礦井火災防治定

礦井火災防治定1第1頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)礦井外因火災及其預防第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎第四節(jié)礦井火災預測和預報第五節(jié)防滅火技術措施第六節(jié)礦井火災時期通風第七節(jié)礦井火災處理與控制2第2頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)概述一、火災與礦井或煤田火災的概念

凡失去控制并對財產(chǎn)和人身造成損失的燃燒現(xiàn)象都為火災（由公安部、勞動部、國家統(tǒng)計局制定頒布的《火災統(tǒng)計管理規(guī)定》中定義）。廣義地說，凡是超出有效范圍的燃燒稱為火災?；馂氖枪鹿暑悇e中的一類事故。在消防工作中有火災和火警之分，兩者都是超出有效范圍的燃燒，當人員和財產(chǎn)損失較小時稱為火警。在礦井或煤田范圍內(nèi)發(fā)生，威協(xié)安全生產(chǎn)、造成一定資源和經(jīng)濟損失或者人員傷亡的燃燒事故，稱之為礦井或煤田火災。我國是一個礦井火災災害較嚴重的國家，據(jù)2000年全國425對國有煤礦的不完全資料統(tǒng)計，共發(fā)生火災168次，其中內(nèi)因火災154次，外因火災14次，封閉采區(qū)或工作面59個，影響煤量3080Mt，凍結煤量4217Mt，發(fā)火率為0.318次／Mt。3第3頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、礦井火災的構成要素礦井火災發(fā)生的原因雖是多種多樣，但構成火災的基本要素歸納起來有熱源、可燃物、氧氣三個方面，俗稱火災三要素。

(一)熱源具有一定溫度和足夠熱量的熱源才能引起火災。在礦井中，煤的自燃、瓦斯煤塵爆炸、放炮作業(yè)、機械摩擦、電流短路、吸煙、燒焊以及其他明火等都可能成為引火源。

(二)可燃物在煤礦礦井中，煤本身就是個大量而且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各類機電設備、各種油料、炸藥等都具有可燃性?？扇嘉锏拇嬖谑腔馂陌l(fā)生的基礎。

(三)空氣燃燒就是劇烈的氧化現(xiàn)象，空氣的供給是維持燃燒不可缺少的條件。實驗證明，在氧濃度為3％的空氣環(huán)境里，燃燒不能維持。以上介紹的火災三要素必須是同時存在，相互配合，而且達到一定的數(shù)量，才能引起礦井火災。4第4頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一三、礦井火災的類型及其特性

１、按引火原因分類

１）內(nèi)因(自燃)火災。自燃物在一定的外部(適量的通風供氧)條件下，自身發(fā)生物理化學變化，產(chǎn)生并積聚熱量，使其溫度升高，達到自燃點而形成的火災稱之為內(nèi)因火災。在煤礦中自燃物主要是具有自燃傾向性的煤炭。在整個礦井火災事故中，內(nèi)因火災占的比例很大。我國在1953～1984年32年礦井火災統(tǒng)計資料中，自燃火災占94%。自燃火災大多發(fā)生在采空區(qū)、遺留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒以及浮煤堆積的地點。自燃火災具有發(fā)生和發(fā)展緩慢、須經(jīng)歷一段時間、有預兆和火源比較隱蔽等特點。

2）外因火災。多發(fā)生在井口房、井筒、井底車場、石門及機電硐室和有機電設備的巷道等地點。外因火災具有火源明顯、發(fā)生突然、來勢兇猛等特點，若發(fā)現(xiàn)不及時，則可能釀成重大事故。由于外因火災往往是由表及里進行的，若發(fā)現(xiàn)及時，還是容易撲滅的。礦井外因火災所占的比重一般都比較小。

5第5頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一三、礦井火災的類型及其特性

２、消防分類Ａ類火災:煤炭、木材、橡膠、棉、毛、麻等含碳的固體可燃物質(zhì)Ｂ類火災：指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液體Ｃ類火災：指煤氣、天燃氣、甲烷、乙炔、氫氣等可燃氣體。Ｄ類火災：象鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災。

3.其他分類方法還有按火源特性，可分為原生火災與再生火災；按可燃物狀態(tài)分類，可分為陰燃火災與和明火火災；按發(fā)火地點的不同分類，可分為井筒火災、巷道火災、采面火災、煤柱火災、采空區(qū)火災、硐室火災；按燃燒物的不同分類，可分為機電設備火災、火藥燃燒火災、油料火災、坑木火災、瓦斯燃燒火災、煤炭自燃火災等。6第6頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)礦井外因火災及其預防一、外因火災的預防

1、我國的消防方針----預防為主，消防結合

2、防火對策-----礦井火災的防治可以采取下列三個對策：

１）技術(Engineering)對策

(1)災前對策----防止起火、防止火災擴大

(2)災后對策----報警、控制、滅火、避難

２）教育（Education）對策

-----知識、技術、態(tài)度３）管理（法制(Enforcement））對策----制定各種規(guī)程、規(guī)范和標準，且強制性執(zhí)行。這三種對策簡稱“三Ｅ”對策。前兩者是防火的基礎，后者是防火的保證。7第7頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一

二、預防外因火災的技術措施

預防火災發(fā)生有兩個方面：一是防止火源產(chǎn)生；二是防止已發(fā)生的火災事故擴大，以盡量減少火災損失。（一）防止火災產(chǎn)生

1、防止失控的高溫熱源產(chǎn)生和存在。按《煤礦安全規(guī)程》及其執(zhí)行說明要求嚴格對高溫熱源、明火和潛在的火源進行管理。2、盡量不用或少用可燃材料，不得不用時應與潛在熱源保持一定的安全距離。3、防止產(chǎn)生機電火災。4、防止摩擦引燃：(1)防止膠帶摩擦起火。膠帶輸送機應具有可靠的防打滑、防跑偏、超負荷保護和軸承溫升控制等綜合保護系統(tǒng)；(2)防止摩擦引燃瓦斯。5、防止高溫熱源和火花與可燃物相互作用。8第8頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、預防外因火災的技術措施

（二）防止火災蔓延的措施

限制已發(fā)生火災的擴大和蔓延，是整個防火措施的重要組成部分?；馂陌l(fā)生后利用已有的防火安全設施，把火災局限在最小的范圍內(nèi)，然后采取滅火措施將其熄滅，對于減少火災的危害和損失是極為重要的。其措施有：

1、在適當?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災事故擴大。

2、每個礦井地面和井下都必須設立消防材料庫。

3、每一礦井必須在地面設置消防水池，在井下設置消防管路系統(tǒng)。

4、主要通風機必須具有反風系統(tǒng)或設備，反風設施并保持其狀態(tài)良好。9第9頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎一、煤炭自然機理主要的有黃鐵礦作用學說、細菌作用學說、酚基作用學說以及煤氧化合學說等。隨著科學技術的進步和生產(chǎn)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)雖然在高變質(zhì)富含黃鐵礦的煤層發(fā)生自燃，但完全不含黃鐵礦的煤也發(fā)生自燃；煤即使在真空中讓細菌充分死亡的條件下，其自然發(fā)火危險性也未降低，這說明用黃鐵礦作用假說和細菌作用假說解釋煤的自然發(fā)火現(xiàn)象是不完備的。酚基作用假說認為：煤中不飽和的化合物與空氣中氧的作用，是引起煤炭自燃的主要原因。有人認為酚基作用假說實際上是煤氧復合作用，或者是煤氧作用假說的補充。目前，煤氧復合作用假說已被較多的人們所接受。10第10頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一一、煤炭自然機理按照煤氧化合學說，煤的自燃過程一般可分為四個階段：潛伏（或準備）、自熱、自燃和熄滅四個階段。

1．潛伏期：自煤層被開采、接觸空氣起至煤溫開始升高止的時間區(qū)間稱之為潛伏期。煤自燃的準備階段即煤的低溫氧化過程。潛伏階段的特征是；煤的表面生成不穩(wěn)定的氧化物（OH、COOH等），氧化放出的熱量很少，能及時放散，煤溫和巷道空氣氣溫不變，但煤重略有增加。煤被活化（化學活性增加），煤的著火溫度降低。準備階段的長短取決于煤的變質(zhì)程度和外部條件，如褐煤幾乎沒有準備階段，而煙煤則需要一個相當長的準備階段。

11第11頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一一、煤炭自然機理

2．自熱階段：溫度開始升高起至其溫度達到燃點的過程叫自熱階段，自熱過程是煤氧化反應自動加速、氧化生成熱量逐漸積累、溫度自動升高的過程。當溫度超過臨界溫度60～80℃時，煤溫急劇憎加，氧化加劇。其特點是：氧化放熱較大，煤溫及其環(huán)境(風，水、煤壁)溫度升高：產(chǎn)生CO、CO2和碳氫(CmHn)類氣體產(chǎn)物，并散發(fā)出煤油味和其他芳香氣味；有水蒸氣生成，火源附近出現(xiàn)霧氣，遇冷會在巷道壁面上凝結成水珠，即出現(xiàn)所謂“掛汗”現(xiàn)象：微觀結構發(fā)生變化。在自熱階段，若改變了散熱條件，使散熱大于生熱；或限制供風，使氧濃度降低至不能滿足氧化需要，則自熱的煤溫度降低到常溫，稱之為風化。風化后煤的物理化學性質(zhì)發(fā)生變化、失去活性，不會再發(fā)生自然。12第12頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一一、煤炭自然機理

3、燃燒階段：煤溫達到其自燃點后（褐煤250℃，煙煤300～350℃，貧瘦煤、無煙煤650～800℃），若能得到充分的供氧(風)，則發(fā)生燃燒，出現(xiàn)明火。其主要特征：空氣中氧含量顯著減少，CO2的含量倍增，同時由于燃燒不完全和CO2受熱分解，而產(chǎn)生更多的CO，巷道中出現(xiàn)濃烈的火災氣味和煙霧。若煤溫達到自燃點，但供風不足，則只有煙霧而無明火，此即為干餾或陰燃。煤炭干餾或陰燃與明火燃燒稍有不同，CO多于CO2，溫度也較明火燃燒要低。

13第13頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一一、煤炭自然機理4、熄滅：及時發(fā)現(xiàn)，采取有效的滅火措施，煤溫降至燃點以下，燃燒熄滅。從煤的自燃發(fā)展過程可見：煤自燃實質(zhì)是其自身氧化速度加速的過程，其氧化速度之快，以致產(chǎn)生的熱量來不及向外界放散，而導致了自燃。煤的氧化進程既可在常溫下發(fā)生，也可在高溫下迸行，伴隨氧化過程的發(fā)展其周圍空氣中的氧含量必然降低。14第14頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、自然發(fā)火與自然發(fā)火期

自然發(fā)火：有自燃傾向性的煤層被開采破碎后在常溫下與空氣接觸發(fā)生氧化，產(chǎn)生熱量使其溫度升高，出現(xiàn)發(fā)火和冒煙的現(xiàn)象。在《礦井防滅火規(guī)范》中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即為自然發(fā)火。(1)煤因自燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象：(2)由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至70℃以上；(3)由于煤炭自熱而分解出CO、C2H4(乙烯)或其它指標氣體，在空氣中的濃度超過預報指標，并呈逐漸上升趨勢。

自然發(fā)火期：從煤層被開采破碎接觸空氣之日起，至出現(xiàn)自燃現(xiàn)象或溫度上升至燃點為止所經(jīng)歷時間。以月或天為單位。自然發(fā)火期等于潛伏期和自熱階段。它是煤炭自然發(fā)火危險程度在時間上的度量，發(fā)火期越短的煤層自然發(fā)火危險程度越大。據(jù)調(diào)查，煤炭自然發(fā)火期最短的只有十幾天，最長者可達數(shù)年。15第15頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一煤層自然發(fā)火期的估算

(1)統(tǒng)計比較法----此法適用于生產(chǎn)礦井，礦井生產(chǎn)建設期間，應對煤層自燃情況作認真的統(tǒng)計和記錄，將同一煤層發(fā)生的自燃火災逐一比較，以其發(fā)火時間最短者作為該煤層的自然發(fā)火期。

(2)類比法----此法適用于新建礦井，即通過與該煤層的地質(zhì)構造、煤層賦存條件和開采方法相似的生產(chǎn)礦井類比，估算煤層的自然發(fā)火期。

16第16頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一三、煤炭自燃條件

(1)有自燃傾向性的煤被開采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度一般要大于0.4m。

(2)有較好的蓄熱條件。空氣流動速度的大小，是氧化熱量能否積聚的重要條件。在采空區(qū)內(nèi)如果滲流速度太大，熱量則不能積聚，不易形成煤炭自燃。如果滲流速度過低，則會供氧不足，氧化非常緩慢，也不能形成自燃。煤炭自燃都是在風速比較適中的情況下發(fā)生的。大量事實證明，在采空區(qū)內(nèi)，當風速由高變低或由低變高的區(qū)域，往往是容易發(fā)生煤炭自燃的區(qū)域。

(3)有適量的通風供氧。通風是維持較高氧濃度的必要條件，是保證氧化反應的前提。實驗表明，氧濃度>15％時，煤炭氧化方可較快進行。

(4)上述三個條件共存的時間大于煤的自燃發(fā)火期。上述四個條件缺一不可，前三個條件是煤炭自燃的必要條件，最后一個條件是充分條件。上述四個條件中，第一條是最根本的，是內(nèi)因，是煤的內(nèi)部特性，取決于成煤物質(zhì)和成煤條件，表示煤與氧相互作用的能力。當研究同一煤層的不同開采方法對自然發(fā)火的影響時，則要著重分析形成煤炭自燃的外界條件。17第17頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一

四、影響煤炭自然發(fā)火的因素

1、煤的自燃性能

1）煤的分子結構：研究表明，煤的氧化能力主要取決于含氧官能團多少和分子結構的疏密程度。

2）煤化程度：煤的自燃傾向性隨煤化程度增高而降低。

3）煤巖成分：氧化能力：鏡煤>亮煤>暗煤>絲炭

4）煤中的瓦斯含量：它類似用惰性氣體稀釋空氣對氧化發(fā)生的影響

5）水分：既有加速氧化的一面，也有阻滯氧化的因素。

6）煤中硫和其它礦物質(zhì)：煤中含有的硫和其它催化劑，則會加速煤的氧化過程。18第18頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一

四、影響煤炭自然發(fā)火的因素

2、開采技術礦井的開拓方式、采區(qū)巷道布置、回采方法和回采工藝、通風系統(tǒng)和技術管理等開采技術和管理水平，對自然發(fā)火起決定性影響。

1）礦井開拓方式和采區(qū)巷道布置。決定了保護煤柱的數(shù)量及其大小、以影響了所留煤柱受壓與碎裂程度。

2）回采方法和回采工藝，但其決定的因素是回采率和工作面推進速度19第19頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一3、影響采空區(qū)自燃的因素１）采空區(qū)三帶劃分

對于后”U”通風系統(tǒng)(一源一匯)的采空區(qū)，按漏風風速、采空區(qū)氧氣濃度、采空區(qū)遺煤溫升速度和遺煤發(fā)生自燃的可能性采空區(qū)可分為三帶

散熱帶：L1=5～20m，該帶頂板冒落的巖石處于松散堆積狀態(tài)，孔隙多且大，漏風強度大，Q生<Q散，無聚熱條件，故不能發(fā)生自燃。自燃帶：L2=20～70m，該帶冒落巖石變實，風阻增大，漏風強度減弱，Q生>Q散，熱量容易聚集，有可能導致自燃。窒息（不自燃）帶：該帶漏風風流基本消失，氧氣濃度進一步下降，氧化停止。ⅠL1ⅢL2WⅡ20第20頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一２）采空區(qū)遺煤自燃的條件及其影響因素設自燃帶的最大寬度為L1+L2，工作面的推進速度為V，自然發(fā)火期為τS，在自燃帶內(nèi)煤暴露于空氣的最長時間為τ(月)，則

τ＝(L1+L2)/V

當:τS≤τ時，可能發(fā)生自燃。

21第21頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一4、漏風

在煤炭氧化過程的熱平衡關系中，漏風起兩方面的作用：一是向煤提供氧化所必須的氧氣，促進氧化發(fā)展；二是帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，抑制氧化過程發(fā)展。蘇聯(lián)學者等研究表明，采空區(qū)及煤柱的漏風強度在0.1～0.24m3/(min.m2)

時容易自然發(fā)火。有的作者認為不會導致自燃的極限風速低于0.02～0.05m/min；封閉采空區(qū)密閉墻漏風壓差在300Pa、漏風強度在０.02～1.2(m3/min.m2)時容易自然發(fā)火的。因此，有一定局限性。但對我們研究自燃問題是有參考價值的。把風速控制在易燃風速區(qū)之外，是從通風的角度預防自然發(fā)火的原則。22第22頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一5、地質(zhì)因素

(1)煤層傾角和厚度：厚煤層和急傾斜煤層容易發(fā)生自燃。這是因為開采厚煤層和急傾斜煤層時，煤炭回采率低，采區(qū)煤柱易遭破壞，采空區(qū)不易封嚴所致。

(2)地質(zhì)構造。在有地質(zhì)構造的地區(qū)，自燃危險性加劇。因為這些地區(qū)煤質(zhì)松碎，有大量裂隙，從而增加了煤的氧化活性、供氧通道和氧化表面積。

(3)開采深度。煤層賦存太深或太淺都會增加自然發(fā)火的危險性。煤層埋藏深度大，地壓和煤體的原始溫度增高，煤內(nèi)自然水分少，危險性增加；但埋藏太淺時，容易形成和地表溝通的裂隙，造成采空區(qū)有較大的漏風，也容易形成自燃。23第23頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)礦井火災預測和預報

自燃發(fā)火的預測技術是指在煤處于低溫氧化階段(即潛伏期)，還未出現(xiàn)自然發(fā)火征兆之前，僅根據(jù)煤的氧化放熱特性和實際開采條件，超前判斷松散煤體自燃的危險程度、自然發(fā)火期及易自燃區(qū)域的一種技術。根據(jù)煤田地質(zhì)勘探或在礦井開采的過程中，所采集的煤樣的分析化驗結果和自然發(fā)火的統(tǒng)計資料，判定待開采煤層的自燃嚴重程度及其在空間上的分布規(guī)律，為有針對性制定防滅火措施提供可靠的依據(jù)。24第24頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一一、煤層自燃傾向性的鑒定方法我國從50年代開始采用蘇聯(lián)的方法，即著火溫度降低值法，也叫ΔT法，一直沿用到80年代初，沒有新的發(fā)展。1987年撫順分院提出了一種新的步入現(xiàn)代水平的方法——雙氣路氣相色譜儀吸氧鑒定法，使用的儀器為ZRJ-l型煤自燃傾向性檢測儀。該法已于1987年通過部級鑒定，現(xiàn)已列入《煤礦安全規(guī)程》，1992年版的《煤礦安全規(guī)程》執(zhí)行說明規(guī)定采用吸氧量法。所謂雙氣路氣相色譜儀吸氧鑒定法，就是用現(xiàn)代色譜技術，在流動空氣狀態(tài)下測定煤在低溫下的吸氧能力（量和速度），作為指標來判別煤的自燃傾向性。此法工藝簡單，快速且數(shù)據(jù)精確可靠，且能保持與煤在井下自燃的條件更為相似。使用此法時，操作人員只需粉碎煤樣，安裝樣品管，調(diào)節(jié)閥門等。使用的試劑只有氧和氮，無有害物質(zhì)，且在低溫下操作，符合衛(wèi)生要求。25第25頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一

采用雙氣路氣相色譜儀吸氧鑒定法，在30℃常壓下吸氧量，按煤的吸氧能力將其分為三類。等級自燃傾向等級褐煤、煙煤高硫煤、無煙煤硫含量Ⅰ容易自燃≥0.8≥1.0>2.0%Ⅱ自燃0.41~0.790.8~1.0>2.0%Ⅲ不易自燃≤0.41≤0.8<2.0%26第26頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、礦井火災的預測預報煤炭自然發(fā)火早期預測預報就是根據(jù)煤自然發(fā)火過程中出現(xiàn)的征兆和觀測結果，判斷自燃，預測和推斷自燃發(fā)展的趨勢，給出必要的提示和警報，以便及時采取有效的防治措施。煤自然發(fā)火早期預測預報最重要的是要體現(xiàn)一個“早”字，也就是要捕捉煤在低溫氧化時所隱含的微弱變化的信息(這種信息可能是煤低溫氧化時的升溫速率、或是某種標志氣體的產(chǎn)生或變化特征，也可能是低溫氧化時釋放出氣味的微弱變化等)，并根據(jù)這些信息對煤自然發(fā)火進程進行預測預報。

礦井火災預報的方法，按其原理可分為；

1.利用人體生理感覺預報自然發(fā)火

2.氣體成分分析法

3.測量井下發(fā)熱體溫度預測自然發(fā)火27第27頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一1、利用人體生理感覺預報自然發(fā)火（1）嗅覺?？扇嘉锸芨邷鼗蚧鹪醋饔?，會分解生成一些正常時大氣中所沒有的、異常氣味的火災氣體。例如煤炭自熱到一定溫度后出現(xiàn)具有煤油味、汽油味和輕微芳香氣味非飽和碳氫化合物；橡膠、塑料制品在加熱到一定溫度后，會產(chǎn)生燒焦味。人們利用嗅覺嗅到這些火災氣味，則可以判斷附近的煤炭和膠塑制品在燃燒。（2）視覺。煤炭氧化自燃初期生成水分，往住使巷道內(nèi)濕度增加，出現(xiàn)霧氣或在巷道壁掛有平形水珠；淺部開采時，冬季在地面鉆孔或塌陷區(qū)處發(fā)現(xiàn)冒出水蒸氣或冰雪融化的現(xiàn)象。當然井下兩股溫度不同的風流匯合處也可能有霧氣出現(xiàn)。同時透水事故的前兆也會有水珠出現(xiàn)。因此，在井下發(fā)現(xiàn)霧氣或水珠時，要結合具體條件加以分析，得到正確的結論。（3）溫度感覺。煤炭自燃或自熱、可燃物燃燒會使環(huán)境溫度升高，因此，從該處流出的水和空氣的溫度較正常時高。28第28頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一1、利用人體生理感覺預報自然發(fā)火（4）疲勞感覺。煤炭氧化自燃過程中，從自熱到自燃階段都要放出有害氣體(如二氧化碳、一氧化碳等)，這些氣體能使人頭痛、悶熱、精神不振、不舒服、有疲勞感覺。因此，當井下出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，如果是多數(shù)人的感覺，那更要提高警惕，查明原因，以防煤層自然發(fā)火。當上述征兆發(fā)展到較明顯的程度時，人的感官是可以識別煤炭早期自燃的。但是，人的感覺總是帶有相當大的主觀性，同時，人的感覺與人的健康狀況和精神狀態(tài)也有很大關系，因此，人的直接感覺不是早期識別煤炭自燃的可靠方法，所以還必須使用儀器儀表來識別煤炭自燃的發(fā)生。29第29頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一2、氣體成分分析法用儀器分析和檢測煤在自燃和可燃物在燃燒過程中釋放出的煙氣或其他氣體產(chǎn)物，預報火災。1）指標氣體及其臨界指標能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期特征的、并可用來作為火災早期預報的氣體稱指標氣體。指標氣體必須具備如下條件：①靈敏性，即正常大氣中不含有，或雖含有但數(shù)量很少且比較穩(wěn)定，一旦發(fā)生煤炭自熱或可燃物燃燒，則該種氣體濃度就會發(fā)生較明顯的變化；②規(guī)律性，即生成量或變化趨勢與自熱溫度之間呈現(xiàn)一定的規(guī)律和對應關系；③可測性，可利用現(xiàn)有的儀器進行檢測。2）常用的指標氣體

(1)一氧化碳（CO），一氧化碳生成溫度低，生成量大，其生成量隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律增加，是預報煤炭自燃火災的較靈敏的指標之一。在正常時若大氣中含有CO，則采用CO作為指標氣體時要確定預報的臨界值。確定臨界值時一般要考慮下列因素：①各采樣地點在正常時風流中CO的本底濃度；②臨界值時所對應的煤溫適當，即留有充分的時間尋找和處理自熱源。30第30頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一2、氣體成分分析法2）常用的指標氣體

(1)一氧化碳（CO)。

(2)Graham系數(shù)ＩCO,J.JGraham提出了用流經(jīng)火源或自熱源風流中的CO濃度增加量與氧濃度減少量之比作為自然發(fā)火的早期預報指標。根據(jù)Graham指數(shù)預報礦井火災時，不同的礦井有不同的臨界指標。

(3)乙烯。實驗發(fā)現(xiàn)，煤溫升高到80～120℃后，會解析出乙烯、丙烯等烯烴類氣體產(chǎn)物，而這些氣體的生成量與煤溫成指數(shù)關系。一般礦井的大氣中是不含有乙烯的，因此，只要井下空氣中檢測出乙烯，則說明已有煤炭在自燃了。同時根據(jù)乙烯和丙烯出現(xiàn)的時間還可推測出煤的自熱溫度。

(4)其它指標氣體。國外有的煤礦采用烯炔比（乙烯和乙炔（C2H2）之比）和鏈烷比（C2H6/CH4)來預測煤的自熱與自燃。31第31頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一3、測量井下發(fā)熱體溫度預測自然發(fā)火

煤炭自燃的過程中，在自熱期后階段，由于氧化加劇，產(chǎn)生熱量增加，使煤體及其周圍溫度升高。因此，測量發(fā)熱體及其周圍的溫度變化是確定煤炭自燃狀態(tài)的重要參數(shù)1.直接測溫法就是在不破壞現(xiàn)有溫度場的情況下，把溫度傳感器布置在煤炭的易自燃區(qū)域，觀測自燃溫度隨時間的變化趨勢，從而判斷煤炭自燃的發(fā)展階段和發(fā)展趨勢。煤的自然發(fā)火，一般經(jīng)過潛伏期、自熱期和燃燒期。潛伏期煤的氧化過程發(fā)展緩慢，溫度一般不超過70℃；經(jīng)過潛伏期之后，煤的氧化速度增加，氧化產(chǎn)生的熱量使煤溫升高，且升溫急劇加速，自熱期煤溫可達到120℃～150℃；自熱期的發(fā)展使煤溫上升到著火溫度而導致自燃。煤的著火溫度因煤種而異，無煙煤為400℃、煙煤為320℃～380℃、褐煤小于300℃。32第32頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一直接測溫法：

是通過人工，或在鉆孔內(nèi)安設的溫度探測器，或在某些區(qū)域內(nèi)布置的溫度探頭、熱敏電纜及其無線電發(fā)射裝置，根據(jù)測定的溫度和接收到的信號變化來判斷煤層是否發(fā)生自然發(fā)火。溫度傳感器的精度要高，并且穩(wěn)定可靠，達到測溫要求，而預測預報的關鍵是煤的自燃不能超過自熱期。因此，溫度傳感器應根據(jù)這一要求選擇，即在0～150℃之間。目前，用于煤炭自燃測溫的傳感器主要有熱電偶、鉑電阻、半導體傳感器等。33第33頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一3、測量井下發(fā)熱體溫度預測自然發(fā)火

2.紅外線探測火源

紅外探測技術的原理：發(fā)光物體在發(fā)出可見光的同時，還發(fā)出一系列不可見的其他電磁波，如紅外電磁波等，火源也是如此。在隱蔽地點，當煤自燃的條件形成后，煤層溫度逐漸增高的同時，其紅外輻射場的強度也在逐漸增大。依據(jù)紅外探測技術的原理研制出來的儀器不同于一般的直讀式儀器，它不能夠直接讀出某一測定的溫度，只能讀出該測點的紅外輻射場強度，還必須對根據(jù)各探測點的位置和測得的紅外場強度畫出曲線，并對之進行分析和解釋。紅外探測技術在礦井防滅火中方便適用、準確性較高。它的作用，一是進行防火預測；二是進行隱蔽火源探測。34第34頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)在大多數(shù)礦井使用束管監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測井下空氣成分變化，利用抽氣系統(tǒng)將井下測點氣體經(jīng)過來管抽到井上，經(jīng)氣體選取器依次將不同測點的氣樣送往色譜儀進行分析。其優(yōu)點為采取氣樣比較及時，能連續(xù)監(jiān)測，分析數(shù)據(jù)比較精確可靠，現(xiàn)已成為自然發(fā)火早期預報的主要手段之一。

四、連續(xù)自動檢測系統(tǒng)

當然束管法也有不足之處，當輸送井下氣體到井上的管路長時，取樣時間較長，且管理難度較大，管路易發(fā)生漏氣、堵塞等情況，影響束管的使用效果。為解決這些問題，束管技術又應用了電信號和光纜傳輸?shù)刃录夹g，即把抽氣系統(tǒng)移到井下，使用傳感器測量氣體濃度，然后把電信號通過電纜或光纜傳輸?shù)骄嫌嬎銠C進行實時顯示。35第35頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一一、灌漿防火灌漿就是把粘土、粉碎的頁巖、電廠飛灰等固體材料與水混合、攪拌，配制成—漿液，借助輸漿管路注入或噴灑在采空區(qū)里，達到防火和滅火的目的。

（一）灌漿防滅火的機理灌漿防滅火的作用為：漿液充填煤巖裂隙及其孔隙的表面，增大氧氣擴散的阻力，減小煤與氧的接觸和反應面；漿水浸潤煤體，增加煤的外在水分，吸熱冷卻煤巖；加速采空區(qū)冒落煤巖的膠結，增加采空區(qū)的氣密性。灌漿防火的實質(zhì)是，抑制煤在低溫時的氧化速度，延長自然發(fā)火期。

第五節(jié)防滅火技術措施36第36頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一（二）灌漿系統(tǒng)灌漿系統(tǒng)由制漿、輸漿和灌漿三部分組成。1、漿液的制備

1）漿液性能:對漿液性能的基本要求是，濃度適當，滲透能力強。在漿液中，固體漿材與水的（體積）比例稱之為漿液的（體積）濃度。用黃土做漿材時也叫土水比。濃度是影響灌漿質(zhì)量、防火效果和經(jīng)濟指標的重要參數(shù)。滲透性取決于漿材粒度和漿液粘度，粒度和粘度小，則滲透能力就強。從滲透性這個角度來看，漿材的固體顆粒愈小愈好。

2）漿材的選取:漿材必須滿足一定的基本要求。預防性灌漿的防火效果及其經(jīng)濟合理性，在很大程度上取決于漿液材料的選擇。漿液中的固體材料應滿足下列要求：37第37頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一（二）灌漿系統(tǒng)

漿液中的固體材料應滿足下列要求：

(1)不含可燃或助燃成分；(2)不含催化物質(zhì)；(3)粒度不大于2mm，粒度小于lmm的細小顆粒所占比例要達到75％；(4)相對密度一般要求為2.5～2.6；(5)收縮量盡可能小，含砂量不超過30％；(6)易于加水制成泥漿；(7)易于脫水，同時還具有一定的穩(wěn)定性。選取的灌漿材料除滿足上述的基本性能要求外，還要求其來源豐富，運輸和加工成本低廉，盡量不占或少占耕地和良田。煤礦中應用最多的灌漿材料是黃土，但大量應用黃土會使農(nóng)田遭到破壞，有的礦區(qū)無土可取。因此，有些礦區(qū)采用破碎后的頁巖、破碎后的矸石、熱電廠的爐灰等作為代用材料，在實踐中也取得了很好的防滅火效果。38第38頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一２、漿液的輸送

1）輸漿壓力與輸漿管線輸送漿液的壓力有兩種：一是利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進行輸送，叫靜壓輸送；當靜壓不能滿足要求時應采用加壓輸送。前者使用較多。

2）灌漿管道的選擇當管道中漿液恰好處于無沉積的懸浮狀態(tài)時的流速，稱為臨界流速(vc)時，也叫不淤流速。在這個流速下輸送漿液，既能保證不淤積、不堵管，而且消耗的能星又最小。

3)灌漿鉆孔：利用鉆孔代替礦井輸漿干管具有選點靈活，節(jié)省干管，投資少，維護費用低等優(yōu)點，在巖層條件好、埋藏較淺時，應優(yōu)先考慮采用，在有裂隙的巖層，應下套管。39第39頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一（三）灌漿防火方法

由于具體條件的不同，各礦區(qū)采用的預防性灌漿方法也多種多樣，按與回采的關系分，預防性灌漿有采前預灌、隨采隨灌、采后封閉灌漿等三種。

（1）采前預灌。所謂采前預灌即是在工作面尚未回采前對其上部的采空區(qū)進行灌漿。這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自燃、待厚煤層。（2）隨采隨灌。灌漿作為回采工藝的一部分，隨工作面回采向采空區(qū)灌漿。隨采隨灌又有埋管灌漿、插管灌漿、灑漿，打鉆灌漿等多種方法。（3）采后注漿。可以利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內(nèi)注漿；采空區(qū)封閉后，在密閉墻上插管灌漿，防止停采線遺煤自燃。40第40頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、阻化劑防滅火

在化學上，凡是能減小化學反應速度的物質(zhì)皆稱為阻化劑(inhibitors)。阻化劑又稱阻氧劑，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些鹽類物質(zhì)。

作用機理：增加惰性、形成液膜、充填、蓄水、降溫。①增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活化能，②形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面；充填煤柱內(nèi)部裂隙；③增加媒體的蓄水能力；④水分蒸發(fā)吸熱降溫。實質(zhì)是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發(fā)火期，利用和擴大了以水防火的作用。如果離開了水，阻化劑的阻化作用也就沒有了。41第41頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、阻化劑防滅火

1、阻化劑的評價指標

１）阻化率：我國撫順煤科分院建議：含硫量小于2％的煤樣在阻化前后放出CO氣體的相對變化量作為評定指標；含硫量大于2％的煤（一般稱為高硫煤）采用煤樣在阻化前后放出SO2氣體的相對變化量作為評定指標，此指標稱之為阻化率。

按公式計算阻化率:

２）阻化劑的阻化壽命阻化劑噴灑至煤體表面后，從開始生效至失效所經(jīng)過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。阻化劑的壽命可用下式表示：τ＝Ｅ/Ｖ(V----衰減速度)阻化劑壽命是一個重要指標。為了達到有效的預防自然發(fā)火，阻化壽命不應小于自然發(fā)火期。阻化壽命可以通過二次或多次噴灑以及保持環(huán)境具有較高的濕度等措施來延長。42第42頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、阻化劑防滅火

2、阻化劑防火工藝方法

阻化劑防火工藝可分為三類：噴灑阻化劑、壓注阻化劑、霧化阻化劑。1．噴灑阻化劑噴灑阻化劑，即在采煤工作面向采空區(qū)噴灑阻化劑溶液。2．壓注阻化劑壓注阻化劑，是向可能發(fā)生自燃或已經(jīng)開始氧化發(fā)熱的煤壁鉆孔，通過鉆孔向煤壁中壓注阻化劑溶液，以控制煤的自燃。3．霧化阻化劑霧化阻化劑，是將阻化劑溶液霧化，然后借助漏風風流將霧化阻化劑帶到采空區(qū)中。其具體方法是，在采煤工作面的進風口處、即向工作面后部采空區(qū)漏風的人口處，用發(fā)霧器將阻化劑霧化，由漏風風流將阻化劑溶液微粒帶人工作面后部采空區(qū)，落人采空區(qū)遺留的浮煤上，阻止其氧化自燃。阻化劑防火工藝簡單、成本低廉，是防滅火的重要技術措施，特別適用于缺乏黃土和水、灌漿困難的礦區(qū)。43第43頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一三、均壓防滅火

均壓防滅火的實質(zhì)：利用風窗、風機、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設施，改變漏風區(qū)域的壓力分布，降低漏風壓差，減少漏風，從而達到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū)，或熄滅火源的目的。均壓的概念始于50年代，由波蘭學者漢.貝斯特朗提出，60年代一些采煤技術發(fā)達的國家競相采用，多次獲得成功。與此同時我國在淮南、開灤、阜新、撫順、蕪蓉和六枝等礦區(qū)開始推廣應用，并在應用中使這一技術不斷完善和發(fā)展。根據(jù)阻力定律：h=R漏Q漏2

為減少采空區(qū)內(nèi)漏風，使Q→0，可以采取措施增加漏風風阻，使R漏無窮大；也可以采取措施使漏風通道兩端風壓差趨于0。第一種措施屬于封閉防滅火的范疇，第二種措施則屬于均壓防滅火的范疇。44第44頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一

均壓防滅火的分類：根據(jù)均壓作用的機理及使用條件不同，均壓防滅火技術措施大體分為開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓。

開區(qū)均壓定義：在生產(chǎn)工作地點建立均壓系統(tǒng)，以減少采空區(qū)漏風，抑制遺煤自燃，防止一氧化碳等有毒有害氣體超限聚集或者向工作區(qū)涌出，從而保證生產(chǎn)正常進行。閉區(qū)均壓定義：就是在有可能發(fā)生煤炭自燃而已經(jīng)密閉的區(qū)域，采取均壓措施以防止煤炭自燃的發(fā)生。45第45頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一風窗風機調(diào)壓的原理

特性：(1)風窗上風側(cè)風流壓能增加，下風側(cè)風流壓能降低，A點風流壓能增加，B點風流壓能降低，其增加和降低的幅度取決于風窗的阻力和該分文在網(wǎng)路中所處的地位；實質(zhì)：增阻減風，改變調(diào)壓風路上的壓力分布，達到調(diào)壓目的。

(2)利用風機產(chǎn)生的增風增壓作用，改變風路上的壓力分布，達到調(diào)壓目的。46第46頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一47第47頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)節(jié)風門均壓是針對小并聯(lián)漏風系統(tǒng)而采取的一種均壓措施，在工作面的回風巷內(nèi)安裝調(diào)節(jié)風門A之后，工作面風量減少，通風壓差降低。隨之而來的是采空區(qū)內(nèi)原有的自燃帶寬度變小，窒熄帶前移，已經(jīng)發(fā)展起來的自燃現(xiàn)象也會得到抑制。由此不難看出，在工作面后部采空區(qū)存在并聯(lián)漏風的條件下，控制自燃的有效措施是在回風道內(nèi)設置調(diào)節(jié)風門，與此同時，采取加快回采速度的措施使三個帶迅速前移。48第48頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一四、氮氣防滅火氮氣既可以迅速有效的撲滅明火，又可以防止采空區(qū)遺煤自燃。使用注氮滅火的火區(qū)具有恢復工作量小、不損壞設備等優(yōu)點。1、（液）氮氣防滅火原理

1)氮氣注入采空區(qū)后具有降低氧濃度的作用；

2)液氮滅火還具有冷卻降溫作用。在20℃的環(huán)境溫度下，液氮的汽化熱為423kJ/kg。直接用液氮注入火區(qū)時，液氮氣化，吸收熱量，使火區(qū)氣體、煤層和圍巖的溫度降低，火區(qū)冷卻會加速火源熄滅；

3)在封閉火區(qū)的過程中，氮氣注入火區(qū)后，兼有抑爆作用。49第49頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一2、氮氣制取三種工藝方法：一是深冷空分法99.9%；二是碳分子篩變壓吸附法；三是膜分離法。3、生產(chǎn)工作面采空區(qū)注氮防火向采空區(qū)注入氮氣要根據(jù)具體條件確定注氮制度（方式）。在有自燃早期預報時，一般應采用非連續(xù)注氮，以降低成本。并根據(jù)高溫點的溫度或CO濃度大小選擇注氮強度、注氮口的位置以及注氮時工作面風量選擇等。注氮方法取決于注氮目的（是防火還是滅火）和注氮方式，一般有兩種。一種是埋管注氮，即注氮管口由進風順槽壓埋在采空區(qū)里，借助于漏風將注入的氮氣散布在采空區(qū)內(nèi)。另一種是在采空區(qū)附近的巷道內(nèi)向采空區(qū)打鉆，利用鉆孔注入氮氣。50第50頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一五、燃油惰氣滅火濕式惰氣是燃料油與一定比例的空氣混合在惰氣發(fā)生裝置（機）內(nèi)經(jīng)充分燃燒后產(chǎn)生的煙氣。由于煙氣中基本上是惰性氣體或不可燃氣體，因此，將其壓入火區(qū)后，可起到惰化火區(qū)、窒息火源的作用；壓入正在密閉的火區(qū)可起到阻爆作用。

51第51頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一六、凝膠防滅火凝膠防滅火技術是20世紀90年代在我國廣泛應用的新型防滅火技術。由于其工藝簡單,操作方便,防滅火效果較好，很快在全國開采有自燃危險煤層的礦區(qū)應用。

機理：凝膠是膠凍狀的硅酸溶液，由俗稱水玻璃的硅酸鈉水溶液和酸性促凝劑反應而成。剛開始生成的單分子硅酸可溶于水，所以生成的硅酸并不立即沉淀。隨著單分子硅酸生成量的增多，逐漸聚合成多硅酸，形成硅酸溶膠。若硅酸濃度較大或向溶液中加入電解質(zhì)時，硅、氧原子之間形成共價鍵構成立體網(wǎng)狀空間結構，與水分子間靠范德華力及氫鍵力結合，使溶液喪失流動性，形成膠凍狀凝膠。52第52頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一凝膠具有如下特點：

(1)吸熱降溫作用凝膠的生成反應是吸熱反應，據(jù)測定，1m3凝膠的吸熱量大于4MJ；凝膠的含水量大于90％，25℃時水的汽化熱為2.5MJ／kg。因此,凝膠對煤體可起到吸熱降溫作用。

(2)堵漏風作用凝膠成膠時間可調(diào)。成膠前具有良好的流動性，可以充分滲透到煤的縫隙中；成膠后具有固體性質(zhì)，有一定強度，一般大于2kPa,能堵住漏風通道,防止漏風。

53第53頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一

(3)保水作用凝膠的含水量大于90％，硅酸所形成的立體網(wǎng)狀結構能有效地阻止水的流失。在井下潮濕封閉條件下，凝膠一個月的體積收縮率小于20％，一定時期內(nèi)能有效地起著堵漏風作用。

(4)阻化作用凝膠無論其原料還是最終產(chǎn)物都對煤體具有阻化作用，尤其是成膠后能覆蓋于煤體表面，阻止其氧化。54第54頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一凝膠防滅火工藝水玻璃與水混合形成A液，促凝劑與水混合形成B液，兩液按一定比例混合后注入使用地點。注膠結束后，立即用清水沖洗溶液箱及管路。55第55頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一七、泡沫防滅火技術1)空氣機械泡沫空氣機械泡沫就是用機械的方法(通風機)將空氣鼓入含有泡沫劑的水溶液而產(chǎn)生的泡沫。泡沫發(fā)生的倍數(shù)在500-l000之間，由于它比化學反應產(chǎn)生的泡沫倍數(shù)(10-20)高得多，故又稱高倍數(shù)空氣機械泡沫。

高倍泡沫滅火的作用實質(zhì)上是增大了用水滅火的有效性，大量的泡沫送往火源地點起著覆蓋燃燒物、隔絕空氣的作用；與火源接觸泡沫破裂，水分蒸發(fā)吸熱，產(chǎn)生大量水蒸汽，降溫、稀釋氧濃度，具有抑制燃燒，熄滅火源的作用；另外，大量泡沫包圍火源阻止熱的傳導、對流與幅射，阻斷了火勢的擴展與蔓延。56第56頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一2）化學惰泡阻化防滅火技術化學惰泡阻化防滅火是集惰氣窒息、泡沫含水降溫以及泡沫充填堵漏于一體的綜合防滅火技術?；瘜W惰氣泡沫防滅火材料（如AIS和NAC為主劑的化學藥液配方）為多功能復合材料、經(jīng)過加水溶解后成為兩種液體，分別由兩個儲液箱存放。當把這兩種液體混合后，即發(fā)生化學反應產(chǎn)生惰氣泡沫。壓注惰泡設備為煤科總院撫順分院生產(chǎn)的2MH-100／20型井下移動式化學惰泡滅火車。發(fā)泡倍數(shù)8-12倍，阻化率90%以上。57第57頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一3）三相泡沫防滅火技術無機固體三相泡沫原理泡沫是不溶性氣體分散在液體或熔融固體中所形成的分散物系。泡沫可以由液體膜與氣體所構成，也可以由液體膜、固體粉末和氣體所構成，前者稱為二相泡沫，后者稱為三相泡沫或多相泡沫。二相泡沫添加固體粉末形成三相泡沫后其穩(wěn)定性增加。固體三相泡沫指三相泡沫形成后，經(jīng)一定時間由于固體粉未膠結而形成固態(tài),從而使二相泡沫不收縮，不破壞，以達到使用的目的。無機固體三相泡沫穩(wěn)定性好，強度高，價格低廉，無毒，無害，可替代煤礦生產(chǎn)中現(xiàn)有防滅火材料，有著廣泛應用前景。58第58頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一無機固體三相泡沫的特點同國內(nèi)外目前正在使用的防滅火材料性能比較，無機固體三相泡沫具有如下特點：

(1)堵漏風效果好，防滅火效果明顯，適用于煤礦井下各種堵漏風的防滅火；

(2)防火泡沫流動性好，堵漏風充填可靠。滅火泡沫膠凝早，強度增長快，強度高，適宜巷道空洞直接堆積垛起，可快速熄滅高頂火災；

(3)成本降低50%以上；

(4)材料易取，尤其是利用粉煤灰可改善電廠環(huán)境降低除灰成本；

(5)安全性、環(huán)保性好。氨類凝膠等物質(zhì)有毒有味，固體有機高分子泡沫有毒、易燃、安今性差,而該無機固體三相泡沫無毒、無味、無污染、不燃燒，系綠色防滅火材料。59第59頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)礦井火災時期通風災變時期通風調(diào)度決策正確與否對救災工作的成敗極為重要。高溫火災氣體的空氣動力效應有兩方面作用：一方面是燃燒生成的熱能轉(zhuǎn)化為機械能，形成附加的自然風壓，即火風壓，作用于通風阿路；另一方面，在火源點生成大量火災氣體以及風流受熱后體積膨脹所產(chǎn)生膨脹壓力，對上風側(cè)風流產(chǎn)生阻力作用，即膨脹節(jié)流效應，對風流產(chǎn)生動力作用。一、火風壓及其計算方法

火災時高溫煙流流過巷道所在的回路中的自然風壓發(fā)生變化，這種因火災而產(chǎn)生的自然風壓變化量，在災變通風中稱之為火風壓。在如圖所示的模型化的通風系統(tǒng)中，在Ｆ點發(fā)火，由于火源下風側(cè)34風路的風溫和空氣成分發(fā)生變化，從而導致其密度減小，該回路產(chǎn)生火風壓，根據(jù)火風壓定義可得：

式中Hf

—火災時1-2-3-4-1回路的火風壓，Pa;Z—1-2-3-4-1回路的高差，m。

ρma、ρmg--分別為3-4分支火災前后空氣和煙氣的平均密度，kg/m3?；餏124ρma360第60頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、火風壓的特性

1、火風壓出現(xiàn)的位置?；痫L壓產(chǎn)生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中。

2、火風壓的作用相當于在高溫煙流流過的風路上安設了一系列輔助通風機；

3、火風壓的作用方向總是向上?；痫L壓的大小和方向取決于：煙氣流過巷道的高度、通過火源的風量、巷道傾角、火源溫度和火源產(chǎn)生的的位置。鑒于上述分析結果，當井下發(fā)生火災時，應迅速了解火源的位置，根據(jù)燃燒物的分布、燃燒規(guī)模、火源溫度、流經(jīng)巷道的特征（是上行還是下行）、風量大小，估算火風壓大小及其對通風系統(tǒng)的影響，以便采取有效措施，保證礦井通風網(wǎng)路中風流穩(wěn)定。61第61頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一三、火災時期風流紊亂規(guī)律及防治

1、風流的紊亂形式。風流紊亂的形式主要有：旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn)、主干風路煙流逆退和火煙滾退三種形式。１）旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn)。當火勢發(fā)展到一定的程度時，通風網(wǎng)路中與火源所在排煙主干風路相連的某些旁側(cè)分支的風流可能出現(xiàn)與正常風向相反的流動，在災變通風中把這種現(xiàn)象叫做旁側(cè)支路風流的逆轉(zhuǎn)。２)主干風路煙流逆退。另一方面充滿巷道全斷而地逆著主干風路的進風流向2節(jié)點，這種現(xiàn)象叫煙流逆退。３)火煙滾退。煙氣生成量越大、火源溫度越高、巷通風速越低，發(fā)生滾退的概率越大。煙氣的滾退，往往是主干風路風流的逆退和旁側(cè)支路逆轉(zhuǎn)的前兆。62第62頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一火265D134火25134火25煙134旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn)主干風路煙流逆退火新鮮風流火煙滾退63第63頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一四、災變時期風流控制

1、礦井發(fā)火時對通風制度的基體要求是：１）保護災區(qū)和受威協(xié)區(qū)域的職工迅速撤至安全地區(qū)或井上；２）有利限制煙流在井巷中發(fā)生非控制性蔓延，防止火災范圍擴大３）不得使火源附近瓦斯聚積到爆炸濃度，不容許流過火源的風流中瓦斯達到爆炸濃度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地區(qū)；４）為救護創(chuàng)造條件。2、火災時常用的通風制度有以下幾種：

1)維持正常通風，穩(wěn)定風流。(1)火源位于采區(qū)內(nèi)部，(2)網(wǎng)絡復雜的高瓦斯；(3)獨頭巷道；(4)采區(qū)或礦井回風道；(5)減少向火源供風

2)停風機----(1)進風井口，(2)獨頭巷道CH4濃度>上限，(3)主通風機成為阻力；

3)反風----(1)全礦反風；(2)區(qū)域性反風；(3)局部反風

4)風流短路----進風系統(tǒng)64第64頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第七節(jié)礦井火災處理與控制一、滅火原理滅火是破壞燃燒三個條件同時存在和消除燃燒三個條件（之一、之二或全部）的過程。滅火的實質(zhì)就是把正在燃燒體系內(nèi)的物質(zhì)冷卻，將其溫度降低到燃點之下，使燃燒停止。

滅火原理：１）冷卻，把燃燒物質(zhì)的溫度降低到燃點以下。２）隔離和窒熄，使燃燒反應體系與環(huán)境隔離，抑制參加反應的物質(zhì)。３）稀釋，降低參加反應物(液、氣體）的濃度。４）中斷鏈反應?，F(xiàn)代燃燒理論認為，燃燒反應是由于可燃物分解成游離狀態(tài)的自由基與氧原子相結合，發(fā)生鏈反應后才能形成的。因此，阻止鏈反應發(fā)生或不使自由基與氧原子結合，就可以抑制燃燒，達到滅火目的。在實際滅火中，是以上幾種原理的綜合應用。滅火就其方法而言，可分為直接滅火、隔離滅火和聯(lián)合滅火三大類。65第65頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一二、直接滅火

采用滅火劑或挖出火源等方法把火直接撲滅，稱謂直接滅火法（一）常用滅火劑及其使用方法可用于撲滅火源的物質(zhì)，稱為滅火劑。常用的滅火劑有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、鹵代烷、惰氣、砂子和巖粉等。１、水水是不燃液體，是消防上常用的滅火劑之一。使用方法有水射流和水幕兩種形式。

2、泡沫泡沫是一種體積小，表面被液體圍成的氣泡群。泡沫的比重小，且流動性好，可實現(xiàn)遠距離立體滅火，具有持久性和抗燃燒性，導熱性能低，粘著力大。泡沫復蓋在火源周圍，形成嚴密的復蓋層，并能保持一定時間，使燃燒區(qū)與空氣隔絕，具有窒息作用；復蓋層具有防輻射和熱量向外傳導作用；泡沫中的水份蒸發(fā)可以吸熱降溫，起到冷卻作用。泡沫滅火劑可分為化學泡沫滅火劑和空氣泡沫滅火劑兩類。

66第66頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一3、干粉干粉滅火劑應用范圍較廣。常用的干粉滅火劑有鈉鹽干粉、氨基干粉以及用磷酸鹽為基料的干粉。其中以氨基干粉滅火效果最好，磷酸鹽干粉應用最多。干粉滅火的原理是：干粉靠加壓氣體的壓力從噴嘴內(nèi)噴出，形成一股霧狀氣流，射向燃燒物，接觸火焰和高溫后.受熱分解，吸熱并放出不燃氣體（NH3和H2O（g）），可以稀釋火區(qū)范圍內(nèi)的氧濃度；干粉及其熱解產(chǎn)物可抑止碳氫自由基生成，破壞燃燒鏈反應；細的粉沫在高溫作用下溶化、膠結，形成覆蓋層具有良好的“熱帳”作用。干粉滅火劑可以撲滅A、B、C、D類和電氣火災，常見的滅火器有：（1）滅火手雷。將干粉滅火劑裝在成型的容器中，其結構如圖9所示。使用時打開護蓋，拉開拉火雷管后，立即拋向火源，借助拉火雷管和炸藥的爆炸力，將干粉撤在燃燒物上。爆炸安全距離8m。拋出后人要躲在臨時屏障（如風筒布）后面。（2）噴粉滅火器。這種滅火器以N2或液態(tài)CO2為動力，將干粉噴射到燃燒物上。67第67頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一4、鹵代烴滅火劑

常用的鹵代烴滅火劑是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氫而成，因此也叫鹵代烷滅火劑。滅火原理：在氮氣的壓力作用下，滅火劑立即成霧狀噴出。形成比重大、擴散慢的氣體，能在較長時間內(nèi)滯留在火區(qū)內(nèi)。其作用是降低火區(qū)氧濃度之外，中斷鏈反應，阻止燃燒，并兼有一定窒息和冷卻作用。5、砂子和巖粉

砂子和巖粉在煤礦廣泛應用于撲滅電氣火災。

68第68頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一（二）消除可燃物直接滅火除了向火源噴射滅火劑以外，在有些條件下還可以清除可燃物，消除燃燒的物質(zhì)基礎。煤礦常用的是挖除火源。（三）用凝膠處理高溫點和自燃火源凝膠是近年來應用于煤礦井下防滅火較為廣泛的材料，由基料（硅酸鹽（水玻璃））+促凝劑（碳酸氫氨等鹽類）+水（90%左右）組成。滅火原理：凝膠基料和促凝劑都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的壓力下，注入到高溫點周圍的煤體中。在成膠前凝膠易于流動，能夠滲透到煤體碎裂的內(nèi)部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏風（裂隙）通道，防止漏風滲入；其內(nèi)固聚的大量水份，遇高溫受熱蒸發(fā)，還可以起到吸熱降溫作用。（四）灌漿滅火灌漿滅火是煤礦井下常用的一種滅火方法。灌漿滅火的方法因火源位置而異。常用的方法有：井下巷道（鉆窩）打鉆灌漿、在火區(qū)密閉墻上插管灌漿和地面鉆孔注漿三種。69第69頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一三、隔絕滅火當火源不能直接將火撲滅時，為了迅速控制火勢，使其熄滅，可在通往火源的所有巷道內(nèi)砌筑密閉墻，使火源與空氣隔絕。（一）密閉墻的結構和種類分為：臨時密閉、永久密閉和防爆密閉三種。

１、臨時密閉墻其作用是暫時切斷風流，控制火勢發(fā)展。為砌筑永久密閉墻或直接滅火創(chuàng)造條件。

2、永久密閉墻。較長時間地（至火源熄滅為止）阻斷風流，使火區(qū)因缺氧而熄滅。其要求是具有較高的氣密性、堅固性和不燃性，同時又要求便于砌筑和啟開。

３、防爆密閉墻在有瓦斯爆炸危險時，需要構筑防爆密閉，以防止封閉火區(qū)時發(fā)生瓦斯爆炸。防爆密閉墻一般是用砂袋堆砌而成。70第70頁，共80頁，2023年，2月20