某矿井巷道火灾风险定量研究*

李小菊　朱杰　代君雨　宋云龙

（四川师范大学，四川省高校公共火灾防控技术重点实验室　成都610101）



某矿井巷道火灾风险定量研究*

李小菊朱杰代君雨宋云龙

（四川师范大学，四川省高校公共火灾防控技术重点实验室成都610101）

摘要对巷道火灾开展定量研究，能更好地制定具有较强针对性的巷道火灾预防及防治措施。以某煤矿矿井为研究对象，结合其安全现状对矿井巷道进行分类，分析巷道火灾事故的诱发因素，在此基础上应用火灾风险指数法对其进行火灾可能性评价，最后结合模糊综合评价法对该矿井巷道火灾风险性进行分析，提出相应的预防措施及建议，为矿井巷道火灾现场扑救及火灾综合防治提供参考。

关键词矿井巷道火灾风险模糊综合评价指标权重

Quantitative Study of Typical Mine Tunnel Fire Risk

LI Xiaoju ZHU Jie DAI Junyu SONG Yunlong
（Sichuan Normal University，Key Laboratory of Fire Prevention and Control Technology，Sichuan Province Chengdu 610101）

Abstract Quantitative research on tunnel fire can better develop strong sector－specific tunnel fire prevention and control measures．In this paper，a coal mine in Sichuan as the object of study，firstly in accordance with its safety condition the mine roadway is classified and tunnel fire accident contributing factors are analyzed；on the basis，the fire risk index method is used to assess the fire potential；eventually combined with fuzzy comprehensive evaluation method analysis，the mine fire risk is analyzed and some corresponding preventive measures and recommendations are put forward，which provides refer-ences for comprehensive control method of mine fire extinguishing．

Key Words mine tunnels fire risk fuzzy comprehensive assessment index weight

0　引言

矿井巷道属于受限空间，一旦发生火灾，形成有毒、有害气体，且易引起瓦斯、煤尘爆炸，导致重大人员伤亡及财产损失［1－2］。为控制和降低矿井火灾造成的影响，更好地制定具有较强针对性的火灾防治措施，进行巷道火灾风险定量研究具有重要意义。

针对矿井火灾，国内外学者就其火灾原因、防治措施及烟流运动分析等开展了大量研究［3－5］。但这些研究主要集中在矿井火灾的定性研究方面，针对矿井典型巷道火灾的定量研究鲜有报道。

本文以四川某煤矿矿井为研究对象，结合其安全现状对矿井巷道进行分类，分析巷道火灾事故诱发因素，在此基础上应用火灾风险指数法进行火灾可能性评价，最后结合模糊综合评价法对该矿井巷道火灾风险性进行分析，并对火灾危险性较大的巷道提出预防措施及建议。

1某矿井巷道火灾可能性分析

1．1典型巷道形式

该矿煤层条件较好，煤类为1／3焦煤，煤层倾角＜25°，属低瓦斯矿井，煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类，属自燃煤层，有煤尘爆炸危险，井田地质构造复杂程度属简单类型；煤层赋存相对较稳定，为近水平、薄～中厚煤层；矿井地温正常，无冲击地压；矿井水文地质条件属顶、底板裂隙水直接或间接充水为主的简单类型；工程地质条件属于层状岩类为主的简单类型；开采规模为3．00 Mt／a，采用立斜井开拓方式。结合实际生产现状按空间位置将其巷道分为竖直、倾斜及水平3种形式，见表1及图1。

表1矿井巷道的主要形式

图1矿井巷道布置示意

1．2巷道火灾可能性分析

根据调研，该巷道中可燃物主要有坑木、竹芭等竹木材料，各种设备的润滑油、变压器油、液压油等，电线、电气设备绝缘及皮带运输机等机械设备所用的橡胶、塑料制品、风筒布，布头等擦拭材料，瓦斯气体等。主要热源有：皮带与托辊摩擦、设备运转时冲击或摩擦产生的热；电流短路、电气设备超载运转、电泡和电炉放热，瓦斯、煤尘爆炸等。巷道属于受限空间，热量较易聚集，且煤矿中瓦斯在O2体积分数为12%的空气中将失去爆炸性，这些都极易导致巷道火灾发生［3－6］。

在前人研究的基础上，结合火灾易发性参考分值表，以人们公认的频率作为火灾发生频率值，建立矿井典型巷道火灾影响因素的评价标准，参考相关专家意见及安全技术人员评分对各影响因素确定一定的分值，对其火灾可能性进行分析（表2～表4）。

表2竖直巷道火灾可能性

表3矿井水平巷道火灾可能性

表4倾斜巷道火灾可能性评价

通过分析得出：该矿井竖直巷道火灾发生可能性的分值为1，可能性级别为几乎不发生；水平巷道火灾发生的可能性分值为1 050，可能性级别为容易发生；倾斜巷道火灾发生可能性分值为5 600，可能性级别为非常容易。该矿井巷道中倾斜巷道火灾发生的可能性较竖直和水平巷道大，原因是倾斜巷道中存在大量的可燃物及引火源，且通风条件难以控制，易造成风流紊乱扩大火灾形势。

2矿井巷道火灾风险模糊综合评价

2．1模糊综合评价指标建立

分析该矿井火灾的特点和发生条件，结合国内外现有矿井火灾评价指标体系，建立该矿井巷道火灾安全评价指标体系见表5［7－8］。

表5典型矿井巷道火灾评价指标体系

2．2判断矩阵构建及权重求解

应用层次分析并参考九值评判标度表（表6）构建判断矩阵，再应用方根法对指标权重进行求解［8］，其中水平巷道结果见表7、表8。

表6九值评判标度

2．2．1水平巷道

表7一级评价指标判断矩阵

表8二级评价指标判断矩阵

经计算得：一级权向量A＝（0．52，0．09，0．39）；二级权向量A1＝（0．01，0．07，0．33，0．14，0．45），A2＝（0．23，0．57，0．20），A3＝（0．25，0．75）。

由模糊综合评价法构成一级评价因素矩阵R，并得出综合权重B，再结合专家评分得出水平巷道最后综合分值，如表9所示。

表9综合评分

2．2．2竖直巷道

同理计算得竖直巷道一级及二级权向量如下：

一级权向量A＝（1／3，1／3，1／3）；二级权向量A1＝（0．162，0．480，0．18，0．074，0．104），A2＝（0．57，0．23，0．20），A3＝（0．63，0．37）。一级评价因素矩阵R，综合权重B：

结合专家评分得出最后综合分值如表10所示。

表10综合评分

2．2．3倾斜巷道

同理计算得倾斜巷道一级及二级权向量如下：

一级权向量A＝（1／3，1／3，1／3）；二级权向量A1＝（0．08，0．05，0．23，0．62，0．02），A2＝（0．24，0．67，0．09），A3＝（0．43，0．57）。一级评价因素矩阵R，综合权重B：

结合专家评分得出最后综合分值如表11所示。

表11综合评分

由上表可知，水平巷道火灾危险性得分68．88，竖直巷道得分为71．05，倾斜巷道得分为43．30，可见该矿井倾斜巷道火灾危险性最大。

3　结论

（1）该矿井倾斜巷道中由于存在大量的可燃物和引火源，且热量较水平巷道及竖直巷道容易聚集，因此发生火灾的可能性较大，在平时的维护管理中应着重加强投入。

（2）水平巷道中主要发生的是外因火灾，主要影响因素是电气设备、通风状况及管理水平；竖直巷道中主要发生的是内因火灾，主要影响因素是开拓开采条件、存在明火及救灾系统；倾斜巷道中主要发生的是外因火灾，主要影响因素是通风状况、电气设备起火及管理水平。

（3）着重加强对倾斜巷道的维护和管理，加强电气设备的维护及检修，对通风条件及管理水平进行改善，根据实际情况增加、更换新型救灾系统及开拓开采设备。

（4）不同矿井巷道火灾风险性不同，所采取的处理措施及控制措施也各不相同，针对不同巷道不同着火部位应及时采取针对性措施。

参考文献

［1］董建云．浅析煤矿火灾的危害及防治预防措施［J］．中国煤炭，2008，32（11）：55－58．

［2］褚燕燕，蒋仲安．矿井巷道火灾烟气运动模拟研究．［J］．矿业安全与环保，2007，34（5）：13－15．

［3］刘永立，杨虎．煤矿火灾应急救援演练虚拟现实系统研究．［J］．矿业安全与环保，2013，40（6）：22－25．

［4］林龙沅，陈海焱．多参数耦合条件下矿井火灾数值研究［J］．现代矿业，2011，8（8）：35－37．

［5］谭艳春，张人伟．模糊综合评价在矿井内因火灾评价中的应用［J］．中国安全生产科学技术，2010，6（5）：114－117．

［6］戚宜欣．矿井火灾烟流温度场及浓度场的数值模拟［J］．西安矿业学院学报，1994（1）：26－34．

［7］张兴凯．矿井火灾风险指数评价法［J］．安全与环境学报，2006，6（4）：89－92．

［8］Ueng T H．Analysis of mine ventilation netwoks using nonlinearPro gramming techniques［J］．International Journal of Mining Enginering，1984（2）：245－252．

收稿日期：（2014－12－15）

通讯作者朱杰，女，1979年生，教授，博士，主要从事建筑火灾、交通工具火灾防治技术方面的研究，尤其是火灾烟气控制理论及技术应用。

作者简介李小菊，女，1988年生，硕士研究生，从事建筑火灾及交通工具火灾防治技术方面的研究。

*基金项目：国家自然科学基金（51446002），四川省教育厅重点项目（SCKCZY2011－ZD007）。