火災和爆炸對礦工的安全和礦山的生產能力構成持續威脅。 礦山火災和爆炸傳統上被列為最具破壞性的工業災難。
XNUMX 世紀末，礦山火災和爆炸造成的人員傷亡和財產損失規模是其他工業部門無法比擬的。 然而，近幾十年來報告的礦山火災和爆炸事件的減少證明了在控制這些危害方面取得了明顯進展。
本文介紹了地下採礦的基本火災和爆炸危險以及將這些危險降至最低所需的保障措施。 有關露天礦的防火信息，請參見本網站的其他部分 百科全書 以及美國國家消防協會等組織頒布的標準（例如，NFPA 1996a）。
永久服務區
就其性質而言，永久服務區涉及某些危險活動，因此應採取特殊預防措施。 地下維修車間和相關設施是地下礦井中的一個特殊危險。
維修車間的移動設備經常被發現是火災的常見來源。 柴油動力採礦設備的火災通常是由高壓液壓管路洩漏引起的，高壓液壓管路會將高度易燃液體的熱霧噴到火源上，例如熱排氣歧管或渦輪增壓器 (Bickel 1987)。 此類設備上的火災會迅速蔓延。
地下礦井中使用的許多移動設備不僅包含燃料源（例如柴油和液壓系統），而且還包含點火源（例如柴油發動機和電氣設備）。 因此，該設備存在明顯的火災風險。 除此設備外，維修車間通常包含各種其他工具、材料和設備（例如，脫脂設備），這些在任何機械車間環境中都是危險的。
焊接和切割操作是礦山火災的主要原因。 預計此活動會在維護區域定期發生。 需要採取特殊的預防措施，以確保這些活動不會產生可能引發火災或爆炸的火源。 有關安全焊接實踐的防火和防爆信息可在本文檔的其他地方找到 百科全書 以及其他文件（例如，NFPA 1994a）。
應考慮使整個車間區域成為全封閉的防火結構。 這對於打算使用超過 6 個月的商店尤為重要。 如果這樣的安排是不可能的，那麼該區域應該由一個自動滅火系統來保護。 這對於煤礦尤為重要，因為在煤礦中，最大限度地減少任何潛在火源至關重要。
所有車間區域的另一個重要考慮因素是它們直接排放到回風口，從而限制任何火災燃燒產物的擴散。 NFPA 122 等文件明確概述了此類設施的要求， 地下金屬非金屬礦山火災防治標準, 和 NFPA 123, 地下煙煤礦山火災防治標準 (NFPA 1995a, 1995b)。
燃料艙和燃料儲存區
易燃和可燃液體的儲存、處理和使用對採礦業的所有部門都構成特殊的火災隱患。
在許多地下礦井中，移動設備通常是柴油動力的，很大一部分火災都與這些機器使用的燃料有關。 在煤礦中，煤、煤塵和甲烷的存在加劇了這些火災隱患。
易燃和可燃液體的儲存是一個特別重要的問題，因為這些材料比普通可燃物更容易點燃並且火勢傳播得更快。 在大多數非煤礦中，易燃和可燃液體通常都儲存在地下，數量有限。 在一些礦山中，柴油、潤滑油和油脂以及液壓油的主要儲存設施都在地下。 地下易燃和可燃液體儲存區火災的潛在嚴重性要求在儲存區的設計中格外小心，並實施和嚴格執行安全操作程序。
使用易燃和可燃液體的所有方面都存在具有挑戰性的防火問題，包括轉移到地下、儲存、分配和最終在設備中使用。 井下易燃易燃液體的危害及防護方法詳見本刊別處 百科全書 和 NFPA 標準（例如，NFPA 1995a、1995b、1996b）。
防火
地下礦井的火災和爆炸安全是基於防止火災和爆炸的一般原則。 通常，這涉及使用常識性消防安全技術，例如防止吸煙，以及提供內置防火措施以防止火勢蔓延，例如便攜式滅火器或早期火災探測系統。
礦山防火防爆措施一般分為三類：限制火源、限制燃料源和限制燃料與火源接觸。
限制火源 可能是防止火災或爆炸的最基本方法。 對採礦過程不重要的點火源應該完全禁止。 例如，應禁止吸煙和任何明火，尤其是在地下煤礦中。 所有可能會產生不必要的熱量積聚的自動化和機械化設備，例如傳送帶，都應在電動機上安裝滑動和順序開關以及熱斷路器。 炸藥具有明顯的危險性，但也可能成為有害氣體懸浮粉塵的點火源，應嚴格按照特殊爆破規定使用。
消除電點火源對於防止爆炸至關重要。 在可能存在甲烷、硫化物粉塵或其他火災危險的地方運行的電氣設備的設計、構造、測試和安裝應使其運行不會引起礦井火災或爆炸。 在危險區域應使用防爆外殼，例如插頭、插座和電路中斷裝置。 本質安全電氣設備的使用在本文檔的其他地方有更詳細的描述 百科全書 在 NFPA 70 等文件中， 國家電氣規範 （美國國家消防協會 1996c）。
限制燃料來源 從良好的內務管理開始，以防止垃圾、油布、煤塵和其他可燃材料不安全地堆積。
如果可用，危險性較小的替代品應該用於某些可燃材料，例如液壓油、傳送帶、液壓軟管和通風管（礦業局 1978 年）。 某些材料燃燒可能產生的劇毒燃燒產物通常需要危害較小的材料。 例如，聚氨酯泡沫以前曾廣泛用於地下礦井的通風密封，但最近已在許多國家被禁止使用。
對於地下煤礦爆炸，煤塵和甲烷通常是涉及的主要燃料。 甲烷也可能存在於非煤礦中，最常見的處理方法是用通風空氣稀釋和從礦井排出（Timmons、Vinson 和 Kissell 1979）。 對於煤塵，在採礦過程中千方百計地減少粉塵的產生，但煤塵爆炸所需的微量幾乎是不可避免的。 地板上一層只有0.012毫米厚的灰塵，如果懸浮在空氣中就會引起爆炸。 因此，使用惰性材料（如粉狀石灰石、白雲石或石膏（岩粉））進行岩粉處理將有助於防止煤塵爆炸。
限制燃料和火源接觸 取決於防止點火源和燃料源之間的接觸。 例如，當焊接和切割操作不能在防火外殼內進行時，重要的是要弄濕區域，並用耐火材料覆蓋附近的可燃物或重新安置。 滅火器應隨時可用，並在必要時張貼防火值守，以防止陰火。
木材儲存區、炸藥庫、易燃和可燃液體儲存區和商店等易燃材料負荷高的區域的設計應盡量減少可能的火源。 移動設備的液壓油、燃料和潤滑劑管路應改道，遠離熱表面、電氣設備和其他可能的火源。 應安裝防噴罩，使破裂的流體管路中的可燃液體噴霧遠離潛在的火源。
NFPA 文件（例如，NFPA 1992a、1995a、1995b）清楚地概述了礦山的防火和防爆要求。
火災探測和警告系統
從火災發生到檢測到火災之間經過的時間非常重要，因為火災的規模和強度可能會迅速增長。 最快速、最可靠的火災指示是通過使用靈敏的熱、火焰、煙霧和氣體分析儀的先進火災探測和警告系統 (Griffin 1979)。
氣體或煙霧探測是提供大面積或整個礦山火災探測覆蓋範圍的最具成本效益的方法（Morrow 和 Litton 1992）。 熱火災探測系統通常安裝在無人值守的設備上，例如傳送帶上。 反應更快的火災探測裝置被認為適用於某些高危險區域，例如易燃和可燃液體儲存區、加油區和商店。 這些區域通常使用光學火焰探測器來感測火災發出的紫外線或紅外線輻射。
一旦發現火災，所有礦工都應該得到警告。 有時會使用電話和信使，但礦工通常離電話很遠，而且他們往往分佈廣泛。 在煤礦中，最常見的火災報警方式是停電，隨後通過電話和信使進行通知。 這不是非煤礦的選擇，因為那裡很少有設備是電力驅動的。 惡臭警報是非煤礦井下應急通信的常用方法（Pomroy 和 Muldoon 1983）。 特殊的無線射頻通信系統也已成功地用於煤礦和非煤礦（礦業局，1988 年）。
發生地下火災時，首要關注的是井下人員的安全。 早期火災探測和預警允許在礦井中啟動應急計劃。 這樣的計劃可確保進行必要的活動，例如疏散和滅火。 為確保應急預案的順利實施，應為礦工提供全面的應急程序培訓和定期再培訓。 應經常進行消防演習，並啟動地雷警報系統，以加強培訓並找出應急計劃中的薄弱環節。
有關火災探測和警報系統的更多信息，請參見本文檔的其他部分 百科全書 以及 NFPA 文檔（例如，NFPA 1995a、1995b、1996d）。
滅火
地下礦井中最常用的滅火設備類型是便攜式手持滅火器、水管、噴水滅火系統、岩粉（手動或從岩石噴粉機施加）和泡沫發生器。 最常見的便攜式手持滅火器通常是使用多用途乾粉的滅火器。
手動或自動滅火系統在移動設備、易燃液體儲存區、傳送帶驅動器和電氣裝置中變得越來越普遍（Grannes、Ackerson 和 Green 1990）。 自動滅火對於無人值守、自動化或遠程控制設備尤其重要，在這些設備中，人員不在場以檢測火災、啟動滅火系統或啟動滅火操作。
爆炸抑制是滅火的一種變體。 一些歐洲煤礦在有限的基礎上以被動或觸發障礙的形式使用這項技術。 被動屏障由一排排裝有水或岩粉的大浴缸組成，這些大浴缸懸掛在礦井入口的屋頂上。 在爆炸中，在火焰前鋒到達之前的壓力前鋒觸發了桶中內容物的傾倒。 當火焰通過屏障系統保護的入口時，分散的抑製劑會熄滅火焰。 觸發式屏障利用電動或氣動操作的驅動裝置，該裝置由爆炸的熱量、火焰或壓力觸發，以釋放儲存在加壓容器中的抑製劑 (Hertzberg 1982)。
發展到晚期的火災只能由訓練有素和配備特殊裝備的消防隊進行撲救。 如果地下礦井中有大面積的煤炭或木材在燃燒，並且由於大範圍的屋頂塌陷、通風不確定性和爆炸性氣體積聚而使滅火變得複雜，則應採取特殊行動。 唯一可行的替代方案可能是用氮氣、二氧化碳、惰性氣體發生器的燃燒產物進行惰性化處理，或者用水淹沒或封閉部分或全部礦井（Ramaswatny 和 Katiyar 1988）。
有關滅火的更多信息，請參見本文檔的其他部分 百科全書 以及各種 NFPA 文檔（例如，NFPA 1994b、1994c、1994d、1995a、1995b、1996e、1996f、1996g）。
防火圍堵
防火是任何類型工業設施的基本控制機制。 限製或限制地下礦火的方法有助於確保更安全的礦井疏散並減少滅火的危險。
煤礦井下油、油脂應貯存在密閉、耐火的容器內，貯存場所應採用耐火結構。 變電站、電池充電站、空氣壓縮機、變電站、商店和其他設施應設在耐火區域或防火結構中。 無人值守的電氣設備應安裝在不易燃的表面上，並與煤和其他可燃物分開或由滅火系統保護。
用於建造艙壁和密封件的材料，包括木材、布料、鋸子、釘子、錘子、石膏或水泥和岩粉，應隨時可供每個工作部分使用。 在地下非煤礦山中，油、油脂和柴油應存放在防火區域的密封容器中，並與炸藥庫、電氣裝置和軸站保持安全距離。 某些區域需要通風控制屏障和防火門，以防止火災、煙霧和有毒氣體的蔓延（Ng 和 Lazzara 1990）。
試劑儲存（米爾斯）
用於加工採礦作業中生產的礦石的操作可能會導致某些危險情況。 令人擔憂的是涉及輸送機操作的某些類型的粉塵爆炸和火災。
傳送帶和驅動輥或惰輪之間的摩擦產生的熱量是一個問題，可以通過使用順序和滑動開關來解決。 這些開關可以與電動機上的熱斷路器一起有效使用。
消除電點火源可以防止可能發生的爆炸。 在可能存在甲烷、硫化物粉塵或其他危險環境的地方運行的電氣設備的設計、構造、測試和安裝應使其運行不會引起火災或爆炸。
煤和金屬硫化物礦石都可能發生放熱氧化反應（Smith 和 Thompson 1991）。 當這些反應產生的熱量沒有散去時，岩體或樁的溫度就會升高。 如果溫度變得足夠高，就會導致煤、硫化物礦物和其他可燃物快速燃燒（Ninteman 1978）。 儘管自燃火災發生的頻率相對較低，但它們通常對操作造成相當大的破壞並且難以撲滅。
煤炭的加工引起了特別的關注，因為它本質上是一種燃料來源。 有關煤炭安全處理的防火和防爆信息，請參見本文檔的其他部分 百科全書 以及 NFPA 文檔（例如，NFPA 1992b、1994e、1996h）。