地下矿内因火灾防治设计(design of underground mine fire control)

预防与治理地下矿因矿岩氧化、自燃至发火灾害的地下采矿工程设计。开采有自燃发火倾向的硫化矿石或崩落含碳含硫较高的围岩，当条件适宜时能够氧化自热、自燃，形成地下矿内因火灾。火灾的发生，不仅破坏了正常生产作业、造成有用矿物的大量损失，并且严重危及人员设备的安全。中国铜官山和武山铜矿、西林铅锌矿、向山和潭山硫铁矿、湘潭锰矿、大厂铜坑锡矿等均属内因火灾矿山。地下矿进行开采时，应根据矿山的特点，采取有效预防措施，消除内因火灾条件和进行综合治理，方能取得良好的防灭火效果。其设计内容依不同设计阶段而异。

(1)可行性研究阶段。收集资料，研究判别矿体自燃发火的可能性；提出矿岩发火倾向研究用的采样和试验要求；对采矿方法和开拓、采准、通风系统须采取的防灭火措施进行论证。

(2)初步设计阶段。根据经过审查的《矿岩发火倾向试验报告》，编制矿山防灭火设计。包括矿山防灭火设计依据；选择采矿方法的防火论证；开拓采准布置及通风设计中的防灭火措施；灌浆灌液等防火设计；火灾发生时的救护工作；火区开采中防自爆、毒气和高温矿尘等危害措施；火区监测、工业卫生、设置矿山防灭火试验室和组建矿山救护队等。

(3)施工图设计阶段。按需要编制灌浆灌液设施的施工图。采用均压通风防灭火时，拟定灭火方案，设计密闭、堵塞工程，以隔离封闭火区；设置调节风窗，或在火区回风一侧设局扇调压室，以消除矿山主扇对火区或采空区形成的负压，堵死漏风点；重新计算通风网路等。

自燃发火可能性的判别     根据地质资料、岩矿鉴定和矿物工艺学研究报告，用类比法进行判别。当具有下列条件或现象存在时，则可判定有自燃发火的可能：(1)磁黄铁矿型矿床；矿化矿床有气化次生富集带；围岩为炭质页岩或煤系岩层又含黄铁矿；成矿的构造破坏发育，有构成矿岩预氧化的条件；有较大流水带或有老窿等。(2)发现有胶黄铁矿、白铁矿、单质硫可能为首燃物的硫铁矿氧化产物。(3)矿石有明显的氧化结块性，在坑内有异常的自热区段；发现硫酸盐、水绿矾等自氧化产物；矿石在地面堆存，有明显升温甚至冒烟自燃、废石堆中黄铁矿有冒烟等现象。

内因火灾防治     从研究内因火灾发火机理着手，针对酿成火灾的必要条件，采取限制可燃物自热、消除聚热条件、减少首燃物的产生、积聚和隔绝供氧等综合治理。是防治矿山内因火灾的有效方法。综合治理包括地下采矿技术措施和地表灌注浆液。

地下采矿技术措施     主要有：(1)选择合理的采矿方法。常用水砂或尾砂充填和胶结充填采矿法，进行采空区充填；当围岩能自燃时，不宜采用崩落法、留矿法、大量崩矿的阶段空场法和有大量坑木损失的分层、壁式崩落采矿法；当矿石价值不高时，可采用空场法和分段崩落法。(2)开拓采准布置方式，要适于火区开采需要。一般采用盘区布置、多井筒分散布置，优先采用斜井和无轨斜坡道开拓，井巷工程尽可能布置在不燃岩层中。留有足够的安全出口，适应各种火灾条件下的撤退路线。(3)推行集中强化开采。缩短回采周期，控制一次崩矿量，争取在矿石发火前结束采场回采，以避免或减少火灾发生。(4)完善通风系统和采用均压通风，矿石或围岩自燃较严重时，通常采用压入式、压抽混合式通风，或尽量采用分区通风，以减少漏风，并便于控制和改变风流。(5)封闭可能发生自燃的采空区出入口，隔绝漏风。

地表灌注浆液     用浆液封闭隔离可能自燃的采空区、崩落区，是预防内因火灾的可靠手段。通常以亚粘土、亚砂土或细磨页岩、电厂粉煤灰等制成浆液，用泥浆泵，通过钻孔(或管道)将泥浆灌注到可能发火区段。

阻化剂是防止矿石氧化的化学制剂，适用于缺水，少黄土地区坑内防灭火的矿山。一般将阻化剂灌注到采空区、崩落区、矿柱裂隙等易于自燃的区段，粘附于矿(岩)的表面，构成液膜，以阻止矿岩氧化，降低矿岩的氧化能力，起到防灭火作用。选用的阻化剂，应无毒、价廉、易于制备、用量少、见效快。常用的阻化剂有氯化钙、氯化镁、钙镁合剂、熟石灰、卤粉、硅酸钠、磷酸盐等无机物。碱性制浆废液有炼镁废液、石油副产品碱乳浊液等。