某礦井巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量研究*

李小菊　朱杰　代君雨　宋云龍

（四川師范大學(xué)，四川省高校公共火災(zāi)防控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　成都610101）

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某礦井巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量研究*

李小菊朱杰代君雨宋云龍

（四川師范大學(xué)，四川省高校公共火災(zāi)防控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成都610101）

摘要對(duì)巷道火災(zāi)開(kāi)展定量研究，能更好地制定具有較強(qiáng)針對(duì)性的巷道火災(zāi)預(yù)防及防治措施。以某煤礦礦井為研究對(duì)象，結(jié)合其安全現(xiàn)狀對(duì)礦井巷道進(jìn)行分類(lèi)，分析巷道火災(zāi)事故的誘發(fā)因素，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)其進(jìn)行火災(zāi)可能性評(píng)價(jià)，最后結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)該礦井巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的預(yù)防措施及建議，為礦井巷道火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)撲救及火災(zāi)綜合防治提供參考。

關(guān)鍵詞礦井巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)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

礦井巷道屬于受限空間，一旦發(fā)生火災(zāi)，形成有毒、有害氣體，且易引起瓦斯、煤塵爆炸，導(dǎo)致重大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失［1－2］。為控制和降低礦井火災(zāi)造成的影響，更好地制定具有較強(qiáng)針對(duì)性的火災(zāi)防治措施，進(jìn)行巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量研究具有重要意義。

針對(duì)礦井火災(zāi)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就其火災(zāi)原因、防治措施及煙流運(yùn)動(dòng)分析等開(kāi)展了大量研究［3－5］。但這些研究主要集中在礦井火災(zāi)的定性研究方面，針對(duì)礦井典型巷道火災(zāi)的定量研究鮮有報(bào)道。

本文以四川某煤礦礦井為研究對(duì)象，結(jié)合其安全現(xiàn)狀對(duì)礦井巷道進(jìn)行分類(lèi)，分析巷道火災(zāi)事故誘發(fā)因素，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法進(jìn)行火災(zāi)可能性評(píng)價(jià)，最后結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)該礦井巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行分析，并對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的巷道提出預(yù)防措施及建議。

1某礦井巷道火災(zāi)可能性分析

1．1典型巷道形式

該礦煤層條件較好，煤類(lèi)為1／3焦煤，煤層傾角＜25°，屬低瓦斯礦井，煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ類(lèi)，屬自燃煤層，有煤塵爆炸危險(xiǎn)，井田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類(lèi)型；煤層賦存相對(duì)較穩(wěn)定，為近水平、薄～中厚煤層；礦井地溫正常，無(wú)沖擊地壓；礦井水文地質(zhì)條件屬頂、底板裂隙水直接或間接充水為主的簡(jiǎn)單類(lèi)型；工程地質(zhì)條件屬于層狀巖類(lèi)為主的簡(jiǎn)單類(lèi)型；開(kāi)采規(guī)模為3．00 Mt／a，采用立斜井開(kāi)拓方式。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀按空間位置將其巷道分為豎直、傾斜及水平3種形式，見(jiàn)表1及圖1。

表1礦井巷道的主要形式

圖1礦井巷道布置示意

1．2巷道火災(zāi)可能性分析

根據(jù)調(diào)研，該巷道中可燃物主要有坑木、竹芭等竹木材料，各種設(shè)備的潤(rùn)滑油、變壓器油、液壓油等，電線、電氣設(shè)備絕緣及皮帶運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備所用的橡膠、塑料制品、風(fēng)筒布，布頭等擦拭材料，瓦斯氣體等。主要熱源有：皮帶與托輥摩擦、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沖擊或摩擦產(chǎn)生的熱；電流短路、電氣設(shè)備超載運(yùn)轉(zhuǎn)、電泡和電爐放熱，瓦斯、煤塵爆炸等。巷道屬于受限空間，熱量較易聚集，且煤礦中瓦斯在O2體積分?jǐn)?shù)為12%的空氣中將失去爆炸性，這些都極易導(dǎo)致巷道火災(zāi)發(fā)生［3－6］。

在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合火災(zāi)易發(fā)性參考分值表，以人們公認(rèn)的頻率作為火災(zāi)發(fā)生頻率值，建立礦井典型巷道火災(zāi)影響因素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，參考相關(guān)專家意見(jiàn)及安全技術(shù)人員評(píng)分對(duì)各影響因素確定一定的分值，對(duì)其火災(zāi)可能性進(jìn)行分析（表2～表4）。

表2豎直巷道火災(zāi)可能性

表3礦井水平巷道火災(zāi)可能性

表4傾斜巷道火災(zāi)可能性評(píng)價(jià)

通過(guò)分析得出：該礦井豎直巷道火災(zāi)發(fā)生可能性的分值為1，可能性級(jí)別為幾乎不發(fā)生；水平巷道火災(zāi)發(fā)生的可能性分值為1 050，可能性級(jí)別為容易發(fā)生；傾斜巷道火災(zāi)發(fā)生可能性分值為5 600，可能性級(jí)別為非常容易。該礦井巷道中傾斜巷道火災(zāi)發(fā)生的可能性較豎直和水平巷道大，原因是傾斜巷道中存在大量的可燃物及引火源，且通風(fēng)條件難以控制，易造成風(fēng)流紊亂擴(kuò)大火災(zāi)形勢(shì)。

2礦井巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)

2．1模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)建立

分析該礦井火災(zāi)的特點(diǎn)和發(fā)生條件，結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有礦井火災(zāi)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立該礦井巷道火災(zāi)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表5［7－8］。

表5典型礦井巷道火災(zāi)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2．2判斷矩陣構(gòu)建及權(quán)重求解

應(yīng)用層次分析并參考九值評(píng)判標(biāo)度表（表6）構(gòu)建判斷矩陣，再應(yīng)用方根法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行求解［8］，其中水平巷道結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

表6九值評(píng)判標(biāo)度

2．2．1水平巷道

表7一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣

表8二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣

經(jīng)計(jì)算得：一級(jí)權(quán)向量A＝（0．52，0．09，0．39）；二級(jí)權(quán)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）。

由模糊綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)成一級(jí)評(píng)價(jià)因素矩陣R，并得出綜合權(quán)重B，再結(jié)合專家評(píng)分得出水平巷道最后綜合分值，如表9所示。

表9綜合評(píng)分

2．2．2豎直巷道

同理計(jì)算得豎直巷道一級(jí)及二級(jí)權(quán)向量如下：

一級(jí)權(quán)向量A＝（1／3，1／3，1／3）；二級(jí)權(quán)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）。一級(jí)評(píng)價(jià)因素矩陣R，綜合權(quán)重B：

結(jié)合專家評(píng)分得出最后綜合分值如表10所示。

表10綜合評(píng)分

2．2．3傾斜巷道

同理計(jì)算得傾斜巷道一級(jí)及二級(jí)權(quán)向量如下：

一級(jí)權(quán)向量A＝（1／3，1／3，1／3）；二級(jí)權(quán)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）。一級(jí)評(píng)價(jià)因素矩陣R，綜合權(quán)重B：

結(jié)合專家評(píng)分得出最后綜合分值如表11所示。

表11綜合評(píng)分

由上表可知，水平巷道火災(zāi)危險(xiǎn)性得分68．88，豎直巷道得分為71．05，傾斜巷道得分為43．30，可見(jiàn)該礦井傾斜巷道火災(zāi)危險(xiǎn)性最大。

3　結(jié)論

（1）該礦井傾斜巷道中由于存在大量的可燃物和引火源，且熱量較水平巷道及豎直巷道容易聚集，因此發(fā)生火災(zāi)的可能性較大，在平時(shí)的維護(hù)管理中應(yīng)著重加強(qiáng)投入。

（2）水平巷道中主要發(fā)生的是外因火災(zāi)，主要影響因素是電氣設(shè)備、通風(fēng)狀況及管理水平；豎直巷道中主要發(fā)生的是內(nèi)因火災(zāi)，主要影響因素是開(kāi)拓開(kāi)采條件、存在明火及救災(zāi)系統(tǒng)；傾斜巷道中主要發(fā)生的是外因火災(zāi)，主要影響因素是通風(fēng)狀況、電氣設(shè)備起火及管理水平。

（3）著重加強(qiáng)對(duì)傾斜巷道的維護(hù)和管理，加強(qiáng)電氣設(shè)備的維護(hù)及檢修，對(duì)通風(fēng)條件及管理水平進(jìn)行改善，根據(jù)實(shí)際情況增加、更換新型救災(zāi)系統(tǒng)及開(kāi)拓開(kāi)采設(shè)備。

（4）不同礦井巷道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性不同，所采取的處理措施及控制措施也各不相同，針對(duì)不同巷道不同著火部位應(yīng)及時(shí)采取針對(duì)性措施。

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收稿日期：（2014－12－15）

通訊作者朱杰，女，1979年生，教授，博士，主要從事建筑火災(zāi)、交通工具火災(zāi)防治技術(shù)方面的研究，尤其是火災(zāi)煙氣控制理論及技術(shù)應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介李小菊，女，1988年生，碩士研究生，從事建筑火災(zāi)及交通工具火災(zāi)防治技術(shù)方面的研究。

*基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（51446002），四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目（SCKCZY2011－ZD007）。