范围。
在某些有条件的矿井或重要采区,可设置远近自动风门,建立完整的防排烟系统。在输送带燃烧产生大量烟气时,可以通过启动自动控制风门来调烟气的流动,从而控制火势的进一步扩大。
7.建立火灾自动报警和喷淋联动系统
原美国矿业局所做的输送带火灾实验表明:典型的输送带火灾发展一般分为阴燃、明火和火焰蔓延3个阶段。在一定的风速范围内,输送带火灾的发展速率在阴燃和明火阶段与风速呈线性关系,在火焰蔓延阶与风速呈二次函数关系,两者都是随风速的增大而增大。所以,自动报警装置应该在火灾尚未发展到火焰蔓延阶段启动,这就要求输送带火灾的自动报警装置具有相当的可靠性。以往的一些报警系统利用CO、光和烟雾等至少两种指标综合预测火灾的发生。利用可靠的报警装置还可以减少由于输送带长度过长而给管理工作带来的困难和不便。如果报警装置在阴燃或者明火阶段就发出报警,就能抓住时机将火灾扑灭于初始阶段,也就不会酿成重大事故。
某矿用带式输送机自动灭火装置。该类系统一般由火灾信号监测传感器、控制仪、灭火剂喷洒机构3部分组成。火灾信号监测传感器主要分为温度传感器、紫外线火焰探测器、声光报警器、一氧化碳传感器、速差传感器等,这些传感器都能够对火灾初期所反映出来的特征,如烟、光、气体、温度等进行感应,并将信号进行筛选和判断:当某一传感器达到响应阈值,并持续一定时问时,就会通过计算机控制系统发出预警信号,但并不启动喷淋系统,只是警告管理管理人员进行故障处理,同时显示盘上显示预警值,而当有两种传感器发出火灾报警时,喷淋系统就会自动启动,通过灭火剂喷洒机构喷出相应的灭火材料(主要是水、泡沫或干粉等),掐火灾扑灭于萌芽之中。
8.加强带式输送机的日常管理
在煤矿的日常管理中,应切实加强带式输送机管理人员的安全教育,增强其责任意识。管理人员要密切监视带式输送机运行状况,以便及时发现和处理各种故障及事故隐患,并防止任何外在火源引燃输送带。一旦发生火灾,最早发现的人员应在第一时间内通知矿井调度人员和主管领导,以便及时疏散相关区域的工作人员,并采取积极有效的措施进行扑救工作。