礦井火災(zāi)學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、礦井火災(zāi)學(xué)題型：填空、名詞解釋、簡答題、論述題前言1礦井火災(zāi)：發(fā)生在礦井井下或地面井口附近、威脅礦井安全生產(chǎn)、形成災(zāi)害的一切非控制燃燒。其包括內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)兩類。內(nèi)因火災(zāi):煤因氧化產(chǎn)熱而自然發(fā)火產(chǎn)生的火災(zāi)。外因火災(zāi):外部熱源引燃可燃物造成的火災(zāi)。內(nèi)因火災(zāi)（自燃火災(zāi)）占礦井火災(zāi)總數(shù)的90%以上。 第一章 礦井火災(zāi)學(xué)基礎(chǔ)1燃燒三要素：可燃物、熱源和氧氣（O2）。2根據(jù)可燃物燃燒過程的差異，燃燒可分為五種基本燃燒形式：分解燃燒、表面燃燒、蒸發(fā)燃燒、擴(kuò)散燃燒、預(yù)混燃燒。分解燃燒：出現(xiàn)于固體和部分液體燃料的燃燒中。礦井火災(zāi)中前期和中期的大部分燃燒現(xiàn)象都屬于這一類型。 表面燃燒：無火焰的固體燃燒，發(fā)生

2、于固體燃料燃燒的后期。蒸發(fā)燃燒：液體蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸汽與空氣混合發(fā)生著火。擴(kuò)散燃燒：高濃度的可燃?xì)怏w與空氣邊混合邊燃燒的燃燒現(xiàn)象。如果燃燒很穩(wěn)定，一般情況下不會發(fā)生爆炸。預(yù)混燃燒：在井下一定環(huán)境條件下，可燃?xì)怏w與空氣在著火前已經(jīng)預(yù)先充分混合，且其濃度處于燃燒（爆炸）界限之內(nèi)，遇火源即會發(fā)生燃燒，稱為預(yù)混燃燒。這種燃燒在混合氣體分布空間快速蔓延，在一定條件下還會轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?富氧燃燒和富燃料燃燒的特點：富氧燃燒是供氧充分的燃燒。這類燃燒的特點是耗氧量少、火源范圍小、火勢強度小和蔓延速度較低。富燃料燃燒是受限空間內(nèi)可燃物燃燒數(shù)量大，供氧不足的燃燒。這類燃燒的特點是火勢大、發(fā)生災(zāi)難的危險性和嚴(yán)重性較大

3、。4轟燃與回燃：轟然是受限空間火災(zāi)局部緩慢燃燒發(fā)展到空間內(nèi)所有可燃物突然全面快速燃燒的特殊火行為，其特點是在一定受限空間中所有的可燃物幾乎同時被點燃?；厝际侵父蝗剂先紵a(chǎn)生的高溫不完全燃燒產(chǎn)物（煙氣）遇新鮮空氣時發(fā)生的快速爆燃現(xiàn)象。5富燃料火災(zāi)中“跳蛙”現(xiàn)象產(chǎn)生原理：當(dāng)高溫?zé)熈髟诹鲃舆^程中與旁側(cè)支路的新鮮風(fēng)流交匯時，便在巷道連接處發(fā)生回燃，即形成新的火源點。新火源又會消耗了大量氧氣再次使高溫?zé)熈髦醒鯕獾暮坎蛔?，高溫可燃煙氣繼續(xù)向前流動，如果在巷道附近又有新鮮空氣涌入，在連接口附近又會再次發(fā)生回燃而形成又一個新的火源點，這種在礦井下遠(yuǎn)離火源點形成的一個或多個再生火源的現(xiàn)象被形象地稱為火源發(fā)展的

4、“跳蛙”現(xiàn)象。第二章 煤的自燃及其特性1 煤氧復(fù)合作用假說：煤氧復(fù)合作用假說認(rèn)為煤自燃的主要原因是煤與氧氣之間的物理、化學(xué)復(fù)合作用的結(jié)果， 其復(fù)合作用包括煤對氧的物理吸附、化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致煤的自燃。2 煤的自燃過程及特性（結(jié)合P51.煤炭自燃過程圖）：準(zhǔn)備期：該階段因環(huán)境起始溫度低，煤的氧化速度慢，產(chǎn)生的熱量較小，因此需要一個較長的蓄熱過程。自熱期：氧化產(chǎn)生的熱量使煤溫繼續(xù)升高，超過煤自熱的臨界溫度（一般為6080），煤溫急劇加速上升，氧化進(jìn)程加快，開始出現(xiàn)煤的干餾，產(chǎn)生芳香族的碳?xì)浠衔铮–xHy）、氫（H2）、更多的一氧化碳（CO）等可燃?xì)怏w。燃燒期：當(dāng)達(dá)到臨界溫度點，煤氧

5、化的產(chǎn)熱與煤所在環(huán)境的散熱就失去了平衡，即產(chǎn)熱量將高于散熱量，就會導(dǎo)致煤與環(huán)境溫度的上升，從而加速了煤的氧化速度并又產(chǎn)生更多的熱量，直至煤自燃起來。3 煤自燃影響因素內(nèi)在因素：（1）煤化程度：一般說來，煤的煤化程度愈低，揮發(fā)分就愈高，氫氧含量就愈大，其自燃危險性就愈大。自燃危險性：褐煤煙煤無煙煤。（2）煤的水分：煤的含水量對其氧化進(jìn)程的影響表現(xiàn)在兩個方面。在煤炭自燃初始階段，水分起到催化作用。在一定條件下，水分又可以起到阻化作用。（3）煤巖成分：不同的煤巖成分有著不同的氧化性，氧化趨勢按下列順序降低：鏡煤、亮煤、暗煤、絲煤。（4）煤的含硫量：硫氧化能力相對來說要比煤強，因此在其它成分相差無幾的

6、情況下，含硫多的煤在同樣條件下易于氧化、易于自燃。煤的粒度、孔隙度：完整的煤層和大塊堆積的煤一般不會發(fā)生自燃；煤的粒度過于小時，氧氣難以進(jìn)入堆積的煤體內(nèi)部，影響煤的氧化；孔隙越發(fā)育的煤，往往越易于自燃。（5）煤的瓦斯含量：瓦斯或者其它氣體含量較高的煤，煤發(fā)生自燃的危險性也相應(yīng)減小。外在因素：（1）煤層地質(zhì)賦存條件，（2）采掘技術(shù)因素，（3） 通風(fēng)管理因素。4 煤的自燃傾向性：即煤自燃難易程度，是煤低溫氧化性的體現(xiàn)，是煤的內(nèi)在屬性之一。5 煤的自然發(fā)火期：是煤炭自然發(fā)火危險性的時間量度，即煤體從暴露在空氣環(huán)境之時起到自燃（溫度達(dá)到該煤的著火點溫度）所需的時間。6確定自然發(fā)火期的方法：統(tǒng)計比較法、

7、類比法、實驗室測定法、綜合法。第三章 礦井火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報1、 煤自然發(fā)火的條件：（1） 煤具有自燃傾向性且成破碎狀態(tài)堆積 （2） 有連續(xù)的通風(fēng)供氧條件 （3） 熱量易于堆積 （4） 持續(xù)一定的時間2、 易自燃發(fā)火的地點及原因（從自然發(fā)火條件進(jìn)行分析）：地點：采空區(qū)、停采線和開切眼、進(jìn)回風(fēng)巷、構(gòu)造帶、通風(fēng)設(shè)施附近原因：（P115-124） 3、 指標(biāo)選用的原則：靈敏性、規(guī)律性和可測性 第四章 防治煤炭自燃技術(shù)1、 防治煤炭自燃的開采技術(shù)措施：（一） 采用合理的礦井開拓和巷道布置（1） 優(yōu)化礦井設(shè)計；（2）合理進(jìn)行巷道布置：采用巖石巷道；區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置；（3）合理安排采掘關(guān)系（二） 堅持

8、合理的開采方法和開采順序（1）采用合理的采煤方法；（2）采用無煤柱開采；（3）堅持正規(guī)的回采順序；（4）快速開采（三）控制礦山壓力和減少煤體破碎（1）加強巷道頂板支護(hù)（2）分層開采下分層頂板管理（四）合理的通風(fēng)系統(tǒng)（1）風(fēng)網(wǎng)簡單、結(jié)構(gòu)合理（2）合理的通風(fēng)設(shè)施布置（3）合理的工2、漏風(fēng)測定示蹤技術(shù)：用于探測漏風(fēng)通道和漏風(fēng)量。是選擇具有一定特性的氣體做標(biāo)志氣體。利用風(fēng)流或漏風(fēng)作載氣，在能位較高的漏風(fēng)源釋放，在其可能出現(xiàn)的漏風(fēng)出口采集氣樣，分析氣體，確定標(biāo)志氣體的流動軌跡，判斷漏風(fēng)通道，根據(jù)標(biāo)志氣體濃度變化計算風(fēng)量或漏風(fēng)量。SF6測定井巷漏風(fēng)測定方法：瞬時釋放法、連續(xù)穩(wěn)定釋放法（各方法的用途）3 均

9、壓防滅火定義：是采用風(fēng)窗、風(fēng)機、連通管、調(diào)壓氣室等調(diào)壓手段，改變通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力分布，降低漏風(fēng)通道兩端的壓差，減少漏風(fēng)，從而達(dá)到抑制和熄滅火區(qū)的目的均壓技術(shù)：開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓。開區(qū)均壓是指在生產(chǎn)工作面建立的均壓系統(tǒng)；閉區(qū)均壓就是對已封閉的區(qū)域進(jìn)行均壓。開區(qū)均壓的措施有： 調(diào)節(jié)風(fēng)窗均壓、局部通風(fēng)機均壓、調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部通風(fēng)機聯(lián)合均壓閉區(qū)均壓技術(shù)措施有：并聯(lián)風(fēng)路與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓、調(diào)壓風(fēng)機與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓、連通管均壓。4注漿防滅火（P178基本系統(tǒng)的構(gòu)成，工藝、注漿方法、注漿途徑、應(yīng)用方法）（1）輸漿倍線表示輸漿管路阻力與壓力之間關(guān)系，用N表示。靜壓輸送時：N = L/H式中 L漿液自地面管路的

10、入口至灌漿區(qū)管路的出口管線總長度，m； H漿液入出口之間的高差，m；漿液的輸送倍線：是指從地面注漿站至井下注漿點的管線長度與垂高之高一般情況下，漿液的輸送倍線值一般在38之間，最好在56范圍內(nèi)變化。倍線過大，則相對于管線阻力的壓力不足，漿液輸送受阻，容易發(fā)生堵管現(xiàn)象；倍線過小，漿液出口壓力過大，對漿液在注漿區(qū)內(nèi)的分布不利。（2）注漿方法：采前預(yù)注、隨采隨注和采后封閉注漿三種類型。隨采隨注分為鉆孔注漿、埋管注漿和灑漿三種。5制取氮氣方法：深冷空分、變壓吸附和膜分離三種方法6阻化劑防滅火：阻化劑防火原理：（1）隔絕煤與氧氣的接觸。（2）保持煤的濕度。（3）阻化劑作為一種化學(xué)成分加入到煤的自由基鏈?zhǔn)?/p>

11、反應(yīng)中，生成一些穩(wěn)定的鏈環(huán)，使煤表面活性自由基團(tuán)與氧氣的反應(yīng)迅速放慢或受到抑制，從而起到阻止煤炭自然的作用。（4）加速熱量的散失。阻化劑的評價指標(biāo)包括有阻化率和阻化衰退期。阻化率：煤樣在阻化處理前后放出的CO量的差值與未經(jīng)阻化處理時放出的CO量的百分比阻化衰退期（阻化壽命）：煤炭經(jīng)阻化處理后，阻止氧化的有效日期阻化劑滅火工藝：采煤工作面向采空區(qū)遺煤噴灑阻化劑液防治煤的自然；向可能或已經(jīng)開始氧化發(fā)熱的煤壁打鉆孔壓注阻化液；汽霧阻化劑，借助漏風(fēng)方向向采空區(qū)采空區(qū)送入霧化阻化劑。7 凝膠防滅火：凝膠的種類：根據(jù)制備凝膠基料化學(xué)性質(zhì)的不同，凝膠可分為無機凝膠和有機凝膠兩大類凝膠防滅火的概念：凝膠防滅火

12、技術(shù)是將基料、添加劑與水按一定比例混合，然后用泵（或注漿系統(tǒng)）壓注到煤層發(fā)火部位，先使注入口附近火源表面降溫，在泵壓和自重作用下，混合液體滲入到煤體裂隙和微小孔隙中，在發(fā)火部位形成凝膠或膠體，阻斷氧擴(kuò)散，阻止煤體繼續(xù)氧化發(fā)熱，進(jìn)而降低煤體內(nèi)部溫度，從而達(dá)到防滅火的效果。8、三相泡沫防滅火技術(shù)：集固、液、氣三相材料的防滅火性能于一體，充分利用粉煤灰或黃泥漿的覆蓋性、氮氣的窒息性和水的吸熱降溫性進(jìn)行防滅火。三相泡沫防滅火機理：（1） 包裹煤體，隔絕氧氣，封堵漏風(fēng)通道與煤體裂隙 （2） 吸熱降溫，降低煤體和周圍環(huán)境的溫度（3） 降低采空區(qū)氧氣濃度，抑制煤的氧化，窒息自燃的煤體 (4) 潤濕煤體，增加

13、煤體的濕度 (5) 抑制煤體自由基的產(chǎn)生，阻斷已有自由基和官能團(tuán)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)第五章 礦井火災(zāi)時期的風(fēng)流紊亂1風(fēng)流紊亂概念：是指井下發(fā)生火災(zāi)時，在火和煙氣的作用下，正常情況時巷道內(nèi)風(fēng)流的流動方向以及風(fēng)量的分配被打亂，火災(zāi)產(chǎn)生的有毒有害煙氣進(jìn)入到進(jìn)風(fēng)流中，使得事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，造成大量的人員傷亡。2風(fēng)流紊亂的基本形式是煙流逆退和風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。煙流逆退：在礦井巷道中，如果火源處向上流動的煙流受頂板的阻擋，熱煙氣將在巷道的頂部形成沿巷道進(jìn)、回兩個方向的流動，其中巷道頂部逆著巷道進(jìn)風(fēng)方向流動的煙流被稱為煙流逆退。風(fēng)流逆轉(zhuǎn)：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的某分支風(fēng)流方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。3風(fēng)流紊亂的原因：一方面，由于對空

14、氣的加熱使其密度下降，在非水平的巷道分支將產(chǎn)生附加火風(fēng)壓；另一方面，通風(fēng)巷道中會產(chǎn)生熱膨脹，就會減少主干通風(fēng)巷道的質(zhì)量流量，即產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)。4風(fēng)流控制方法：反風(fēng)法、短路法、調(diào)壓法（掌握具體概念及措施）第七章 火區(qū)封閉和啟封1火區(qū)密閉的原則是：（1）準(zhǔn)備先行，提前做好封閉火區(qū)的準(zhǔn)備（2）行動果斷，井下直接滅火未能奏效時，應(yīng)果斷采取封閉火區(qū)的方法進(jìn)行滅火（3）密閉墻要“密、少、快、小”(封閉“四字訣” “密、少、快、小”。“密”是指密閉墻要嚴(yán)密，盡量減少漏風(fēng)；“少”是指密閉墻的道數(shù)要少；“快”是指封閉墻的施工速度要快；“小”是指封閉范圍要盡量小)，（4）實施過程要加強監(jiān)控2不同火區(qū)封閉順序試用條件

15、及優(yōu)缺點：封閉順序優(yōu)點缺點適用條件先進(jìn)風(fēng)巷、后回風(fēng)巷迅速減少向火區(qū)的供氧，使火勢因缺氧而大大減弱，減少了流向回風(fēng)側(cè)的煙流量，為構(gòu)建回風(fēng)側(cè)的防火墻創(chuàng)造條件1.易導(dǎo)致火區(qū)壓力降低而“抽吸”瓦斯；2.可能引起風(fēng)流紊亂；3.風(fēng)流與瓦斯混合，可能引發(fā)爆炸適用于火區(qū)瓦斯?jié)舛容^低且不與采空區(qū)或高瓦斯積聚區(qū)相連的情況進(jìn)、回風(fēng)巷同時封閉1. 火區(qū)封閉耗時少，能盡快切斷供氧2.火區(qū)封閉前仍能保持通風(fēng)，火區(qū)可燃?xì)怏w濃度不易達(dá)到爆炸界限安全性與進(jìn)回風(fēng)側(cè)能否保證同步封閉密切相關(guān)，井下由于通訊的困難和條件的復(fù)雜性，較難按預(yù)定時間完成同時封閉應(yīng)用范圍較廣，應(yīng)用較為普遍，高、低瓦斯礦井均可采用先回風(fēng)巷、后進(jìn)風(fēng)巷1.反轉(zhuǎn)回流的

16、惰性煙氣能惰化火區(qū)；2.火區(qū)氣壓升高，抑制瓦斯涌出1.易發(fā)生風(fēng)流紊亂，造成可燃高溫?zé)煔饣亓髦粱饏^(qū)，引起爆炸；2. 在進(jìn)風(fēng)側(cè)未封閉的情況下，回風(fēng)側(cè)的防火構(gòu)筑墻工作比較艱苦，危險性也更大一般不宜采用，有些情況下也可以考慮：1.火勢不大、溫度不高、瓦斯含量低，用以截斷火源蔓延；2.高瓦斯區(qū)域，防火墻和火源之間存在瓦斯源3 火區(qū)啟封條件：規(guī)程第二百四十八條規(guī)定：“封閉的火區(qū)，只有經(jīng)取樣化驗證實火已熄滅后，方可啟封或注銷?；饏^(qū)符合以下條件時，方可認(rèn)為火源熄滅： （1）火區(qū)內(nèi)的空氣溫度下降到30 以下，或與火災(zāi)發(fā)生前該區(qū)的日?？諝鉁囟认嗤?（2）火區(qū)內(nèi)空氣中的氧氣濃度降到5.0 以下。 （3）火區(qū)內(nèi)空氣中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳濃度在封閉期內(nèi)逐漸下降，并穩(wěn)定在0.001 以下。 （4