煤矿地面工业建筑防火设计思考探讨

郝智宏

1. 天地科技股份有限公司 北京 100013

2. 中煤科工开采研究院有限公司 北京 100013

1 建筑防火的基本概念

1.1 火灾危险性分类标准

通过对建筑结构防火要求了解后得知，应高度重视对各种危险物品的保管和贮存，在采用合理管控方式后，通过相关防火设计方式来节约大量建设成本，与此同时，管理人员应积极的对对生产或贮存物品的火灾危险性应进行分类。结合建筑设计防火规范》有关规定，生产的火灾危险性及储存物品的火灾危险性大致分为甲、乙、丙、丁、戊五类[1]。

1.2 材料的燃烧性能

(1) 非燃烧体

应用不能燃烧的材料制成的构件可以简单的称为非燃烧体，而非燃烧系数主要是指应用一些不易燃烧、在高温环境下不易起火的生产材料，例如，建筑中采用的金属材料和天然或人工的无机矿物材料是常见的非燃烧材料。

(2) 难燃烧体

使用不易燃烧的材料制成的构件即可称为难燃材料，假如制造商应用易燃物品而制应用难燃材料将其包裹后，也会起到高温作用时难起火，难微燃，难炭化的效果，一旦没有大量的火源存在，燃烧或微燃材料的火苗将短时间内迅速熄灭。例如，沥青混凝土、经过防火处理的木材、用有机物填充的混凝土和水泥刨花板是常见的难燃烧体之一[2]。

(3) 燃烧体

使用燃烧材料制成的构件可以称为燃烧体，烧材料系指在空气中受到火烧或高温作用时立即起火或微燃，且火源移走后仍继续燃烧或微燃的材料，如木材等。值得一提的是，材料的燃烧性和建筑构件的定义和性质存在着极大的差别，，虽然材料不易燃和难燃的状态和耐火极限有相似之处，但是两者还存在很大差别，例如，钢材结构它属于不燃物体，可是却具有一定的耐火极限，在没有采取保护措施时，仅仅存在16min的耐火极限。因此，在使用相关构件时，不但要关注材料的燃烧特点，还需要熟悉不同材料的耐火机极限。

1.3 确定火灾危险性类别的方法

针对对不同建筑结构进行防火设计过程中，确定确定生产工艺或贮存物品的火灾危险性类别是首要的前提，在对相关物品进行分类保管后，结合先进的计算机技术，引进科学的处理方法对其采取相应的防火管理。例如，对单一物品进行生产和保管时，应结合具体的火灾危险等级对物品进行分类，如果在同一车间生产或贮存物品具备的危险性各不相同，按照防火要求按火灾危险性最大的部分处理，假如火灾危险性大的部分小于车间或防火分区面积的5%(丁、戊类生产厂房的油漆工段小于11%)，一旦发生意外安全事故，就不会大面积的向外扩散，相关人员应根据火苗蔓延趋势，有针对性的采取管控措施。另外，针对那些少数量的生产过程中使用或生产易燃或可燃物质，因其不具备燃烧或者起火的必要条件，就应根据物品实际性质进行火灾危险性归类。即使贮存的物品不是易燃或者是属于难燃状况的，一些贵重的仪器、机器设备都需要包裹一层可燃的木箱和纸箱，如果可燃物品重量占总重量的1/4后[3]，可以将其火灾危险确定为丙类。

2 工业建筑防火设计方法

2.1 明确设计范围

工业建筑设计师应全面了解各个结构的具体情况，在对整个建筑结构进行统筹规划后，会同多个部门，制定科学完整的工业平面设计方案在，密切关注相关防火要点后，对设计过程中的不足之处进行优化和改进，在注重建筑结构设计的诸多细节后，严格按照招标方的施工要求，在各个技术部门共同配合下，达到预设的工作效果。

2.2 明确防火安全目标

(1) 总体目标

明确工业建筑结构的防火安全目标是工业建筑设计的总目标，设计人员应积极引进国内外先进的防火技术，对建筑内部的各个区域进行严格的防火管控，在逐步降低火灾事件发生概率的同时，减少建筑企业蒙受巨大的经济损失。

(2) 功能目标

这是总体目标划分的一个子目标，应在保证广大人民群众生命财产的基础上，当建筑结构内部发生起火事件时，应快速的将室内人群转移到安全地带 ，为后续灭火处理创设诸多有利条件。

(3) 性能目标与相关指标

采用各种细化方式将性能指标进行收集和汇总，并通过相关方式对对性能目标以及有关指标的适用性以及科学性要进行评判，全面深人的分析防火设计方案，在及时查找诸多问题后，一旦发现防火管理工作中出现异常现象，要及时的进行修正[4]。

3 地面建筑耐火等级、层数及防火分区的最大允许建筑面积育平面设置

3.1 火灾危险性分类及耐火等级

结合各种火灾事件危险性的所属类别，科学、准确的选出地面工业建筑的耐火等级，合理设定出建筑的实际层数及占地面积，这是当前防控火灾发生及涉及范畴扩大、减少火灾带来的损失承担的一种可行办法。按照产生的不同火灾危险性，针对失火风险高、蔓延快速及补救难度大的建筑，对其耐火等级、建筑层数及总面积均提出较高的要求。比如汽油库、煤气站等建筑物的防火等级均要达到二级；锅炉房，铸工及铆焊车间防火等级同样达到二级，适用条件如下：蒸汽锅炉额定蒸发量≤4t/h，热水锅炉额定出力≤2.8MW时防火等级是三级，铸工、铆焊车间建筑面积＜1000m2可以为三级。

3.2 厂房层数及防火分区的最大允许建筑面积

参照煤矿地面工业建筑生产火灾的危险性分类及所属耐火等级，便能合理的确定出建（构）筑物的防火分区、最多层数及最大面积。部分见表1[5]。

表1 厂房的耐火等级、层数及防火分区的最大允许建筑面积

除了满足表1 内的要求之外，厂房防火分区面积及平面部署还需关注如下几点事宜：

(1) 运用防火墙分隔不同防火分区，除了甲类厂房之外耐火等级达到一、二级的单层厂房，如果其防火分区的建筑物面积在表2内规定值以上，并且布置防火墙的操作难度较高时，可以尝试运用防火卷帘门进行分隔。

(2) 厂房及仓库中安装自动灭火系统时，各个防火分区的最大允许建筑面积是表1内规定值的2倍。

(3) 严禁在甲、乙类厂房中设置办公室、休息室等，如果一定要和该厂房“相邻式”建设时，明确要求其耐火等级不可低于二级，且要配置耐火极限≥3h的不燃型防爆墙分隔，并开设运行状态独立的安全出口。

(4) 如果要在丙类厂房中布置休息室、办公室，则要运用耐火极限≥2.5hh的不燃体隔墙及≥1h的楼板和厂房分隔，并且要布置≥1个独立型安全出口。如果隔墙上有设置互联互通的门这一要求时，则要运用乙级防火门。

(5) 厂房中建造丙类车库时，一定要运用防火墙育耐火极限≥1.5h的楼板将其和厂房分隔。

(6) 不要在甲、乙类厂房中或贴临建造变、配电所，也不能将其布置在广泛弥漫爆炸性气体、粉尘的危险区段中。针对供甲、乙类厂房专用的10kV及以下的变、配电所，当准许用防火墙分隔时，一面可以贴临厂房建设，且要和国家现行的规范要求相吻合。如果乙类厂房的配电所一定要能在防火墙上实现开窗时，要为其布置不密封式稳固的甲级防火窗。

(7) 严禁在仓库中布置职工宿舍，防火等级是甲、乙类的仓库，其内不可以设置办公室、休息室[6]。

(8) 只有燃煤锅炉房总蒸发量≤4t/h时准许使用耐火等级达三级的建筑，其他类型的锅炉房都要求运用耐火等级是一、二级的建筑。

4 工业建筑设计中存在的防火设计问题

首先，近年来，国家的城建管理部门根据当前防火现状对民用建筑结构制定了完整的施工标准和各项法律法规条例，却没有重点对工业建筑防火标准及一些具有特殊性质的建筑结构进行系统规划。在实践过程中，防火设计人员并没有从真正意义上理解工业建筑内部各类产品的生产、存储流程及产品性能，仅仅凭借个人自身经验对部分工业建筑产品作出简单的防火操作，还有些设计人员没有及时更新并学习先进的防火处理方法，采用传统守旧的防火方式对工业建筑产品进行管理，造成部分企业的防火设计方案存在诸多漏洞；其次，部分企业的员工没有具备防火安全管理意识，在忽略防火设计工作的同时[7]，导致后期防火设计工作不能达到国家规定的标准；最后，防火设计的不足之处，还包括对工业建筑材料的选择，部分防火设计工程师没有高度关注建筑材料的使用效果，在没有对建筑结构性能检测的同时，过于盲目的选择一些普通民用材料进行日常的防火设计，会为后期工业建筑设计投产使用埋设诸多安全隐患。如设计时采用大量普通玻璃外窗，发生火灾时，玻璃易爆裂产生大量飞溅碎片，伤及疏散和救援人员。另外，还有些建筑企业为了谋取更大的经济利益，低价采购一些没有较高防火性能的建筑生产材料，在忽略各种材料的燃烧特点后，导致后期发生着火事件。值得重点说明的是，如果工业建筑内部安设的消防设备成本相对较低，这些因素均对建筑自身的防火性也起着不利影响。

5 提升工业建筑设计中防火设计的整改措施

工业建筑施工项目的开展离不开对整个建筑结构的防火设计，这就要求整个防火设计方案要具备策划、设计、施工文件、施工管理到后期维护多个环节，以达到国家规定的防火设计标准，在此过程中，工业设计人员还应不断拓宽防火设计的具体方法，根据工业建筑内部产品生产、贮存流程确保其防火性能得到明显提高。首先，在防火设计研究前期，应邀请一些防火经验丰富、工作能力较强的消防专家[8]，在各个人员共同交流分析的基础上，制定合理的设计方案，并通过多方消防专项评审确保方案的可执行性。与此同时，在进行防火总规划设计过程中，应根据工业建筑的整体结构确定合理的防火间距。例如，可以在前期模拟实验过程中，对火灾发生环境进行基础模拟，进一步了解易燃易爆效果的基础上，了解其给建筑物带来的冲击荷载和性质，精准计算出所必须的缓冲距离，从而确定工业建筑的安全防火边界。在此过程中，消防管理人员应采用相关管控方式对疏散通道的宽度进行调整，并综合考虑火灾发生的各类影响因素，帮助各类人群能够通过多种方式进行逃生，与此同时，消防车道及扑救场坪的设计应结合建筑结构的地理条件和空间环境，采用环形的设计方法和消防路线对工业建筑物附近的道路进行规划，在实际的道路设计中，应对内救援消防车辆救援路线和社会车辆分设不同的通道，避免出现交通堵塞的状况，为消防车顺利开展救援工作奠定夯实基础[9]。

其次，应建立适量的应急出口和备用的能源、照明、通信，烟感器及灭火系统，以丰富工业建筑设计内容，建筑企业应投入大量建设资金，引进先进的消防设备来保证火灾发生时能够被完全利用，在对整个工业建筑结构的布局完全了解后，科学的对防火区域进行划分，在坚持防火、放烟、防毒的区域防火原则后，根据实际情况设置相应的防火墙[10]，在具体应用期间，要选用性能较佳的防火材料，避免建筑内的火灾快速蔓延或产生其他不利影响。

最后，要采用多种方式对工业建筑的外立面进行加强管理，由于工业建筑结构最脆弱的一般就是防火等区域，如果仅仅使用一些普通型号的玻璃和门窗，就只能起到抗风、抗水的基础防护效果，这也会导致火灾发生而无法控制的局面，对此，设计师应具备专业的知识，利用先进的立面设计理念，在实际的设计过程中，尽量避免设置多余的普通门窗，加强防火门窗等部件的设置和监督，合理设置抗暴及泄爆墙体。

6 结束语

总而言之，煤矿地面工业建筑防火设计会受到外界各种环境因素的影响，建筑企业的管理部门首先应做到统筹规划，设计出切实可行的防火方案，避免各种施工风险事件的发生，其次，应投入适当的建设资金，采购一些质量较高的生产建筑材料，学习国内外先进的防火处理技术，在因地制宜、具体问题具体分析后，确保工业防火设计理念能够广泛应用于各行各业[11]。