地下采矿的火灾或爆炸风险(fire or explosion risks)

1 引言

2023年5月9日，河南大有能源股份有限公司所属的耿村煤矿13采区出现高温火点，5月10日凌晨火情突然扩大，导致现场5名工人失联。

尽管现代矿山使用了先进的技术以及执行了严格的管理措施, 但对于地下采矿工程，顶板冒落、冲击地压(岩爆和煤爆)、地下突水、机械失灵、意外爆炸和火灾等不确定因素仍然伴随着整个采矿进程, 威胁着矿工的生命。在上述这些因素中发生意外爆炸和火灾虽然是最小概率事件，但一旦发生即是最致命的。如同飞机坠毁一样，一旦发生，就有可能造成灾难性的生命和财产损失，严重情况下使矿藏暂时或永久地失去作用。

一个事故的发生是由多种因素造成的。从内因上看, 采矿工程本来就是危险性极高的职业，客观地来讲, 无论采取多么健全的安全措施, 事故总是要发生的, 我们要做的就是尽量降低事故的发生概率; 从外因上看, 矿山企业的安全管理制度和操作工人的安全意识是控制事故发生的主要因素。本文仅从纯技术的角度讨论了造成地下矿山火灾或爆炸的成因和风险类型，不涉及具体矿山的安全管理状态。

2 火灾或爆炸诱因

如上所述，地下矿山发生的爆炸或火灾的风险相对较低，尤其是地下金属矿比煤矿发生的概率更低，不过在金属矿前两年也曾发生了两起严重的火灾/爆炸事故：一个发生在2021年1月10日山东栖霞金矿，造成11人遇难，另一个发生在2021年2月17日招远金矿，造成6人遇难。因此在地下矿上运行过程中必须意识到火灾或爆炸的风险。

高温火点可能是由几个方面造成的：首先是现代材料种类越来越多，从树脂和塑料到液体燃料和液压油都有; 其次是机械化程度越来越高，其中许多机器涉及易燃液体和材料，在过热时可能产生有毒烟雾, 进而诱发火灾或爆炸。且不说安全管理制度的执行, 做任何事情都会有得有失，技术的进步有时会产生一些意想不到的副作用。

3 燃料来源

形成火灾的三要素: 燃料(Fuel), 热(Heat)和氧气(Oxygen). 火灾或爆炸的发生首先必须有燃料来源. 地下金属矿的燃料来源包括天然气(自然产生的和引进的)、柴油或汽油、发动机的冷却剂、润滑油、液压油、硫化物粉尘、化学品、炸药、塑料、木材、纸张和其他含碳物质，如垃圾和废物。尽管地下金属矿的主要采矿手段是爆破, 但由炸药直接引起的火灾或爆炸事故还是很少见的. 现代地下采矿引入了先进的机械设备, 而这些设备的正常运作都需要各种各样的液体油来驱动, 这是火灾或爆炸的潜在危险因素.

4 点火源

如果没有点火源,即使有燃料来源也形不成火灾. 尽管地下矿山开采都设有完整的通风系统, 但与露天开采相比, 通风仍然不通畅, 因而会产生一些潜在的火源. 典型的点火源包括摩擦起火、电气设备、自燃、明火、维修活动（例如切割和焊接）、工作产生的热表面、化学反应、静电和违禁品。着重说一下吸烟, 在地下金属矿和一些低瓦斯的煤矿, 因为采矿过程本身就是通过爆破进行的, 所以只要不与周围的可燃材料相接触，吸烟一般情况下不会产生火灾，当然现代矿山管理制度似乎不允许在井下吸烟。前几天，一位省领导到一个地下金属矿山视察工作，发现有工人在井下抽烟，结果令矿山整改。

5 危险区域

危险或有潜在危险的区域包括车间、地下加油站、仓库、地下作业区、密闭空间、炸药库、发动机库、实验室、配电室、喷漆间、破碎和装卸设施等。

6 控制措施

在制定管理火灾或爆炸风险的控制措施时，必须考虑这些问题:

(1) 潜在的易燃、可燃和爆炸物质和材料的来源

(2) 潜在的火源

(3) 有可能发生火灾或爆炸，迅速蔓延到矿区的其他地方

(4) 潜在的燃点低于61摄氏度的易燃品

(5) 管理和控制可燃液体的运输和储存的安排

(6) 防止火灾的应急预案，包括早期发现和扑灭火灾的安排

(7) 灭火设备

(8) 地下矿井中挥发性或危险性物质的管理和控制安排

(9) 进行高温作业时应采用的程序