國內(nèi)外煤礦火災(zāi)防治現(xiàn)狀與對策

國內(nèi)外煤礦火災(zāi)防治現(xiàn)狀與對策第1頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四一、礦井火災(zāi)危險狀況及趨勢在世界各采煤國家中，我國是礦井火災(zāi)比較嚴(yán)重的國家。據(jù)1997年的統(tǒng)計，在593個國有重點煤礦中，自燃發(fā)火危險礦井占51.3%，煤自燃氧化形成的自燃發(fā)火現(xiàn)象（或征兆）近4000次，形成火災(zāi)360次。煤炭自燃發(fā)火占90%以上。第2頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四據(jù)2000年全國425對國有煤礦的不完全統(tǒng)計，共發(fā)生火災(zāi)168次，其中內(nèi)因火災(zāi)154次，外因火災(zāi)14次，封閉采區(qū)或工作面59個，影響煤量3080Mt，凍結(jié)煤量4217Mt，發(fā)火率為0.318次/Mt。第3頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2002年國有重點煤礦事故嚴(yán)重度的統(tǒng)計瓦斯火災(zāi)水災(zāi)第4頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四中國煤火分布第5頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四自燃火災(zāi)多發(fā)地點煤巷高冒頂煤巷巷幫和碹后破碎帶采空區(qū)上下隅角地質(zhì)構(gòu)造破碎帶煤柱起采及停采線附近等地第6頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四二、礦井火災(zāi)防治技術(shù)研究現(xiàn)狀目前世界上主要的產(chǎn)煤國家有：中國、美國、俄羅斯、印度、波蘭、烏克蘭、澳大利亞等七個國家。在煤礦火災(zāi)防治方面的研究做得比較好的國家有：前蘇聯(lián)（俄羅斯）、波蘭、中國和美國。前蘇聯(lián)在煤的自燃機理方面做過一些研究波蘭在煤礦火災(zāi)方面的研究比較多，有很多開創(chuàng)性的研究工作都是由波蘭人做的，比如：火風(fēng)壓的概念及計算方法，均壓防滅火，高倍泡沫滅火，惰氣防滅火等都是由波蘭人最先提出的。中國在礦井火災(zāi)防治方面作了大量的研究工作，從煤的自燃氧化規(guī)律到防滅火技術(shù)，從宏觀研究到微觀研究都有人在做。美國在火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報、火災(zāi)時期礦井通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流的計算機模擬、封閉火區(qū)評價等方面做過一些研究。第7頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四礦井火災(zāi)的防治工作主要包括三個方面：煤層自燃發(fā)火危險評價煤層自燃發(fā)火的預(yù)測預(yù)報礦井火災(zāi)的防治技術(shù)第8頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四（一）煤層自燃發(fā)火危險評價技術(shù)1、煤層自燃性傾向評價世界各主要采煤國都依據(jù)本國的具體條件對煤的自燃傾向性的鑒定方法和界定指標(biāo)做了明確規(guī)定。我國在20世紀(jì)80年代以前，對煤的自燃傾向性的鑒定沿用前蘇聯(lián)的著火點溫度法。不能切實地反映煤低溫自熱氧化特性?！捌呶濉逼陂g依據(jù)我國的具體情況，開始研究流態(tài)色譜吸氧鑒定法。該方法操作方便，工藝簡單，能切實反映低溫自熱氧化狀態(tài)。專用儀器ZRJ-1型煤自燃傾向性鑒定儀在我國煤礦普遍應(yīng)用。1997年頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T707-1997《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》和MT/T708-1997《煤自燃性測定儀技術(shù)條件》。第9頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2、煤層開采時期的自燃危險性評價技術(shù)多年來，國際上許多國家都在尋求一種能綜合判別煤自燃發(fā)火危險程度的方法。目前國際上大多采用對各種內(nèi)、外在影響因素綜合評分的方法。其指導(dǎo)思想是：首先對煤自燃傾向性進行鑒定，評出其分值，然后在大量統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上對影響煤自燃發(fā)火危險程度的外在因素進行主觀評價，給出分值。將兩者綜合相加就得出了相應(yīng)條件下的煤自燃發(fā)火的總分值，再按分值對煤層開采時期的自燃危險性進行分類。第10頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四3、煤層最短自燃發(fā)火期評價技術(shù)煤層最短自燃發(fā)火期一直是國內(nèi)外煤礦安全技術(shù)研究領(lǐng)域的重要方向之一。前蘇聯(lián)利用煤吸氧蓄熱研究，提出了以煤吸氧速度為基礎(chǔ)的檢測工藝及其數(shù)據(jù)處理方法。從“八五”開始，我國從事典型易燃煤層最短自燃發(fā)火期研究。一是利用煤堆氧化實驗裝置在模擬條件下測定并解算自燃發(fā)火期；二是測定煤的吸氧速度、氧化反應(yīng)速度，以熱傳導(dǎo)及熱平衡原理推算最短自燃發(fā)火期，并結(jié)合地質(zhì)、開采、通風(fēng)等影響因素修正確定發(fā)火期。第11頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四（二）煤自燃發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)1、氣體分析法氣體分析法是以煤自燃發(fā)火過程中的氣體產(chǎn)物來預(yù)測預(yù)報煤自燃發(fā)火的過程。氣體分析法在過去相當(dāng)長的時間內(nèi)采用的是單一CO指標(biāo)，但研究表明，CO指標(biāo)與煤自燃發(fā)火過程的分段性對應(yīng)關(guān)系差，受現(xiàn)場影響因素干擾較大，因此現(xiàn)在逐步發(fā)展為以CO、C2H4、C2H2、鏈烷比、烯烷比等為主要指標(biāo)的綜合預(yù)測預(yù)報體系。第12頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2、氣味檢測法近年來，日本等國研制成功一種氣味傳感器，并將這些氣味傳感器用于日本太平洋煤礦井下煤自燃發(fā)火的早期預(yù)測，取得了初步成效。研究表明，氣味傳感器能捕捉煤低溫氧化初期釋放氣味的微弱變化，此時煤溫比CO監(jiān)測提前20~30oC。氣味檢測法與礦井監(jiān)測場所氣體、氣味的本底情況有密切關(guān)系，就其實用性而言，還有等于進一步研究。第13頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四3、測溫法測溫法主要用于煤層巷道異常點溫度的監(jiān)測，常用的方法有熱電偶測溫法、紅外測溫法、激光測溫法等。第14頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四4、磁力預(yù)測法磁力預(yù)測法的原理：鐵磁物質(zhì)存在的區(qū)域溫度發(fā)生變化時，其磁化率、磁場強度也隨之發(fā)生相應(yīng)變化，通過儀器測定磁場變化規(guī)律就可對自然發(fā)火進行預(yù)測預(yù)報。此方法只適于煤層頂?shù)装逵需F磁物質(zhì)或能撒布鐵磁性物質(zhì)的地方，其應(yīng)用受到工藝和儀器靈敏度的限制。第15頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四（三）礦井火災(zāi)防治技術(shù)1、外因火災(zāi)的防治我國煤礦外因火災(zāi)中以膠帶輸送機火災(zāi)最為嚴(yán)重。自“七五”以來，我國先后研制出多種膠帶機火災(zāi)檢測和自動滅火裝置，但僅是對其重點發(fā)火危險部位的3~5個點進行監(jiān)測，而且不能準(zhǔn)確定位。“九五”期間，我國煤炭科學(xué)研究總院撫順分院研制成功了KJS5000A型膠帶輸送機火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)最大測點數(shù)為12544個。是目前國內(nèi)較先進的膠帶輸送機火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。第16頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2、內(nèi)因火災(zāi)防治技術(shù)內(nèi)因火災(zāi)防治技術(shù)的基本出發(fā)點是消除或破壞煤自燃的三個基本條件。惰化防滅火堵漏防滅火加快工作面推進速度第17頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四常見煤礦火災(zāi)防治技術(shù)介紹1、煤礦火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)2、灌漿防滅火技術(shù)3、均壓防滅火技術(shù)4、阻化劑防滅火技術(shù)5、泡沫防滅火6、凝膠防滅火技術(shù)7、堵漏風(fēng)防滅火技術(shù)8、綜合防滅火技術(shù)第18頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四1、煤礦火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)煤礦火災(zāi)早期監(jiān)測技術(shù)主要有氣體分析法和測溫法，最常用的監(jiān)測特征參數(shù)有氣體、溫度及煙霧等。CO、C2H4、C2H2、鏈烷比、烯烷比等為主指標(biāo)的綜合指標(biāo)體系。測溫法主要用于煤層巷道異常點溫度的監(jiān)測。測溫法分為兩類：一類是直接用檢測到的溫度值進行預(yù)報或報警，另一類則是通過監(jiān)測點溫度的變化特性（升溫速率）進行預(yù)報。第19頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2、灌漿防滅火技術(shù)按與回采工藝的關(guān)系分為采前預(yù)灌隨采隨灌采后灌漿按實施方法分為埋管灌漿鉆孔灌漿工作面撒灌第20頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四3、均壓防滅火技術(shù)均壓防滅火技術(shù)最早由波蘭人提出。均壓防滅火技術(shù)就是采用通風(fēng)的方法減少自燃危險區(qū)域漏風(fēng)通道兩端的壓差，使漏風(fēng)量趨近于零，從而斷絕氧源起到防滅火的作用。第21頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四4、阻化劑防滅火技術(shù)阻化劑防滅火技術(shù)是指利用阻化原理將具有阻化性能的藥劑送入擬處理區(qū)，從而達(dá)到防滅火的目的。第22頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四5、泡沫防滅火泡沫防滅火技術(shù)是以化學(xué)方法產(chǎn)生膨脹惰性泡沫，以進行防滅火的一種技術(shù)。由于其可堆積、流動性好，并且有一定的固泡時間，所以更適用于深部高溫區(qū)域的防滅火。常用的泡沫防滅火技術(shù)有化學(xué)惰氣泡沫防滅火技術(shù)和三相泡沫防滅火技術(shù)（中礦王德明教授的成果）。第23頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四6、凝膠防滅火技術(shù)（西安科技大學(xué)徐精彩教授的成果）

凝膠防滅火技術(shù)是20世紀(jì)70年代以來研究出的一項防滅火新成果，適用于處理巷道幫、頂、高溫區(qū)域、撤面期間的自燃隱患以及火區(qū)治理。凝膠防滅火時起到覆蓋、堵漏、隔氧、阻化的作用。第24頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四7、堵漏風(fēng)防滅火技術(shù)堵漏風(fēng)防滅火技術(shù)用于采空區(qū)密閉堵漏風(fēng)、隔離煤柱裂隙堵漏風(fēng)、無煤柱工作面順槽巷幫隔離帶堵漏風(fēng)等多個場合。初期的堵漏防滅火措施主要為灌注黃泥漿、砂漿等。近年來研究成功了品種多、性能優(yōu)良的新型充填堵漏材料，如凝膠類充填材料、無機固化粉煤灰、輕質(zhì)膨脹快速密閉堵漏材料等。第25頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四8、綜合防滅火技術(shù)目前，在煤礦生產(chǎn)實踐中，“以防為主”的防滅火原則基本得到了貫徹，并逐漸形成了火災(zāi)預(yù)測、監(jiān)測、預(yù)防、治理相結(jié)合的綜合火災(zāi)防治技術(shù)體系。第26頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四9、采空區(qū)置換注氮防滅火技術(shù)張國樞教授的“采空區(qū)置換注氮防滅火技術(shù)”第27頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四四、礦井火災(zāi)防治中存在的問題

目前我國礦井防滅火存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，用于火災(zāi)監(jiān)測的傳感器種類單一，穩(wěn)定性差，精度不高，壽命短而且價格高，極大地制約了火災(zāi)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)報技術(shù)的發(fā)展。其次，煤自燃發(fā)火期測定的實用技術(shù)尚未根本解決。另外，隱蔽火源探測仍是當(dāng)今世界一大難題。我國在“七五”、“八五”期間就此進行了重點研究，形成了測氡法、地質(zhì)雷達(dá)探測法、紅外探測法以及采空區(qū)預(yù)埋探測器法等，但由于井下火源往往比較深，且介質(zhì)不均勻，某些輔助手段穿透能力有限或反射波受多種不均勻介質(zhì)的影響，而往往探測精度不高，對實際防滅火工作指導(dǎo)意義不大。第28頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四五、煤礦火災(zāi)防治技術(shù)研究趨勢1、加強應(yīng)用基礎(chǔ)研究，為創(chuàng)新防滅火技術(shù)的開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)煤礦火災(zāi)演化過程的動力學(xué)突變規(guī)律研究及其定量指標(biāo)煤最短自燃發(fā)火期快速測定技術(shù)的理論依據(jù)及關(guān)聯(lián)評價方法等2、防滅火新材料及專用裝備關(guān)鍵技術(shù)研究無毒生態(tài)型防滅火新材料及專用裝備研究隱蔽火源精確探測技術(shù)與裝備研究3、開發(fā)災(zāi)變應(yīng)對技術(shù)開發(fā)基于礦井網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的快速應(yīng)變技術(shù)與專用裝備，控制煤礦火災(zāi)的擴大與繼發(fā)性災(zāi)害的發(fā)生4、礦井防滅火系統(tǒng)的動態(tài)分析與控制研究從系統(tǒng)工程角度，將防滅火預(yù)測預(yù)報、監(jiān)測監(jiān)控等煤礦火災(zāi)不同時期的防治技術(shù)有機地結(jié)合起來，研究多傳感器分布條件下的火災(zāi)判別技術(shù)，研制基于三維數(shù)字化礦山的煤礦井下火災(zāi)預(yù)警專家系統(tǒng)，建立與礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行的礦井易自燃區(qū)域的連續(xù)監(jiān)測與控制子系統(tǒng)，實現(xiàn)從礦井通風(fēng)系統(tǒng)防火設(shè)計到礦井防滅火技術(shù)方案實施的全礦井防滅火系統(tǒng)的動態(tài)分析與控制。第29頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四

波蘭煤礦火災(zāi)防治技術(shù)介紹第30頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2.85

紹別斯基-亞沃斯諾煤礦

5.3

4.85

鮑格當(dāng)卡煤礦

5.2

3.4

布德雷克煤礦

5.1

11.1

獨立煤礦

5

57.95

煤炭公司

4

13.65

雅斯山別煤炭有限公司

3

19.9

卡托維茲煤炭控股公司2

102.6

全部煤礦

1

生產(chǎn)能力(2004年)(百萬噸)煤礦No.

波蘭的煤礦和煤產(chǎn)量波蘭現(xiàn)有33個生產(chǎn)煤礦,3個正在報廢中的煤礦,煤炭年產(chǎn)量1億噸左右,70年代最高產(chǎn)量達(dá)到2億多噸.12萬3千多雇員.第31頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四事故種類

傷亡人數(shù)

死亡人數(shù)全部2001

2002

200320042001

2002

20032004火災(zāi)--3--351-冒頂-1---4-1沖擊地壓267124354526瓦斯爆炸與燃燒

-41--2415-煤塵爆炸-10---12--煤與瓦斯突出--------突水--------合計

2

21

11124

78

111272001-2004煤礦事故傷亡人數(shù)第32頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2001-2004

煤礦事故數(shù)事故類型

事故數(shù)

2001

2002

20032004火災(zāi)48814冒頂1313沖擊地壓612*128瓦斯爆炸與燃燒

-351煤塵爆炸-2--煤與瓦斯突出-1--突水----合計11292626第33頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四百萬噸死亡率

2001200220032004備注百萬噸死亡率0,190,320,280,09硬煤(地下開采煤礦)百萬噸死亡率0,140,210,170,06硬煤+褐煤

(地下+露天)百萬小時死亡率0,090,150,130,04硬煤百萬小時死亡率0,060,270,440,16銅礦千人死亡率0,140,240,210,07硬煤千人死亡率0,130,180,190,07所有礦井第34頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四1990-2003百萬噸發(fā)火率年份自燃火災(zāi)次數(shù)全部火災(zāi)次數(shù)產(chǎn)量（百萬噸）發(fā)火率百萬噸／次19901117154.500.11919911622137.500.16619921113130.000.101019931015130.000.1281994712132.700.0911199599135.200.0715199679136.000.0715199746137.000.0423199857116.000.0617199936109.000.0520200023102.000.0333200111103.000.01100200247104.000.0714200345100.460.0520第35頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第36頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第37頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第38頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第39頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第40頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第41頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第42頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四煤層火災(zāi)危險等級劃分自燃性指數(shù)Sza[°C/min]活化能A[kJ/mol]自燃性分級煤自燃傾向性評價>67I級自燃傾向性很小≤8046~67II級自燃傾向性小<46III級自燃傾向性中大于80,小于等>42等于100≤42IV級自燃傾向性大大于100,小于>34等于120≤34V級自燃傾向性很大于120-大第43頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四波蘭煤礦安全規(guī)程規(guī)定:在工作的地方和有人的地方,礦井空氣中一氧化碳的體積含量不能超過0.0026%,即26ppm這也是采取滅火形動的依據(jù)第44頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四自燃發(fā)火預(yù)測指標(biāo)CO增量指標(biāo)COCO=CO-COxCO—回風(fēng)流一氧化碳濃度，%COx—進風(fēng)流中一氧化碳濃度，%；若不測量，取0.0000%第45頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四一氧化碳量指標(biāo)VCOVCO=10·V·rCOVCO—一氧化碳量指標(biāo)，l/minV—測風(fēng)站空氣的體積流量，m3/minrCO—風(fēng)流中CO濃度，%第46頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四格拉漢姆系數(shù)G（采空區(qū)，密閉墻后）CO,N2,O2—回風(fēng)流中的體積百分比含量第47頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)CO指標(biāo)評價發(fā)火危險一氧化碳量指標(biāo)Vco[l/min]和一氧化碳增量指標(biāo)CO[%]采取的措施0<Vco100.0010<CO0.0026%加強觀測，加大取樣頻度10<Vco20CO0.0026%在正常生產(chǎn)的同時，采取預(yù)防措施CO0.0026%滅火行動第48頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)格拉漢姆系數(shù)評價發(fā)火危險格拉漢姆系數(shù)G采取的形動0<G0.0025正常，采空區(qū)中沒有發(fā)火危險0.0025<G0.0070加強觀測采空區(qū)氣體，加大取樣頻度0.0070<G0.0300在正常生產(chǎn)的同時，采取預(yù)防措施G>0.0300滅火行動第49頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四貝斯特龍模型第50頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四評價生產(chǎn)工作面采空區(qū)火災(zāi)危險的其他指標(biāo)第51頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四Borynia礦煤樣試驗結(jié)果第52頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四Staszic礦煤樣試驗結(jié)果第53頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四波蘭煤科總院的火災(zāi)指標(biāo)氣體濃度均為ppm第54頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第55頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第56頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第57頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四巷道密封技術(shù)密封帶煤層第58頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四木垛石膏混凝土塊或金屬網(wǎng)帆布第59頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四凝膠密封第60頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第61頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第62頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第63頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第64頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四封閉區(qū)惰化方法:低氧水蒸汽-空氣混合氣體

液氮和氣態(tài)氮

液氮氣化瓦斯充填封閉區(qū)用火區(qū)貧氧空氣充填封閉區(qū)干冰與粉煤灰漿充填采空區(qū)第65頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四復(fù)合滅火法復(fù)合滅火法指的是，在封閉火區(qū)的同時，采取措施主動滅火，降低火區(qū)中氧氣濃度或溫度。復(fù)合滅火法在下列情況下使用：只采用主動滅火或被動滅火沒有效果（1、缺少足夠數(shù)量的滅火劑，2、溫度很高，只能用密封法，3、火區(qū)與正在使用的巷道有不可控制的通道。）在主動滅火或被動滅火期間，必須保證工作人員的安全（有瓦斯或火災(zāi)氣體爆炸的危險）希望盡快打開火區(qū)，恢復(fù)巷道和設(shè)備。第66頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四復(fù)合滅火法常用的火區(qū)惰化方法水淹水砂充填惰氣（常用）在火區(qū)體積小的情況下（如肓巷）可以使用瓶裝惰氣（CO2，N2）火區(qū)體積在1000至5000m3時，用液氮通過管道輸送（從地下或地面）火區(qū)體積很大，超過10000m3時，需要大量的惰氣，可以用惰氣產(chǎn)生器，如GAG有時也可以使用貧氧火災(zāi)氣體或瓦斯。第67頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四注氮管埋設(shè)及釋放口位置第68頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四用貧氧火災(zāi)氣體循環(huán)惰化火區(qū)1－密閉墻，2－火區(qū)貧氧帶，3－過渡帶，4－火區(qū)富氧帶5－氣體循環(huán)管道，6—通風(fēng)機，7—冷卻機組，8—閘門9—氣體取樣口，測溫口，10—水柱計，11—惰氣輸送管第69頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四用瓦斯充填封閉采空區(qū)和巷道防火防止瓦斯和火災(zāi)氣體爆炸第70頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四Pniówek煤礦360/1煤層B-6a工作面由于爆破引起瓦斯燃燒，導(dǎo)致火災(zāi)第71頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四參數(shù):煤層厚度

- 1,8-2,0m,傾角 - 5°,工作面長度 - 150m,瓦斯危險等級 - IV級,煤塵危險等級 - B級,瓦斯涌出量 - 17,5m3CH4/min （抽出量-10m3CH4/min),風(fēng)量 - 900m3/min.第72頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四

第73頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四瓦斯氣體參數(shù):含瓦斯的空氣流量 - 13,2m3/min,瓦斯?jié)舛? - 66%純瓦斯流量 - 8.7m3/min.

第74頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四瓦斯-空氣混合氣用量:

926700m3,其中瓦斯量:620900m3.第75頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四第76頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四封閉采空區(qū)氣體的冷卻第77頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四Brzeszcze煤礦的一個工作面第78頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四

氣體冷卻系統(tǒng)第79頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四快速分析空氣成分的小型氣相色譜儀

HP200

(大約2分鐘分析一個氣樣)第80頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四確定煤自熱位置的熱成像攝相機第81頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四封閉火區(qū)評價方法1、封閉火區(qū)評價存在的問題評價火區(qū)狀況的各種方法都是基于由火災(zāi)氣體組分計算出的火災(zāi)指標(biāo)。比較熟知的火災(zāi)指標(biāo)有：格拉漢姆系數(shù)，氧化碳比率，克里克特系數(shù)，揚系數(shù)，一氧化碳，氫氣和烴類氣體。在煤礦中，采礦地質(zhì)條件非常復(fù)雜而且變化性很大。在某些情況下，外部因素會改變封閉區(qū)中氣體的組分。在這種情況下，用火災(zāi)指標(biāo)不能正確解釋封閉區(qū)的火災(zāi)狀況。第82頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四我國《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，封閉火區(qū)只有同時具備下列條件時，方可認(rèn)為火已熄滅：火區(qū)內(nèi)的空氣溫度下降到30oC以下，或與火災(zāi)發(fā)生前該區(qū)的日?？諝鉁囟认嗤??；饏^(qū)內(nèi)空氣中的氧氣濃度降到5.0%以下。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間內(nèi)逐漸下降，并穩(wěn)定在0.001%以下?；饏^(qū)的出水溫度低于25oC，或與火災(zāi)發(fā)生前該區(qū)的日常出水溫度相同。上述四項指標(biāo)持續(xù)穩(wěn)定的時間在1個月以上。第83頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四波蘭采礦規(guī)程中沒有規(guī)定火區(qū)打開的條件，每次打開火區(qū)前都經(jīng)專家組論證，確定是否打開火區(qū)。不論中國《煤礦安全規(guī)程》給出的評價方法，還是波蘭采礦規(guī)程給出的方法，都不能確切地評價封閉火區(qū)是否熄滅。在打開火區(qū)時，都是以救護形動的方式進行，隨時準(zhǔn)備重新封閉火區(qū)。有時還會發(fā)生火區(qū)的復(fù)燃或火災(zāi)氣體爆炸。第84頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四2、火區(qū)狀況評價方法研究對火區(qū)狀況的評價包括三個方面的內(nèi)容：

(1)火是在發(fā)展還是在減弱，

(2)火區(qū)中的氣體是否具有爆炸性，

(3)火是否熄滅。其中，對火是否熄滅進行評價是比較困難的。決定煤火是否熄滅的條件有兩個：封閉區(qū)中氧氣的濃度；火源點處煤的溫度。評價火區(qū)狀況的難點是火源點煤溫的確定。由于火源點的隱蔽性，我們往往不能確切知道火源點的位置，因此很難直接測量火源點煤溫的絕對值。第85頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四下列因素有可能導(dǎo)致對火區(qū)狀況的錯誤評價封閉火區(qū)不能排除空氣流入火區(qū)2）由于一氧化碳會吸附在焦炭上，不能僅僅因為一氧化碳濃度降到0，就籠統(tǒng)地說火熄滅了。3）火區(qū)均壓使空氣不能通過密閉墻，封閉區(qū)中少量的一氧化碳也有可能長期存在。一氧化碳也有可能是其他有機物低溫氧化的產(chǎn)物，而不僅僅是煤炭燃燒形成的。4）在密閉墻不嚴(yán)實的情況下，氧濃度有可能隨著CO、CH4、H2等的增加而增加。當(dāng)封閉區(qū)位于大的地質(zhì)構(gòu)造帶、裂隙、斷層等附近，特別是位于煤層之間或接近地表的采空區(qū)附近，封閉區(qū)中的氧濃度很難下降。5）從地層中涌出的甲烷或向火區(qū)注氮都會改變火災(zāi)氣體的組分，從而影響根據(jù)從密閉墻后取的氣樣，對火區(qū)狀況作出正確評價。6）由于不知道封閉區(qū)中溫度的分布情況，很難估算火源點的溫度。如果溫度不下降，盡管封閉區(qū)中氧濃度很低，悶燃也會發(fā)生。當(dāng)封閉區(qū)打開時，就會引起復(fù)燃。第86頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四波蘭采礦規(guī)程中規(guī)定用三個指標(biāo)來評價封閉火區(qū)中煤的溫度：上述氣體的含量的單位都為ppm。從火區(qū)中取樣分析上述氣體的含量，用上式計算WP1、WP2和WP3的值。從同一封閉火區(qū)中取煤樣在實驗室條件下加熱氧化煤樣，加熱溫度從35oC到350oC。在加熱過程中取氣樣分析，得出上述氣體在不同溫度下的濃度，用上式計算不同煤溫下WP1、WP2和WP3的值。比較實測計算值和實驗室標(biāo)準(zhǔn)實驗計算值，得出封閉火區(qū)中煤的溫度。第87頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四圖1某礦煤樣在實驗室作出的WP1、WP2、WP3指標(biāo)值與煤溫之間的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線第88頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四從圖1中曲線可以看出，對于煤炭自燃處于初期發(fā)展階段的封閉火區(qū)，如果能準(zhǔn)確測定封閉區(qū)中的氣樣成份，可以得出煤溫變化的大概情況。對于發(fā)展程度較高的火災(zāi)，煤溫很高，單憑上述指標(biāo)曲線就很難確定煤溫，因為WP1、WP2、WP3的值不是隨著煤溫的升高單調(diào)增加的，到一定的溫度值以后，它們的值會隨煤溫的升高而降低。在火災(zāi)減弱，溫度降低時，WP1、WP2、WP3的值也會隨之降低，在不能確切知道火災(zāi)發(fā)展趨勢的時候，我們就很難確定煤溫是升高了，還是降低了。必須結(jié)合其他方法，在確定了火災(zāi)的發(fā)展趨勢以后，才能用上述指標(biāo)來確定煤溫的變化情況。第89頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四火災(zāi)特征曲線的概念封閉區(qū)中的煤炭自熱或自燃是一個緩慢的，連續(xù)的氧化過程?；鸬南缫彩且粋€連續(xù)過程。封閉區(qū)中火災(zāi)氣體成分的突然變化，不能作為評價火區(qū)狀況的基礎(chǔ)。我們可以用時間序列分析法，研究氣體成分在一段時間內(nèi)的變化，來分析火區(qū)狀況。為了避免采礦地質(zhì)因素引起的火災(zāi)氣體成分的變化或個別氣樣分析錯誤，采用“三期移動平均”法來分析火災(zāi)氣體隨時間的變化趨勢。第90頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四圖2某封閉區(qū)中氧濃度的變化------根據(jù)氧濃度的實測值作出的趨勢線

根據(jù)氧濃度的三期移動平均值作出的趨勢線第91頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四可以用“火災(zāi)特征曲線”對火災(zāi)的發(fā)展趨勢作出總的分析。火災(zāi)特征曲線就是在同一張圖上用曲線來描述火災(zāi)氣體五種組分（氧，氮，二氧化碳，一氧化碳和碳?xì)浠衔铮┰跁r間上的變化趨勢。封閉火區(qū)中各種氣體成分在觀測期間的變化趨勢可以給出有用的信息。第92頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四封閉火區(qū)中氧濃度的變化趨勢如果在封閉區(qū)中煤發(fā)生了氧化，氧的濃度會下降。氧濃度的下降速度取決于氧化反應(yīng)的強度。氧化強度越大，氧濃度的下降速度越快。在煤自熱或自燃時，氧濃度連續(xù)下降，其變化過程可以用從密閉火區(qū)后算起的時間的指數(shù)函數(shù)來描述。如果有瓦斯或煤塵爆炸發(fā)生，封閉區(qū)中的氧濃度會急劇下降。如果沒有發(fā)生自熱、自燃或爆炸，氧濃度的變化過程是單調(diào)的。如果火趨向熄滅，氧濃度會增加或穩(wěn)定在某一確定值。當(dāng)甲烷等氣體從巖層涌出到封閉區(qū)中，氧濃度下降。第93頁，共103頁，2023年，2月20日，星期四一氧化碳濃度的變化趨勢一氧化碳是主要的火災(zāi)指標(biāo)氣體。當(dāng)煤氧化時，封閉區(qū)中一氧化碳濃度的增加速度比其它氣體產(chǎn)物大得多。一氧化碳濃度增加，說明煤發(fā)生了燃燒或低溫氧化。與二氧化碳不同，一氧化碳只來自于煤或其它有機質(zhì)的燃燒或低溫氧化。一氧化碳在空氣中燃燒的下限濃度為12.5%，除了火以外，幾乎不受其他因素的影響而變化。一般地說，在火熄滅后，一氧化碳濃度會緩慢下降。在某些情況下，封閉區(qū)中火熄滅后，一氧化碳濃度可以保持很長的時間，這可能造成對火區(qū)狀況的錯誤評價。