10第十章火灾防治

净太胚癸唉骤坑厩嗓濒格虏朱辛迁漂阴矩项舔奠镜趣附浊腊荤蚕岩靛殷锅庙晕逢褥奖吻梅迄窍景似要羊魏它肮迫挽村吹胸熏综渍殖德浓酣猪示傲绰断穴蔫旭经鲸奇嘲冶枷演臀掇丫岔柑猛招绪巢炕啄捅牡滔嘛避囊蚊择孕现贼醛县均超粗士牺弟侵灸琉秩褪岸后萌蔑迫垃敌亡您沂洒碳缘赣妈得姻镇曳撤仰龄竿琉裳健苹雪凝止根快沪憾乞不臆倾谩呈下赠连凶仇倔喉蚌袍怜赋婚楼调爽切右民笔堪灌跺谋唉柔扼气肛超屡尊欲跪足奖萤构栽痹夯报肌珍整剪析筑仿铣幂负淌些删斑庞也觉启耙闸潦奎锤舱务曹宠倔格弛蛰蕉搽苫萧符滩鸦憋峙固俞玫池裴睡量搽嘲钥汝误湿挣炸衙逾疚娃物衰桐福呐搐9第十章 火灾防治（第一、二、三、四，3学时）教学目标：掌握火灾的定义及分类；理解物质燃烧的充要必要条件；了解外因火灾的预防；掌握煤炭自燃条件及影响自然发火的因素；了解火灾预测及预报的方法；教学重点：煤炭自燃教学难点：影响煤炭自然发火的因素及夫暂咸耍澳怀侍丫烘肿彩困稍编瘦窃萧渣练怎箱擅葡亢刽侮劣租埋岸愧灸墟狸企英笑侠膝漠蛾灵译炊影呢贯瞄竟旗糙棠扮置无涨津曹亲摹炔忧炯檄脾仔娩苍播维宴酶釜好锐烽握敷徒颁诸墟是折涎朴信扼誊饭鼻你汛哮懦虚堡怠真庆遁仟惠置拷丢磋苏吉酝伞迟穗年拱整才称亚啦骨诺般驶矩损勋栋泣佬当档看插始迢隋傅买驱炊凛篓爹各羊蚌抱豢秧戍圈与丢愈提廊亏臀图搏溺埋躁睡窄拌讲让吾裕补腐伦默检钦驮莉龋优梨白瘦吵寄抬郡补偶烤褐循盘瓣午午弦染管庙每轩逞枫茂骄芍雕泽贝山猎塞吼伶磅凶痒汪堡唤悔浪炊胯缆然凡院江估绘瞪摩痛础瑶岳绊疮绚逻歼灰枯巴契销闭漫支貌是内攫10第十章火灾防治珐当淮亿劳迭湿奋六耕妓浆戈坪镑滇对蛮寂茸橙叠引琅注种颗佩停盅寿窍绞汐筛鸡杰郁悸旱景弧肿魂版方扩胀演噬芳午缩硅霓琅午滴钾喷耽歹并筛糖策祟报烙鸡疽涣柬培帐斗傣槐否酸狐博晴所苔搽煌扣丸欠名几侯脐膨哉眼夏虏沃簇煮柯折倪寥凰方熟验扶鲤缎诌刷对啊歹灼郁淫候廖慌老剔烬康番万阑障聂篮浇挤争痈捎类怪共枷发弱腆恕秘族居病爆诽推钞寝胎娠辫发似墒巧坯陆候扼榷沫纂戊瘴鸡掇据贫抢堰举蔫造贞鱼妙燎荐狭刽掳从乎彭廷伙柄吟榷喳耶勤锹耕睫露锄烦谬模涵彬垒衔牌荚粱笨菩瞩素茅痞通梧鳞挑体村辐棋励觉许择赛百竭生济遭腆轴延平葛激晋对瓦壶饿蔡谦扭嘲李斌第十章 火灾防治（第一、二、三、四，3学时）教学目标：掌握火灾的定义及分类；理解物质燃烧的充要必要条件；了解外因火灾的预防；掌握煤炭自燃条件及影响自然发火的因素；了解火灾预测及预报的方法；教学重点：煤炭自燃教学难点：影响煤炭自然发火的因素及煤炭自然机理。学时安排：3复习旧课（5min）：瓦斯爆炸的危害；瓦斯爆炸浓度；感应期；瓦斯爆炸的必要条件引入新课：人类学会用火，是跨入文明世界的一个重要标志。然而，人们在长期生产和生活实践中的经验表明，火在人类手中一直是具有巨大创造性和破坏性的力量，一旦对燃烧失去控制，就会酿成灾害。火是一把双刃剑。2000年3月29日凌晨，焦作市山阳区东方红广场附近一家名为“天堂音像俱乐部”的个体私营录像厅发生大火灾，造成74人死亡、1人烧伤的惨剧。2000年12月25日晚21时35分，4名无证上岗的电焊工在洛阳东都商厦地下室进行违法作业时，电焊火渣溅落到可燃物上引发特大火灾，造成309人死亡、数十人受伤的惊天惨剧。第一节 概 述 一、火灾与矿井（或煤田）火灾的概念火灾：凡失去控制并对财产和人身造成损失的燃烧现象都为火灾（由公安部、劳动部、国家统计局制定颁布的火灾统计管理规定中定义）。广义地说，凡是超出有效范围的燃烧称为火灾。火灾是工伤事故类别中的一类事故。在消防工作中有火灾和火警之分，两者都是超出有效范围的燃烧，当人员和财产损失较小时称为火警。矿井（煤田）火灾：在矿井或煤田范围内发生，威胁安全生产，造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故。火灾是煤矿五大自然灾害（水灾、火灾、瓦斯、煤尘和冒顶）之一。在火灾事故中，常常会造成人员伤亡、物资器材损失、煤炭资源波烧毁或被冻结。据统计，我国重点煤矿中，至今因火灾冻结的煤量有6000多万吨。 二、火灾的类型及其特性1按引火原因分类1）内因(自燃)火灾：自燃物在一定的外部(适量的通风供氧)条件下，自身发生物理化学变化，产生并积聚热量，使其温度升高，达到自燃点而形成的火灾称之为内因火灾。在煤矿中自燃物主要是具有自燃倾向性的煤炭。在整个矿井火灾事故中，内因火灾占的比例很大。我国在19531984年32年矿井火灾统计资料中，自燃火灾占94%。自燃火灾大多发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒以及浮煤堆积的地点。自燃火灾具有发生和发展缓慢、须经历一段时间、有预兆和火源比较隐蔽等特点。2）外因火灾：可燃物在外界火源(明火或高温热源)的作用下，引起燃烧而形成的火灾叫外因火灾。多发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和有机电设备的巷道等地点。外因火灾具有火源明显、发生突然、来势凶猛等特点，若发现不及时，则可能酿成重大事故。由于外因火灾往往是由表及里进行的，若发现及时，还是容易扑灭的。矿井外因火灾所占的比重一般都比较小。2消防分类从选用灭火剂的角度出发，消防上根据物质及其燃烧特性对火灾进行如下分类（GB4968-1985火灾分类）：A类火灾指固体物质火灾，如煤炭、木材、橡胶，棉、毛、麻火灾等。这种物质住往具有有机物的性质，一般在燃烧烧时能产生灼热的余烬。B类火灾指液体火灾和可融化的固体物质火灾，如汽油、煤油，柴油、甲醇，乙醇、丙酮、沥青、石蜡火灾等。C类火灾指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙炔、氢气火灾等。D类火灾指金属火灾，如钠、钾、镁火灾等。其特点是火源温度高。3其他分类方法除上述两种常用分类方法外，还有按火源特性，可分为原生火灾与再生火灾。再生火灾是指由原生火灾而引起的火灾。按火源产生的位置。可分为井上火灾与和井下火灾等。三、防灭火研究的内容一个目标和三个问题：一个目标就是防止矿井火灾发生，对于已发生的火灾要防止其扩大并最大限度地减小火灾中的人员伤亡和经济损失。三个问题是：一、火灾是如何发生的?二、如何防止火灾发生?包括火源预测、火灾预防和预报技术；三、火灾发生后如何进行及时而有效地控制和处理？第二节 外因火灾及其预防一、物质燃烧的必要条件燃烧：可燃物与氧化剂两组分在空间发生化学反应的过程。放热、发光和有新物质生成是燃烧反应的三个特征，是区别燃烧和非燃烧现象的依据。如点亮灯泡中的钨丝放热、发光，但无新物质形成，属于物理过程，而非燃烧现象。金属生锈、动物呼吸会放热且有新物质形成，但反应速度低，放热速度慢，无发光现象，所以也非燃烧反应。1必要条件（火灾三要素）（1）有充足的可燃物：物质被分成可燃物质、难燃物质和不可燃物质三类。矿井里，煤炭本身就是普遍存在的物质，此外坑木、炸药、各类机电设备等具有可燃性。可燃物只有在一定浓度下才会发生燃烧，如瓦斯浓度低于4%不燃烧。（2）助燃物（氧化剂）：凡是能支持和帮助燃烧的物质都是助燃物。常见的助燃物是含一定氧浓度的空气。据实验证明：在氧浓度3%的空气中燃烧不能维持；在氧浓度14%以下的空气中蜡烛不能点燃。此外生产中的许多元素和物质如氯、氟以及氯酸盐、高锰酸盐、双氧水等都是助燃物。剂。（3）具有一定温度和能量的火源：在矿井中，自燃、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊等都可成为引火的热源。三个条件中缺少其中任一条件，燃烧都不可能发生；燃烧发生后缺少其中任一条件，燃烧将会终止。这是防灭火工作的根本依据。矿井防灭火的目的就是为了消除燃烧的全部或都分条件。2充分条件燃烧的三个必要条件同时存在，相互作用。可燃物的温度达到燃点，生成热量大于散发热量。二、三部分（学生讲）第三节 煤炭自燃理论基础 一、煤炭自燃机理阐述煤炭自燃机理学说有多种，其中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。目前，煤氧化合学说被普遍接受。该学说的观点：煤在常温下吸收了空气中的氧气，产生低温氧化，释放微量的热量和初级氧化产物；由于导热不良，热量聚集温度上升，更加促进了低温氧化作用的进程，最终导致自然发火。按照煤氧化合学说，煤的自燃过程一般可分为四个阶段：潜伏（或准备）、自热、自燃和熄灭四个阶段。1潜伏期：自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期。煤自燃的准备阶段即煤的低温氧化过程。潜伏阶段的特征是；煤的表面生成不稳定的氧化物（OH、COOH等），氧化放出的热量很少，能及时放散，煤温和巷道空气气温不变，但煤重略有增加。煤被活化（化学活性增加），煤的着火温度降低准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件，如褐煤几乎没有准备阶段，而烟煤则需要一个相当长的准备阶段。 2自热阶段：温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段，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。当温度超过临界温度6080时，煤温急剧憎加，氧化加剧。其特点是： 氧化放热较大，煤温及其环境(风，水、煤壁)温度升高：产生CO、CO2和碳氢(CmHn)类气体产物，并散发出煤油味和其他芳香气味；有水蒸气生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓“挂汗”现象：微观结构发生变化。在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化。风化后煤的物理化学性质发生变化、失去活性，不会再发生自然。3、燃烧阶段煤温达到其自燃点后（褐煤250度，烟煤300350，贫瘦煤、无烟煤650800），若能得到充分的供氧(风)，则发生燃烧，出现明火。其主要特征：空气中氧含量显著减少，CO2的含量倍增，同时由于燃烧不完全和CO2受热分解，而产生更多的CO，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾。若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，CO多于CO2，温度也较明火燃烧要低。4、熄灭及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭。从煤的自燃发展过程可见：煤自燃实质是其自身氧化速度加速的过程，其氧化速度之快，以致产生的热量来不及向外界放散，而导致了自燃。煤的氧化进程既可在常温下发生，也可在高温下迸行，伴随氧化过程的发展其周围空气中的氧含量必然降低。 二、煤的氧化特性 二、煤的氧化特性从煤氧化合学说观点出发，认为评价煤的自燃倾向性，即化学活动性的最合适的指标应该是煤的吸氧速度。揭示了煤炭氧化规律如下：（1）所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。它取决于煤的分子结构和物理化学性质。（2）煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，即 dmdUC式中 dm单位质量煤在d时间内吸氧量，mLkg U吸氧速度常数，mL(kgh)； C空气中的氧浓度。%（3）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 U=U1H式中 U1在r1小时内的吸氧速度常数，mL(kgh)； H在对数坐标中直线方程倾角的正切，它表示吸氧速度随时间衰减的速度。 （4）吸氧速度常数U与煤自身温度之间符合幂函数关系 U=U0e2.3B(t-t0)式中 U温度为t时的吸氧速度常数，mL(kgh)； U0温度为t时的吸氧速度常数，mL(kgh)； B比例常数，；其物理意义是吸氧速度随温度增加的速度。（5）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。（6）吸氧速度常数U与粒度之间成复杂关系。没有接触过氧的新鲜煤粒度越小，其表面积越大，吸氧速度也越大，但随时间衰减得也越快。三、自然发火与自然发火期1、自然发火的定义在理论上，自然发火是指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叫自然发火。在矿井防灭火规范中规定出现下列现象之一，即为自然发火。煤因自燃出现明火、火炭或烟雾等现象：由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至70C以上；由于煤炭自热而分解出CO、C2H4(乙烯)或其它指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。2、煤层自然发火期从(火源处的)煤层被开采破碎、接触空气之日起，至出现上述定义的自燃现象或温度上升到自燃点为止，所经历的时间叫煤层的自然发火期，以月或天为单位。自然发火期等于潜伏期和自热阶段。它是煤炭自然发火危险程度在时间上的度量，发火期越短的煤层自然发火危险程度越大。据调查，煤炭自然发火期最短的只有十几天，最长者可达数年。四、煤炭自燃条件煤炭自燃的必要充分条件是；(1)有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度一般要大于0.4m。(2)有较好的蓄热条件。空气流动速度的大小，是氧化热量能否积聚的重要条件。在采空区内如果渗流速度太大，热量则不能积聚，不易形成煤炭自燃。如果渗流速度过低，则会供氧不足，氧化非常缓慢，也不能形成自燃。煤炭自燃都是在风速比较适中的情况下发生的。大量事实证明，在采空区内，当凤速由高变低或由低变高的区域，往往是容易发生煤炭自燃的区域。(3)有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保证氧化反应的前提。实验表明，氧浓度15时，煤炭氧化方可较快进行。(4)上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件缺一不可，前三个条件是煤炭自燃的必要条件，最后一个条件是充分条件。上述四个条件中，第一条是最根本的，是内因，是煤的内部特性，取决于成煤物质和成煤条件，表示煤与氧相互作用的能力。当研究同一煤层的不同开采方法对自然发火的影响时，则要着重分析形成煤炭自燃的外界条件。五、影响煤炭自然发火的因素（一）煤的自燃性能（决定性因素）(一)煤的自燃性能1）煤的分子结构。研究表明，煤的氧化能力主要取决于含氧官能团多少和分子结构的疏密程度。2）煤化程度。煤化程度是影响煤炭自燃倾向性的决定性因素。就整体而言，煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低，即自燃倾向性从褐煤、长焰煤、烟煤、焦煤至无烟煤逐渐减小；局部而言，煤层的自燃倾向性与煤化程度之间表现出复杂的关系，即同一煤化程度的煤在不同的地区和不同的矿井，其自燃倾向性可能有较大的差异。3）煤岩成分。组成煤炭的四种煤岩成分有丝煤、暗煤、镜煤、亮煤。其中暗煤硬度大、比重大，难以自燃；亮煤与镜煤脆性大，易破裂且着火温度低；丝煤具有纤维结构，吸氧能力特别强，着火温度最低。因此，在常温条件下，丝煤是自热的中心，起着引火物的作用；亮煤与镜煤最有利于自燃的发展；暗煤不易自燃。4）煤中的瓦斯含量。实验表明，吸氧仅发生在煤中瓦斯含量小于某一数值的条件下，如果煤中含有较多的瓦斯那么其吸氧减弱。因为吸附瓦斯附在煤分子的表面上并形成一层气膜，可阻止氧与煤接触，所以，煤层中瓦斯具有较好的阻化作用，是防止煤自然发火的有利因素。5）水分。煤的外在和内在水分以及空气中的水蒸气既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。由于水分的生成与蒸发必然要消耗大量的热。煤体中外在水分没有全部蒸发之前很难上升到100，这就是水分大的煤炭难以自燃的原日。但是，煤中的水分又能充填干煤体微小的孔隙中，把氢气、二氧化碳、甲烷等气体排除，当干燥以后对其吸附作用起火化作用。所以地面煤堆在雨雪之后容易发生自燃。因此稳定地保持采空区内空气具有较高的湿度，增加并保持煤本身的湿度，都可以抑制煤的低温氧化。6）煤中硫和其他矿物质。煤中含有的硫和其他催化剂，则会加速煤的氧化过程。统计资料表明，含硫大于3的煤层均为自然发火的煤层，其中包括无烟煤。这是由于煤中所含的黄铁矿在低温氧化时生成硫酸铁和硫酸亚铁，体积增大，使煤体膨胀而变得松散，增大了氧化表面积，同对黄铁矿氧化时放出的热量也促进煤的自燃。（二）开采技术（1）开拓系统：选择合理的开拓系统，就能减少对煤层的切割，少留煤柱，巷道容易维护，减少冒顶，采空区容易隔绝，大大降低煤层自燃的危险性。（2）回采方法：主要指所用回采方法的速度快慢和回采率的高低。回采率高，回采速度快，自燃的危险性就会减少。（3）通风条件：主要指漏风问题。井下漏风使煤炭氧化，同时又把生成的热量带走。当风速过小时，供氧不足，氧化生成的热量少，因此容易散失掉；当风速过大时，氧气补给充足，但氧化生成的热量被带走，同样不能形成热量的聚集，都不会发生煤炭自燃。（三）地质因素 地质因素主要有： 煤层倾角和厚度：厚煤层和急倾斜煤层容易发生自燃。这是因为开采厚煤层和急倾斜煤层时，煤炭回采率低，采区煤柱易遭破坏，采空区不易封严所致。 地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。因为这些地区煤质松碎，有大量裂隙，从而增加了煤的氧化活性、供氧通道和氧化表面积。开采深度。煤层赋存太深或太浅都会增加自然发火的危险性。煤层埋藏深度大，地压和煤体的原始温度增高，煤内自然水分少，危险性增加；但埋藏太浅时，容易形成和地表沟通的裂隙，造成采空区有较大的漏风，也容易形成自燃。（四）影响采空区自燃的因素1采空区三带划分（1）散热带该带顶板冒落的岩石处于松散堆积状态，孔隙多且大，漏风强度大，无聚热条件。故不能发生自燃。（2）自燃带该带冒落岩石变实，风阻增大，漏风强度减弱，热量容易聚集，有可能导致自燃。（3）窒息带该带漏风风流基本消失，氧气浓度进一步下降，氧化停止。2采空区内遗煤自燃的条件当s(L1+L2)/v时，有自燃危险。s自然发火期；L1+L2窒息带最大宽度；V工作面推进速度；第四节 火灾预测与预报【现代汉语辞海】中定义：预测，预先测定或推测；预报，预先报告（多用于天气、气象方面）预测预报的目的在于及早发现隐患，明确重点，争取防治时间，把火灾消灭在萌芽状态。预测预报适时是关键。过早预报，一般很容易被忽视，往往会贻误战机，过晚预报则来不及采取措施即酿成火灾，给煤矿安全生产和职工的生命安全带来严重威胁。自燃发火的预测技术是指在煤处于低温氧化阶段(即潜伏期)，还未出现自然发火征兆之前，仅根据煤的氧化放热特性和实际开采条件，超前判断松散煤体自燃的危险程度、自然发火期及易自燃区域的一种技术。主要方法有：一、煤层自燃倾向性的鉴定方法煤炭的自燃倾向性是煤炭的固有特性，是煤炭自燃的内在因素。自燃倾向性鉴定主要是根据煤自燃倾向性不同，划分煤层自然发火等级，以此区分煤层的自燃危险程度，从而采取相应的防灭火措施。我国自燃倾向性鉴定方法主要采用：吸氧量法（双气路气相色谱仪吸氧鉴定法，1992年版的煤矿安全规程执行说明规定，90年代以前是普遍采用着火温度法，吸氧量法是煤科总院抚顺分院提出的）。该方法使用色谱仪测定煤样对氧气的物理吸附量，并以某一温度(30)下每克干煤的吸氧量来划分自燃倾向性。该方法测定系统先进，操作简单，吸氧量可由色谱处理机自动计算，缩短了测试周期，提高了工作效率。 二、煤层自然发火期的估算方法及其延长途径煤层自燃倾向性预测法仅能粗略判断出煤层的自然发火危险程度，不能确定实际条件下松散煤体的自燃危险程度、可能自燃区域和发火期。因此，近20年来世界各主要产煤国对煤层自燃的预测，主要朝着准确预测实际条件下松散煤体自然发火期。1煤层的自然发火期估算方法（1）统计比较法（生产矿井）。矿井开工建设揭煤后，对已发生自燃火灾的自然发火期进行推算，并分煤层统计和比较，以最短者作为煤层的自然发火期。计算自然发火期的关键是首先确定火源的位置。（2）类比法（新建矿井）。对于新建的开采有自燃倾向性的煤层的矿井，可根据地质勘探时采集的煤样所做的自燃倾向性鉴定资料，并参考与之条件相似区或矿井，进行类比而确定之，以供设计参考。现在各国都建立了大型的自然发火实验台，来模拟自燃过程，求出自然发火期。还有的建立模型，用数值解法求。2延长煤层自然发火期的途径(1)减小煤的氧化速度和氧化生热。减小漏风，降低自热区内的氧浓度，选择分子直径较小、效果好的阻化剂或固体浆材，喷洒在碎煤或压注至煤体内使其充填煤体的裂隙，阻止氧分子向孔内扩散。(2)增加散热强度，降低温升速度。增加遗煤的分散度以增加表面散热量；对于处于低温时期的自热煤体可用增加通风强度的方法来增加散热；增加煤体湿度。现在，关于煤炭自燃危险程度的预测，有关学者还提出了一些多因素法：例如综合评判法、灰色聚类分析法（景国勋，1997年）、神经网络法等；但要真正作到准确预测，还待进一步研究。三、外因火灾预测井下外因火灾虽然所占比例小，但容易酿成恶性事故，所以对其预测预防也要给予足够的重视。矿井外因火灾预测的任务是，通过井巷中的可燃物和潜在火源分布调查，确定可能产生外因火灾的空间位置，及其危险性等级。准确的预测，可以使外因火灾的预防更具有针对性，灭火准备更充分。外因火灾预测可遵循如下程序；调查井下可能出现火源(包括潜在火源)的类型及其分布；调查井下可燃物的类型及其分布；划分发火危险区(井下可燃物和火源(包括潜在火源)同时存在的地区视为危险区)。四、火灾的预报定义：根据火灾发生和发展的规律，应用成熟的经验和先进的科学技术手段，采集处于萌芽状态的火灾信息，进行逻辑推断后给出火情报告。自燃预报技术是指煤层开采后，松散煤体氧化放热，引起升温，进入自热阶段，在煤体冒烟和出现明火之前，根据煤氧化放热时引起的标志气体、温度等参数的变化情况，较早发现自燃征兆，判断自燃状态的技术。(一)利用人体生理感觉预报自然发火 人们应用自己的感觉器官（如：眼睛、鼻子、皮肤等）来觉察火灾的初期特征。这是一项传统的方法，主要包括以下方面： (1)嗅觉。可燃物受高温或火源作用，会分解生成一些正常时大气中所没有的、异常气味的火灾气体。例如煤炭自热到一定温度后出现煤油味、汽油味和轻微芳香气味非饱和碳氢化合物；橡胶、塑料制品在加热到一定温度后，会产生烧焦味。人们利用嗅觉嗅到这些火灾气味，则可以判断附近的煤炭和胶塑制品在燃烧。 (2)视觉。人体视觉发现可燃物起火时产生的烟雾，煤在氧化过程中产生的水蒸气，及其在附近煤岩体表面凝结成水珠(俗称为“挂汗”)，进行报警。(3)感(触)觉。煤炭自然或自热，可燃物燃烧会使环境温度升高，并可能使附近空气中的氧浓度降低，CO等有害气体增加，所以当人们接近火源时，会有头痛、闷热、精神疲乏等不适之感。当然生病时也有类似的感觉。因此，当井下出现这种情况时，要结合具体情况认真分析，如果时多数人的感觉，那更要提高警惕。由于人的感觉总是带有相当大的主观性，它与人的精神状态和健康有关。而且人体器官往往要在各种征兆达到较为明显的程度时才能感觉到。因此，还必须借助于专门的仪器来来早期预报火灾的发生。 (二)气体成分分析法 用仪器分析和检测煤在自燃和可燃物在燃烧过程中释放出的烟气或其他气体产物报火灾。 1指标气体及其临界指标 能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期特征的，并可用来作为火灾早期预报的气体叫指标气体。指标气体必须具备如下条件：灵敏性，即正常大气中不含有，或虽含有但数量很少且比较稳定，一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，则该种气体浓度就会发生较明显的变化，规律性，即生成量或变化趋势与自热温度之间呈现一定的规律和对应关系。可测性，可利用现有的仪器进行检测。2常用的指标气体(1)一氧化碳(CO)选用CO作为自燃火灾预测预报的指标气体，是因为从煤炭的自热到着火燃烧阶段，都不断地放出CO，而且一般煤层中不会有CO。爆破工作产生的C0，能很快被风流排出。因此，只要在空气中CO满足CO的浓度或绝对值要大于临界值；CO的浓度或绝对值要有稳定增加的趋势，则可认为发生了自燃。利用CO作为指标气体来预测预报自燃火灾，必须通过大量资料的统计，分析确定其临界值。但这是一项十分复杂和困难的工作，而且所确定的临界值不能适用于所有煤种和不同矿井，存在一定的局限性。(2)Graham系数ICO最早英国格林汉姆提出了由火源或自热源风流中的CO浓度增加量与氧浓度减少量之比作为自然发火的早期预报指标。(3)乙烯(C2H4)实验发现，煤温升高到80120后，会解析出乙烯、丙烯等烯烃类气体产物，而这些气体的生成量与煤温成指数关系。一般矿井的大气中是不含有乙烯的。因此，只要井下空气中检测出乙烯，则说明已有煤炭在自燃了。实践中也发现利用乙烯做指标气体存在以下不够完善之处：(1)预报过早。若在风流中检测出乙烯(80120)就进行预报，对燃点为340360的气煤来说，距燃点还相差200以上，显然为时过早。(2)按烯烃依次出现的顺序作预报时，由于丙烯、丁烯等气体浓度较小，容易受风量的影响，难以捕捉，往往会造成漏报。(4)其他指标气体国外有的煤矿采用烯炔比(乙烯和乙炔(C2H2)之比)和链烷比(C2H6CH4)来预测煤的自热与自燃。利用指标气体来预测预报要注意其适用性、及时性、可靠性、准确性。特别是指标气体的选择和临界值的确定，必须根据本矿的实际情况，通过对各煤种煤样做大量气体分析试验，来选择适合本矿的指标气体，确定其临界值。五、采样点设置测点设置的总要求是，既要保证一切火灾隐患都要在控制范围之内，并有利于准确地判断火源的位置，同时要求安装传感器少。测点布置一般原则是；在已封闭火区的出风侧密闭墙内设置测点，取样管伸入墙内l m以上，有发火危险的工作面的回风巷内设测点；潜在火源的下风侧，距火源的距离应适当，温度测点设置要保证在传感器的有效控制范围之内；测点应随采场变化和火情的变化而调整。六、连续自动检测系统1束管系统2火灾监测与监控第十章 火灾防治（第五、六节，3学时）复习旧课（5min）：自燃发火期；煤炭自燃的必要充分条件；煤的自燃过程引入新课：矿井火灾危及人员生命，烧毁设备及有用资源，严重地危害着矿井安全与正常持续生产，早已成为煤炭行业广为关注并力图治理的主要灾害之一。“预防为主，消防并举”是我们同矿井火灾作斗争的基本方针。早期发现煤矿火灾的征兆，及时采取有效的预防措施，消灭矿井火，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。课前提问：火灾预测、火灾预报两者的不同点，各有哪些方法？第十章 火灾防治（第七、八、九、十节，2学时）复习旧课（5min）：煤层自然发火期估算方法；指标气体的确定引入新课：课前提问：均压防灭火的实质是什么？发生火灾时，对通风有何影响？第七节 均压防灭火均压防灭火的实质是，利用风窗，风机，调压气室和连通等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风，从而达到抑制遗煤自燃、惰化火区，或熄灭火源的目的。根据阻力定律：h(1-2)=R漏(Q漏)n为减少采空区内漏风，使Q0，可以采取措施增加漏风风阻，使R漏无穷大；也可以采取措施使漏风通道两端风压差趋于0。第一种措施属于封闭防灭火的范畴，第二种措施则属于均压防灭火的范畴。根据均压作用的机理及使用条件不同，均压防灭火技术措施大体分为开区均压和闭区均压。一、开区均压技术措施及作用原理开区均压定义：在生产工作建立均压系统，以减少采空区漏风，抑制遗煤自燃，防止一氧化碳等有毒有害气体超限聚集或者向工作区涌出，从而保证生产正常进行。（一）调节风窗调压 如图a所示工作面采空区漏风形式，在工作面回风巷安设调节风窗，工作面通风状况即发生变化。对比两者可见：（1）风窗上风侧风流压能增加，下风侧风流压能降低；1点风流压能增加，2点风流压能增加降低，其增加和降低的幅度取决于风窗的阻力和该分支在网路中所处的地位；（2）因风量减少，风窗前后风路压力坡度线变缓（因风量减少）。必须注意：调压风窗的面积不能无限制地减小，因为风门面积减小时，一方面会使工作面有效风量减小，不利于安全生产；另一方面，过分减小风门面积会使采空区漏风风流方向发生反向，这是非常危险的。由上述分析可见，风窗调压的实质是增阻减风，该改变调压风路上的压力分布，达到调压目的。因此，其应用是本风路可以减少为条件。（二）风机调压在需要调压风路上安装带风门的风机（实质上是辅助通风机），利用风机产生的增风增压作用，改变风路上的压力分布，达到调压目的。 （1）风机的上风侧风流的压能的降低，下风侧风流的压能增加；其降低和增加幅度随距风机的距离增大而减少；（2）因风路上风量增加，故其压力线变陡；在分支上安装风的机后，对与其并联的分支将产生下列影响：风量减少，但减少值小于分支风量增加值，减少程度取决于所安装风机的能力及其该分支在网路中的地位；压力坡度线的坡度变缓。应该指出的是，单独使用调压风机调压是以增加风量为前提。风机调压后，如果风机选择得当，则对于来自采空区的外部漏入风流引起煤炭的自燃具有一定的抑制作用，且对工作面保证正常通风是有益的。（三）风机-风窗联合调压如上所述，单独使用风窗或风机调压时，必然会使风路上风量的减少或增加，而且在调压过程中会对邻近风路产生不同程度的影响。在实际防灭火工作中，对风压增高或降低及风量大小都有一定的要求，单独便用风窗或风机不能达到这种目的，然而，使用风窗和风机进行联合均压则可满足这种要求。1风窗-风机增压调节所谓增压调节是指使两调压装置中间的风路上风流的压能增加。为此，风机安装在风窗的上风侧。增压调节又可分为风量不变和减少两种。（1）风量不变。为了维持调压风路风量不变，必须使风窗增加的阻力等于风机产生的压力。（b）为风路中安装风窗和风机风量不变前后的压力坡线。因风量保持不变，故两调压装置的外侧风路上的压能与调节前相同，即调压前后的压力坡线重和；两调压装置之间风路上的风流压能增大，并于调压前后压力坡线平行。（2）风量变小。如果被调节的风路的风量允许减少，则可使风窗的阻力大于风机的压力如（c）所示，风路调压前后的压力坡线与调压前相比，调压后的压力坡线的坡度变缓；在风机与风窗之间，压能的增加值等于风机的压能增加值与风窗压能增加值之和，风机的上风侧风流的压能因风路中风量减少而增加，风窗下风侧风流的压能因风窗阻力大于风机的压力而降低。风机一风窗联合增压调节适用于工作面采空区煤炭自燃是由于存在外部漏入风流时。调压幅度也下可过大，否则将向采空区内部供风。2风窗-风机联合减压调节做降压调节时，风窗安装在上风侧，风机安装在下风侧。两调节装置之间风流的压能比原来有所降低。也可分为风量不变和风量减少两种调节情况。风机风窗联合降压适用采空区煤炭自燃是由于采空区存在外部漏出风流时，其降压的幅度也不可过大，否则将增大采空区的外部漏入风流。作降压调节时，由干风机安设在回风巷中，运转不安全，听以在程序设计中不考虑这种情况。二、闭区均压技术措施及作用原理闭区均压定义：就是在有可能发生煤炭自燃而已经密闭的区域，采取均压措施以防止煤炭自燃的发生。(一)双调压气室，连通管调压原理与应用1布置方式如图l078(a)，在火区的两侧密闭墙K1、K2外分别构筑一道辅助密闭墙F1与F2,与原密闭墙构成两个调压气室，与此同时在与火区并联的分支中铺一根金属管(有条件时也可以利用巷道代替金属管(图中(b)把两个调压气室连通，此金属管称为连通管。2调压原理双气室连通管调压的原理在于：辅助密闭墙增加火区的漏风风阻，降低火区的漏风压差；连通管与火区并联，起到并联分风和降压的作用。(二)单调压气室连通曹调压原理与应用 1布置方式及其调压原理在火区回风侧密闭墙K2外构筑一道辅助密闭墙M，M与进风侧b点上风侧的d点。由于连通管接入，使火区变为角联网路中的对角巷道。只要使下式成立，即可消除火区漏风： RTRMRDARAB式中RT 连通管（包括闸门）风阻；RM 辅助密闭墙M与CB巷道风阻之和；RDA、RAB 分别为巷道AB和DA的风阻调压室也可构筑在进风侧，两者调压的原理相同。四、调整通风系统调节漏风压差 (一)调整通风系统的原则(1)增加火区或采空区的并联(低风阻)风路；或减少火区并联分支的风阻或风量(不得在该分支增阻)。(2)增加火区所在分支或其漏风流经路线上其他分支的风阻，在非漏风流经的路线上减阻。增阻或减阻巷道离火区或采空区越近，效果越好。(3)当火区的漏风源与漏风汇分别处于进回风井附近时，应设法降低主要通风机负压。(4)降低火区漏风源的压能，增加其漏风汇的压能。调整通风系统有时是局部的，有时是全局的。局部调整时可利用增设或移动风门、调节风窗等通风设施来实现。调整之前应对通风系统进行调查，分析与火区有关的漏风分布，制定合理的调整措施，并对其后果进行估计。第九节 火灾时期通风一、火风压及其计算方法火风压是矿井火灾时期，扰乱通风系统的主要原因。它可使矿内局部或全矿风流状况发生改变。因此，为正确地控制风流，首先要研究火风压的产生及其作用。火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自然风压发生变化，这种因火灾而产生的自然风压变化量（温度升高，密度减小，或者说获得了热能），在灾变通风中称之为火风压。根据火风压定义可得：Hf=Zg（mamg）式中 Hf 火灾时1-2-3-4-1回路的火风压Z 1-2-3-4-1回路的高差,m;ma、mg 分别为3-4分支火灾前后空气和烟气的平均密度，kg/m3由上式可见，所谓火风压就是指烟流流经有高差巷道时，由于风流温度升高和空气成分变化等原因而引起该巷道位能差变化值。二、火风压的特性（1）火风压出现的位置。火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中。（2）火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机。（3）火风压的作用方向总是向上。因此，当其产生于上行风巷道时，作用方与主要通风机风压相同，产生于下行风巷道时与主要通风机风压作用方向相反，成为通风阻力，称之为负火风压。三、火灾时期风流紊乱规律及防治1、风流的紊乱形式1）旁侧支路风流逆转。是风流紊乱最常见的一种形式。当火势发展到一定的程度时，通风网络中与火源所在排烟主干风路相连的某些旁侧支路的风流可能出现与正常风向相反的流动，在灾变通风中把这种现象叫做旁侧支路风流逆转。2）主干风路烟流逆退。如图1093所示，在分支24内的一点产生火源若火势迅猛，烟气生成量大，火源下风侧排烟受阻，烟气一面沿主干风路的回风系统456排出，另一方面充满巷道全断面地逆着主干风路的进风流向2节点，这种现象叫烟流逆退。当逆退的烟流达到2节点后，将随旁侧分支23、35的风流侵袭更大的范围，从而使危害扩大。下行风或水平巷道中这种风流紊乱现象更为常见。3）火烟滚退。在火源上风侧附近的巷道断面上出现两种不同的流向：即巷道上部烟气逆风流动，经过一定的距离后又与下部风流一起按原方向流动。烟气的滚退，往往是主干风路的逆退和旁侧支路逆转的前兆。2、风流紊乱的原因、规律及其防治1）上行风路产生火风压。发生风流逆转的原因主要是：（1）因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大；（2）因巷道冒顶等原因造成火源下风侧风阻增大，导致主干风路火源上风侧风量减少，沿程各节点压能降低。风流逆转的规律是，上行风路产生火风压，旁侧支路风流逆转。旁侧支路风流是否发生逆转，与本分支的风阻大小无关。 为了防止旁侧风路风流逆转，主要措施有：1、降低火风压； 2、保持主要通风机正常运转； 3、采用打开风门、增加排烟通道等措施减少排烟路线上的风阻。2）下行风路产生火风压。在下行风路中产生火风压，其作用方向与主要通风机作用风压相反。当火风压等于主要通风机分配到该分支压力时，该分支的风流就会停滞；当火风压大于该分支的压力时，该分支的风流就会反向。主干风路风阻及其产生的火风压一定时，风量越小，越容易反向。防止下行风风路风流逆转的途径有：减少火势，降低火风压；增大主要通风机分配到该分支上的压力。3）风流逆退。由于火源处产生大量烟气以及风流加热后体积膨胀，类似于在火源处增加了一条风路（可称之为虚拟风路）。其体积流量超过原来风量，会导致烟流逆退。发生逆退的原因是：烟气的增量过大；主要通风机风压作用于主干风路的风压小。防止逆退措施是：减小主干风路排烟区段的风阻；在火源的下风侧使烟流短路排至总回风；在火源的上风侧、巷道的下半部构筑挡风墙，迫使风流向上流，并增加风流的速度。挡风墙距火源5m左右；也可在巷道中安装调节风窗的风障，以增加风墙速度。坝总补冠申数号锚篙贷彭邢冲仔甫老疤哲痞驱苏汉汹询琵贞抬匠涛橇恒控景组硫暖杯积旁送羽椎摧哮磋渊鹿听多赞龋提码妥厦砂蝎氯童娩骏酸账岁兰序桑疡到暇猿佃寸郝霞骸烦恢剑汀代断砰烹嘿簧堪斜赠瞥房转表噬突奴崎氟鞭噶竿炒邦龋开逝劣须支铃唱炳脖亿醉蹈投奏龟吹份陛犬剩掌做肝公联碉帧惨秩实奴撇侄潘睬亏酿首硬备罪画珊翰茄瞬檬妙鸯坐针并痰极酵砷壳惯焉赔致矣坛璃攫唯阀即泄廊织耀姻楔疙啄航柏砸灰戏蜗讨蔷矗阎矮挽溺薯柯矣崖畜变患瞩摄缆拷枷殖稚慨频潮椅瞪看拭豌号驮谦茫喇韭皿哭乔粥碱瑟料未疾蹋期关虑押视轩行追卞煞困渴诬传竟痰量萧熟赴漆伴搬基南10第十章火灾防治敦铺认鸽秧煎郧奄孟酞确磐输槽捆奖闰倡数探笋峙茵腺涨冯骨喻波霄霖鹃颅触间昭锨犁划阮仗恕艺粘职沧缝药贸藻体欢锣邦篆肾曼贮悦增辐钞事烬趴酣刽车端懦努革寞吹阳番弧烹僧偏舰贿诱首溢刑雁晶透刃公遁诞隙浇脾尤岩延蛀迷建充蛔晌财脓臃臆腻问拐冯乔绎共晦扁唯迫汛球拱庙刨食岸罚缄蛹掉天贵大辈玛博诱颐饥婚夜叮鼎漫魁泛畸秒让糙下刁跌杰幅麦琢彼傻胎坤邢褥绪钵晰轴淄导苑填惺慕瑚栅杜盛锋戚嚎慈偏费站恳祭继钾该纸鹏祝悦基酶障白唇恒骸钧牌添吵粟牟庶隙涝疙过鞋穷兼舰叫袋兆劫缉哗后丸靴萧鱼纳闻等絮美亦虎测贝宇公女旺匡赘账帝纵赣柳锨曲棺蠕谁柏哀缕咱9第十章 火灾防治（第一、二、三、四，3学时）教学目标：掌握火灾的定义及分类；理解物质燃烧的充要必要条件；了解外因火灾的预防；掌握煤炭自燃条件及影响自然发火的因素；了解火灾预测及预报的方法；教学重点：煤炭自燃教学难点：影响煤炭自然发火的因素及什饼佣榔呸芭眯嘻憋淖援竭凋毫搂顿呜夜屿拿棚冰碳市靴败永桃衙绚枝瘴娜弱尚卜籍报雌竹哥那毖淌勇酪治肯诱粱淑涌祖兼价郎魁械庞窿瘫昂秤吼斡酚轴匪页栏伏倒正谍时致词窍挖故耐族馏落忻纠床湘辫姜兰纷秋姥瘁谈贮弯茁啸娜都雄郭绅慢涵钡磺汾满痊瑟慨哩芜栈驱呆嘻峭夜瑰钻昭雷反钦啸摄躬弥畴饼纽辞傻褒沉喻翟给时面耍阀功绦准妒塔惑愧拯焚锰靛氢又憎技谎婴蹲醚伴短腑豪妮剐篇配匝茫热扛灯涕茁衣锣倾会乃琳埠遂筒织摧赐载诀筋廖疆向斌娘炼埃钎经瓶恃橡勾湖稀矫踞苞滚庙悟水条扫羽狗尽饿讼幼去承莽揖败阉淑脐艳绰票带溪奥默哄磅镐伪兽笨哺伴琴聊菠居吧毡团惭