高硫金属矿床内因火灾及其灭 火措施.pdf

2 0 0 2 耳4对 矿 业安 全 与环保 第2 9 卷第2 期 邬 长福 南方瑶空 学院． 王 工 西 赣 州 3 4 1 0 0 0 摘要 分析 了我 国垒属矿山高硫矿床 内冒火灾的起西及危害， 对 内园火灾防灭又措 施进行了 探讨 关键词 高硫矿庶 ； 内因火灾； 灭火措施 中图分类号 T D 7 5 2 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 4 4 9 5 2 0 0 2 0 20 0 2 1 0 2 内困火灾是硫化矿 山的主要灾害之一。 据统计 ， 我 国约有 2 0 ％ ～3 0 ％ 的硫 铁矿 ． 5 ％ ～1 0 ％的有色 金属或多金属硫化矿 具有内因火灾危害， 江西铜业 公 司的东 乡铜矿和武山铜矿 ． 铜陵有色金属公 司的 铜官山铜矿 、 德保硫铁矿 ， 大厂矿务局的铜坑锡矿及 向山铁矿等都是典型的内因火灾矿山 内因火灾使 大量的有用矿物资源遭受损失 ， 恶化井下劳动条件， 有时还会造成人身伤亡事故。 1 金属矿 山内因火灾矿床的特征 我国发生过 内因火灾的金属矿床 ， 一般具有如 下特征 1 煤系沉积硫化矿床的矿岩大多具有 自燃特 性 ， 如永福硫铁矿 、 来宾硫铁矿、 靖西硫铁矿等。 2 矿体出露或靠近地表的热液成矿矿床， 如矿 体 明显被 氧化成氧化带 铁 帽J 、 次生带 的硫化矿床 的矿岩 ， 大多具 有 自燃特性 ， 如铜 陵松树 矿 、 东乡铜 矿、 武山铜矿及向山铁矿等。 3 项盘岩层属于含炭沉积岩并具有黄铁矿矿 化或有黄铁矿共生的岩层具有 自燃特性 ， 如湘潭锰 矿 、 大厂铜坑锡矿等。 4 内困火灾首 先发生在 断层 、 破碎带 ． 如凡 1 3 铅锌矿、 大厂铜坑锡矿等。 5 有单质 炭存在 ， 黄铁矿含量 在 2 ％ 上 ， 一 般有 自然发火的危险。 6 黄铁矿被氧化而转变成无定形的胶状黄铁 矿 的矿岩具有 自燃特性。 7 矿岩有 自燃特性， 如用崩落采矿法开采大多 出现 内困火灾。 8 钙镁碳酸盐类能抑制硫化矿岩的自燃 ， 在已 发生 内因火灾的矿山． 钙镁碳酸盐类较多的矿带很 收稿 日期 2 0 0 1 0 92 0 作 者简介 邬长福 ， 男 副教授 ， 主任 现从事安全 与环境 工程碍研和教学 工忙 难出现 自燃火灾。 2 高硫矿床 自燃火灾的起 因 硫化矿石 的氧化发热是其 自燃的主要原因。 在常温及有水分的条件下 ， 硫铁矿的氧化反应 为 2 F e S 2 7 O2 2 H2 O 2 F e S O42 H2 S O4 ． △H 一2 5 7 6 k 1 在常温比较干燥的条件下， 硫铁矿的氧化反应为 s 2 F e S S O 2 ． △H 一1 O 垃 2 k J 2 F e 十7 o 2 一F S n 3 S O ， △H一1 1 8 0 ． 7 k 1 氧化反应生成的硫酸亚铁 ． 在酸性不强的水溶液 中遇到游离氧时不稳定， 变为硫酸铁和氢氧化铁。 1 2 F e 6 H 2 O 4 F e 2． S 0 4 十 4 F e O H 3 上述反应生成的硫酸、 硫酸铁又起氧化剂的作用 ． 促使硫化矿石进一步氧化 RSH S O , 一 趣S十R S 0 4 2 RS2 F e 2 S 3 2 地03 一 2 R S 0 4 十4 F e S n 十2 H 2 S 式中R 表示某种金属。 硫化矿石在温度高于2 0 0 3 0 0 oC 的条件下， 生成 三氧化二铁和二氧化硫 4 F e s 2 1 I O一2 F O3 8 s { ， AH 一3 3 7 1 ． 2 k J 以上氧化反应均为放热反应 ， 在通风不 良的情况 下 ， 热量得不到散发 ， 当温度超过 2 3 0 o C时， 硫化矿石 氧化生成大量的二氧化硫气体 ， 放出大量 的热 ， 矿石 自然发火 ， 形成内困火灾。 3火灾的危害 1 内固火灾产生的大量有毒有害气体 ． 并使矿 岩和空气温度升高， 恶化作业环境 2 内困火灾使矿井空气成分发生变化 ， 由于温 度升高而产生的火风压可使风流方 向逆转 ． 导致通风 系统紊乱， 使通过矿井的总风量增加或减少。 21 维普资讯 2 0 0 2 年4月 矿 业安 全 与环 保 第2 9 卷第2 期 I 3 由于高硫矿石被燃烧 ， 矿石变成粉末状 ． 这 种 高温矿岩扳一旦冲 下采场 ， 将对井下作业人 员生 命安全掏成威胁。 I 4 J 自燃火灾带来一定的资源损失 ， 一方面是有 用矿石被烧掉 ， 一 面是处理不 了的火区被延迟 回采 ． 增大 r 矿石的损失率。 4 高硫矿床防灭火措施 4 ． 1 正确选择开拓系统 】 在确定开拓方法 、 提送方式 、 井筒数量 和布 置时， 应尽量采用多井简分 散布置 ， 应优先采用无轨 斜坡道或斜井的联合开拓形式 ， 尽可能实行分 区通 风 { 2 J 采用脉外巷道 方式进行开拓和采准 ， 尽量少 留矿柱 3 采用后退式回采， 力求缩短采准巷道的维护 时问 4 ． 2 正确选择采矿方法 对高硫矿床 ， 采矿方法选择正确与 ． 在很大程 度上决定着防灭火工作的成败。 采用水矿充填 、 胶结 充填或 干式充填是一种可靠的防灭 火采矿方法 。 切 忌采用留矿法和大量崩落的采矿方法。 对矿石品位 不高而需采用分段崩落法时， 只要采取有效的防灭 火措施 ， 一次崩落的矿石不多 ． 出矿 时间短 、 坑木消 耗少． 也可 做到安全生产 实践汪明， 在一个采区内， 如果做到迅速 回采 、 及时放顶或及时充填 ， 采空区尽量减少矿石和支架 木材损失 ， 采完后立即封闭 ， 则内因火灾可 以大为减 少 ， 甚至杜绝。 4 ． 3 合理选择通风系统 内因火灾往往发生在通风系统紊乱、 漏风严重 的矿井里 。 因此选择台理的通风系统及严格通风管 理制度对预防内因火灾十分重要。 1 有 自然发火危险的矿 山， 为防止大量风流漏 人采空 区引起火灾 ， 应尽量采用多级机站或压抽 混 合式通风方式。 I 2 每一生产阶段应设置独立回风道或各作业 区应采用独立风流并联通风 ． 以便调节和控制风流 ． 隔绝火区。 3 J 正确选定辅助通 风机 、 风窗 、 风 门和密 闭等 通风构筑物 的设置地点， 安设地点应选在地压小 、 巷 道四周无裂缝 和风压小处。 在安装通风设施时 ． 应特 别注意对防火是否有利。 4 ． 4 密闭采空区和局部充填处理 密闭与充填是及 时将可能发生 自燃 的地区封 闭 ， 隔绝空气进 入， 以防止氧化 。 列于矿拄的裂缝 ． 一 般用泥浆堵塞两端入 口。 而对于采空区． 除了堵塞裂 缝外． 还要在通达采空区的巷道 口建立防火墙 用防 火墙封闭采 区后 ， 要经常进行检查和观测 ． 若发现封 闭区内有 自燃征兆 ， 应进行灌浆处理。 4 ． 5 用灌浆方法防灭火 灌浆是阻止矿石氧化 、 自热、 自燃的一种可靠手 段 ， 也是大多具有 自燃发火危险的硫化矿山广泛用 来预防和消灭矿井火灾的一种有效方法 该法通常 使用黄泥灌浆， 即将水、 黄土、 砂子以适当比例混合， 制成泥浆 ， 借助 自然压差或泥浆泵的压力． 通过输浆 管道或炮孔灌注 到火 区或采空 区． 泥浆在脱水过程 中． 可 以降低火区温度 ， 使其逐渐冷却 ， 最终熄 灭火 源。 泥浆沉积覆盖矿石 ， 隔绝空气 ． 阻止矿石氧他 ， 因 而达到预 防和消灭火灾的 目的。 求乡铜矿 、 武山铜 矿 、 向山铁 矿等金属 高硫矿 山均采用过黄泥灌浆灭 火 ， 灭火效果较好 。 参考文献 [ 1 ]苴德志 向山铁矿 自 燃 火宠厦其灭 K措施[ J ] 工业安 垒与防尘 ， 1 9 8 7 3 J 【 2 】杨昌裕 ．雄黄矿开采 中起愿西与防止措施f J l 工业安 垒与防尘 ， 1 9 8 7 】 】 【 3 ]韩周礼 ．矿 山灾害的预 防与l赴理[ M】 武汉 安垒-7 ． 强 究院． 1 9 8 8 【 4 】宋学义 、硫化矿 岩 自燃机理 的研 囊【 c 1 出j 基 地 、 当鹱者 不详 蛊属矿 山通风 与安生学术台议} 1 9 8 9 [ 5 】王西山 ．铜 山铜矿舍而矿体开呆 自燃发火治理措施 [ J 】 有色叠属安垒卫生， 1 9 9 5 3 1 f 责任编辑 熊云威 矿业安全与环保 发表的两篇论文获奖 2 0 0 2年 1 月 3 0日，重庆市新闻出版局 、重庆市科委在重庆金都宾馆召开了 1 9 9 9 2 0 0 0年优稿评比总结 会 全市共有 1 1 6家期 参加了考评 ， 共表彰了 7 8篇一等好稿 、 1 3 6篇二等好稿 、 1 6 1 篇三等好稿 。 在本刊推荐的 论文中有 2篇获奖． 其中 “ 煤吸附瓦斯过程的研究” 【 作者 张力 ， 何学秋 ， 聂百胜 获得好稿二等奖 ， “ 溴 一锑 一水 台硼酸锌多元复配阻燃剂的阻燃效应” 作者 张化廷 ， 杨兰 获得好稿三等奖 熊云威 供稿 2 2 维普资讯