十章矿井火灾防治

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 矿井火灾防治,重点与难点,1、煤炭自燃理论；,2、煤炭自燃预测预报；,3、防灭火技术,4、均压防灭火；,5、火灾时期风流控制,1,第十章 矿井火灾防治,第一节 概 述,一、火灾与矿井或煤田火灾的概念,在矿井或煤田范围内发生，威协安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故，称之为矿井或煤田火灾。,二、矿井火灾的类型及其特性,、按引火原因分类,）内因(自燃)火灾。,2）外因火灾。,、消防分类,类火灾:,煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质,类火灾，指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体,类火灾，指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。,类火灾，象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。,2,、其它分类方法。,还有按火源特性，可分为原生火灾与再生火灾；按火源产生的位置，可分为井上火灾与和井下火灾等。,三、防灭火研究的内容,煤矿火灾防治是一项系统工程，其理论与技术的研究内容应围绕一个目标和三个问题。,3,第二节 矿井外因火灾及其预防,一、物质燃烧的充要条件,、必要条件-可燃物、助燃物、高温能量 火源。,、充分条件-三个必要条件同时存在，互相作用；Q生Q散,煤矿常见的外因火源主要有以下几种：,）电能热源： ）摩擦热 。 ）放明炮、糊炮等。 4）明火（高温焊碴、吸烟）。,二、外因火灾的预防,1、我国的消防方针-预防为主，消防结合,2、防火对策-矿井火灾的防治可以采取下列三个对策：,）技术(Engineering)对策,(1)灾前对策-防止起火、防止火灾扩大,(2)灾后对策-报警、控制、灭火、避难,）教育（Education）对策 - 知识、技术、态度,）管理（法制(Enforcement）对策-制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。,这三种对策简称“三”对策。前两者是防火的基础，后者是防火的保证。,4,三、预防外因火灾的技术措施,预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生；二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。,（一）防止火灾产生,1、防止失控的高温热源产生和存在。按煤矿安全规程及其执行说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。,2、尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在热源保持一定的安全距离。,3、防止产生机电火灾。,4、防止摩擦引燃（）防止胶带摩擦起火。胶带输送机应具有可靠的防打滑、防跑偏、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统；（）防止摩擦引燃瓦斯。,5、防止高温热源和火花与可燃物相互作用。,5,三、预防外因火灾的技术措施,（二）防止火灾蔓延的措施,限制已发生火灾的扩大和蔓延，是整个防火措施的重要组成部分。火灾发生后利用已有的防火安全设施，把火灾局限在最小的范围内，然后采取灭火措施将其熄灭，对于减少火灾的危害和损失是极为重要的。其措施有：,1、在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。,2、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。,3、每一矿井必须在地面设置消防水池，在井下设置消防管路系统。,4、主要通风机必须具有反风系统或设备，反风设施并保持其状态良好,6,第三节 煤炭自燃的理论基础,一、煤炭自然机理,主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤氧化合学说等,二、煤的氧化特性,1、所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。,2、煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，,即 dm/d,、在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减，,即 ,1,H,、吸氧速度常数与煤自身温度之间符合幂函数关系,、煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原有活性的可能。,、吸氧速度常数与粒度之间成复杂关系,7,三、自燃发火与自燃发火期,自燃发火：有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象,(1)明火、冒烟、火炭；(2)T70；(3)CO、C,2,H,4,等超临界值并上升,自燃发火期：从煤层被开采破碎接触空气之日起，至出现自燃现象或温度上升至燃点为止所经历时间。以月或天,四、煤炭自条件,1、具有自燃倾向的煤被开采后呈破碎堆积状态.,2、有较好的蓄热条件。,3、有适量的通风供氧。,4、上述三条件共存的时间大于煤的自燃发火期。,8,五影响煤炭自然发火的因素,1、煤的自燃性能,1）煤的分子结构。,2）煤化程度。煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低。,3）煤岩成分。镜煤亮煤暗煤丝炭,4）煤中的瓦斯含量。它类似用惰性气体稀释空气对氧化发生的影响,5）水分。既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。,6）煤中硫和其它矿物质，煤中含有的硫和其它催化剂，则会加速煤的氧化过程。,2、开采技术,矿井的开拓方式、采区巷道布置、回采方法和回采工艺、通风系统和技术管理等开采技术和管理水平，对自然发火起决定性影响。,1）矿井开拓方式和采区巷道布置。,2）回采方法和回采工艺，但其决定的因素是回采率和工作面推进速度,9,3、影响采空区自燃的因素,）采空区三带划分,对于后”U”通风系统(一源一汇)的采空区，按漏风风速、采空区氧气浓度、采空区遗煤温升速度和遗煤发生自燃的可能性采空区可分为三带,散热带：L1=520m,由于自由堆积，空隙漏风大，Q生Q散,窒息（不自燃）带：漏风小，氧气浓度低,L1,L2,W,10,划分三带的指标有三种：,采空区漏风风速V（V0.9m/s为散热带；0.9V0.02m/s为自燃带；0.02m/s为自窒息带。）；,采空区氧浓度（C）分布（认为C8%为窒息带，C8%为自燃带）；,采空区遗煤温升速度（dt1/d为自燃带）。,由于缺少深入的理论研究和试验结果，此指标目前尚难以应用。,）采空区遗煤自燃的条件及其影响因素,设自燃带的最大宽度为L,1,+L,2,，工作面的推进速度为V，自然发火期为,S,，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为(月)，则,(L,1,+L,2,) / V,当: ,S,时，可能发生自燃。,11,4、漏风,在煤炭氧化过程的热平衡关系中，漏风起两方面的作用：一是向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展；二是带走氧化生成的热量，降低煤温，抑制氧化过程发展。,苏联学者等研究表明，采空区及煤柱的漏风强度在0.10.24 m,3,/(min.m,2,) 时容易自然发火。有的作者认为不会导致自燃的极限风速低于.20.05 m,3,/(min.m,2,)；封闭采空区密闭墙漏风压差在300Pa、漏风强度在.021.2m,3,/(min.m,2,) 时容易自然发火的, 136 ,。因此，有一定局限性。但对我们研究自燃问题是有参考价值的。把风速控制在易燃风速区之外，是从通风的角度预防自然发火的原则。,5、地质因素,地质因素主要有：,）倾角。,）煤层厚度。,）地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。,）开采深度。,12,六、煤的自燃过程及特点,、潜伏（自燃准备）期：以物理吸附，煤温开始升高，无宏观现象，,、自热阶段：,自热过程是煤氧化反应自,动加速、氧化生成热量逐渐积,累、 温度自动升高的过程。,、自燃阶段：,煤温达到其自燃点后，,若能得到充分的供氧（风），,则发生燃烧，出现明火。,4、熄灭：降到燃点以下，,潜伏期,自热期,自热期,风化,燃烧,时间,温度,T,C,=70,T,B,13,第四节 矿井火灾预测和预报,根据煤田地质勘探或在矿井开采的过程中，所采集的煤样的分析化验结果和自然发火的统计资料，判定待开采煤层的自燃严重程度及其在空间上的分布规律，为有针对性制定防灭火措施提供可靠的依据。,一、煤层自燃倾向性的鉴定方法,年版的煤矿安全规程执行说明规定采用吸氧量法。,30度常压下吸氧量,等级,自燃倾向等级,褐煤、烟煤,高硫煤、无烟煤,硫含量,容易自燃,0.8,1.0,2.0%,自燃,0.410.79,0.81.0,2.0%,不易自燃,0.41,0.8,上限，(3)主通风机成为阻力；,3)反风-(1)全矿反风；(2)区域性反风；(3)局部反风,4)风流短路-进风系统,40,第十节 矿井火灾处理与控制,一、灭火原理,灭火原理：,）冷却，把燃烧物质的温度降低到燃点以下。,）隔离和窒熄，使燃烧反应体系与环境隔离，抑制参加反应的物质。,）稀释，降低参加反应物(液、气体）的浓度。,）中断链反应。,二、直接灭火,采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭，称谓直接灭火法,（一）常用灭火剂及其使用方法,可用于扑灭火源的物质，称为灭火剂。常用的灭火剂有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、卤代烷、惰气、砂子和岩粉等。,、水,水是不燃液体，是消防上常用的灭火剂之一。使用方法有水射流和水幕两种形式。,41,2、泡沫,泡沫是一种体积小，表面被液体围成的气泡群。泡沫的比重小，且流动性好，可实现远距离立体灭火，具有持久性和抗燃烧性，导热性能低，粘着力大。泡沫复盖在火源周围，形成严密的复盖层，并能保持一定时间，使燃烧区与空气隔绝，具有窒息作用；复盖层具有防辐射和热量向外传导作用；泡沫中的水份蒸发可以吸热降温，起到冷却作用。,泡沫灭火剂可分为化学灭火剂和空气泡沫灭火剂两类。,42,3、干粉,干粉灭火剂是目前公认的灭火效力较高的一种新型的化学灭火剂。应用范围比较广泛。,干粉灭火的原理：,干粉靠加压气体的压力从喷咀内喷出，形成一股雾状气流，射向燃烧物，接触火焰和高温后，受热分解，吸热并放出不燃气体（NH,3,和H,2,O(g)，可以稀释火区范围内的氧浓度；干粉及其热解产物可抑止碳氢自由基生成，破坏燃烧链反应；细的粉沫在高温作用下溶化、胶结，形成复盖层具有良好的“热帐”作用。,43,4、卤代烃灭火剂,常用的卤代烃灭火剂是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氢而成，因此也叫卤代烷灭火剂。,灭火原理：,在氮气的压力作用下，灭火剂立即成雾状喷出。形成比重大、扩散慢的气体，能在较长时间内滞留在火区内。其作用是降低火区氧浓度之外，中断链反应，阻止燃烧，并兼有一定窒息和冷却作用。,5、砂子和岩粉,砂子和岩粉在煤矿广泛应用于扑灭电气火灾。,44,（二）消除可燃物,直接灭火除了向火源喷射灭火剂以外，在有些条件下还可以清除可燃物，消除燃烧的物质基础。煤矿常用的是挖除火源。,（三）用凝胶处理高温点和自燃火源,凝胶是近年来应用于煤矿井下防灭火较为广泛的材料，由基料（硅酸盐（水玻璃）+促凝剂（碳酸氢氨等盐类）+水（90%左右）组成。,灭火原理：,凝胶基料和促凝剂都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的压力下，注入到高温点周围的煤体中。在成胶前凝胶易于流动，能够渗透到煤体碎裂的内部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏风（裂隙）通道，防止漏风渗入；其内固聚的大量水份，遇高温受热蒸发，还可以起到吸热降温作用。,45,（四）灌浆灭火,灌浆灭火是煤矿井下常用的一种灭火方法。灌浆灭火的方法因火源位置而异。,常用的方法有：井下巷道（钻窝）打钻灌浆、在火区密闭墙上插管灌浆和地面钻孔注浆三种。,46,三、隔绝灭火,当火源不能直接将火扑灭时，为了迅速控制火势，使其熄灭，可在通往火源的所有巷道内砌筑密闭墙，使火源与空气隔绝。,（一）密闭墙的结构和种类,分为：临时密闭、永久密闭和防爆密闭三种。,、临时密闭墙,其作用是暂时切断风流，控制火势发展。为砌筑永久密闭墙或直接灭火创造条件。,2、永久密闭墙。,较长时间地（至火源熄灭为止）阻断风流，使火区因缺氧而熄灭。其要求是具有较高的气密性、坚固性和不燃性，同时又要求便于砌筑和启开。,、防爆密闭墙,在有瓦斯爆炸危险时，需要构筑防爆密闭，以防止封闭火区时发生瓦斯爆炸。防爆密闭墙一般是用砂袋堆砌而成。,47,（二）密闭墙的位置选择,密闭墙的位置选择合理与否不仅影响灭火效果，而且决定施工安全性。,封闭火区的原则是：密、小、少、快四字。,密是指密闭墙要严密，尽量少漏风；小是指封闭范围要尽量小；少是指密闭墙的道数要少；快是指封闭墙的施工速度要快。,（三）封闭火区的顺序,目前基本上有两种：,一是先进后回（又称为先入后排）；二是进回同时,。,火,48,四、封闭火区的方法,封闭火区的方法分为三种：,1、锁风封闭火区。,从火区的进回风侧同时密闭，封闭火区时不保持通风。,这种方法适用于氧浓度低于瓦斯爆炸界线(O212%)的火区。,、通风封闭火区。,在保持火区通风的条件下，同时构筑进回风两侧的密闭。,、注惰封闭火区。,第二、三种方法，即封闭火区时保持通风的方法在国内外被认为是最安全和最正确的方法，应用较广泛。,五、扑灭和控制不同地点火灾的方法,1、井口和井筒火灾-,2、井底火灾,3、井下硐室火灾,4、通风巷道火灾,5、采煤工作面火灾,6、独头巷道火灾,49,本章作业,10-1,10-3,10-4,10-8,10-9,10-11,10-14,10-15,10-17,10-20,50,