礦井火災(zāi)防治課件

2013年8月第x章火災(zāi)防治2知識點3煤炭自然

自燃火災(zāi)的預(yù)防45外因火災(zāi)防治技術(shù)途徑礦井火災(zāi)處理6礦井火災(zāi)致因2礦井火災(zāi)概述17礦井火災(zāi)的防治對策第一節(jié)概述礦井火災(zāi)——凡發(fā)生在井下的火災(zāi)及發(fā)生在井口附近但危害到井下安全的火災(zāi)。一、發(fā)生火災(zāi)的基本要素引起火災(zāi)的基本要素歸納起來有以下三點：①熱源——具有一定溫度和足夠熱量的熱源才能引起火災(zāi)。在礦井中煤的自燃、爆破作業(yè)、機械摩檫、電流短路、吸煙、燒焊等，都有可能成為引火的熱源。②可燃物——可燃物的存在是火災(zāi)發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。在礦井中，煤本身就是一個大量且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各類機電設(shè)備、各種油料、炸藥等都具有可燃性。③氧氣——燃燒是劇烈的氧化反應(yīng)。任有可燃物盡管有熱源點燃，但缺乏足夠氧氣時，燃燒是不能持續(xù)的，所以氧氣供給是維持燃燒不可缺少的條件。以上火災(zāi)發(fā)生的三要素必須是同時存在才會發(fā)生，相互結(jié)合、缺一不可。一、發(fā)生火災(zāi)的基本要素火災(zāi)發(fā)生的三要素必須是同時存在才會發(fā)生，相互結(jié)合、缺一不可。點擊圖形連接6二、礦井火災(zāi)的分類1、根據(jù)引起礦并火災(zāi)的火源不同，通常可將礦井火災(zāi)分成兩大類：①外因火災(zāi)：外部火源引起的礦井火災(zāi)；②內(nèi)因火災(zāi)：由于煤炭自身的物理化學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在因素引起的火災(zāi)。8二、礦井火災(zāi)的分類①外因火災(zāi)—又稱外源火災(zāi)，是指由于外來熱源，如明火、放糊炮、電焊、氣焊、在井下吸煙、人為縱火等原因造成的火災(zāi)。井下電氣設(shè)備因使用不當(dāng)或維修不及時而短路所產(chǎn)生的電弧火花也可引起礦井火災(zāi)；礦井瓦斯、煤塵的燃燒或爆炸亦可以引燃井下可燃物而形成礦井火災(zāi)。還有違章爆破，如用明火或用動力線爆破、火藥變質(zhì)、放糊炮等都可能引起礦井火災(zāi)。10外因火災(zāi)的特點是：外因火災(zāi)一般容易發(fā)生在：井口附近井下機電硐室采掘工作面有電纜的木支架巷道處突然發(fā)生，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，?？赡茚劤蓯盒允鹿?。二、礦井火災(zāi)的分類②內(nèi)因火災(zāi)——又稱自然火災(zāi)，是指由于一些自燃物質(zhì)(主要是煤)在一定條件或環(huán)境下(如破碎后集中堆積，又有一定的風(fēng)流供給)自身發(fā)生物理化學(xué)變化、積聚熱量從而導(dǎo)致著火而形成的火災(zāi)。礦井內(nèi)因火災(zāi)，大多發(fā)生在：采空區(qū)遺留的煤柱破裂的煤壁煤巷高冒處浮煤堆積的地點。12礦井內(nèi)因火災(zāi)的特點：煤炭自燃發(fā)火有一個或長或短的發(fā)展過程，易于早期發(fā)現(xiàn)；但是，內(nèi)因火源隱蔽，往往發(fā)生在人們難以進(jìn)入的采空區(qū)或煤柱內(nèi)，要想真正找到火源確非易事；因此，常常不能及時滅火，致使有的自然發(fā)火區(qū)可以持續(xù)數(shù)月、數(shù)年乃至數(shù)十年而不滅。2、根據(jù)發(fā)火地點不同，礦井火災(zāi)又可分為：井筒火災(zāi)巷道火災(zāi)采面火災(zāi)煤柱火災(zāi)采空區(qū)火災(zāi)硐室火災(zāi)二、礦井火災(zāi)的分類3、由于燃燒物質(zhì)的不同，礦井火災(zāi)又可分為：機電設(shè)備火災(zāi)火藥燃燒火災(zāi)油料燃燒火災(zāi)坑木燃燒火災(zāi)瓦斯燃燒火災(zāi)煤炭燃燒火災(zāi)二、礦井火災(zāi)的分類4、根據(jù)發(fā)火性質(zhì)不同，礦井火災(zāi)還可分為：原生火災(zāi)——在原生火災(zāi)發(fā)展過程中，含有可燃物的高溫?zé)熈饔捎谌毖醵茨芡耆紵?，在排煙的道路上一旦與風(fēng)流匯合，很可能再次燃燒。次生或再生火災(zāi)——次生火災(zāi)，是指由原生火災(zāi)而引起的火災(zāi)。二、礦井火災(zāi)的分類三、火風(fēng)壓1、火風(fēng)壓的概念井下發(fā)生火災(zāi)時，由于高溫?zé)熈髁鹘?jīng)有標(biāo)高差的井巷所產(chǎn)生的附加風(fēng)壓。礦井中發(fā)生火災(zāi)時，煙流主要沿著原來的風(fēng)流方向移動，火災(zāi)波及的范圍內(nèi)空氣溫度升高，形成與自然風(fēng)壓相同的火風(fēng)壓?；痫L(fēng)壓可以使巷道內(nèi)的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，使有毒有害氣體波及到臨近巷道，造成人員傷亡，還可以使通風(fēng)系統(tǒng)混亂，造成瓦斯爆炸。

三、火風(fēng)壓控制火風(fēng)壓，盡可能使之減小。采用滅火，修筑臨時防火密閉墻，加大供風(fēng)量，利用火源近的巷道將煙直接引入總風(fēng)道排至地面。如圖1所示。圖1三、火風(fēng)壓2、火風(fēng)壓的特性（l）火風(fēng)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(fēng)壓的作用相當(dāng)于在高溫?zé)熈髁鬟^的風(fēng)路上安設(shè)了一系列輔助通風(fēng)機；（3）火風(fēng)壓的作用方向總是向上。3、風(fēng)流的紊亂形式（1）旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。如圖2所示。（2）主干風(fēng)路煙流逆退。如圖3所示。圖2旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)

圖3主干風(fēng)路煙流逆退圖4火煙滾退示意圖

頂板底板三、火風(fēng)壓（3）火煙滾退。如圖4所示。四、礦井火災(zāi)的危害礦井火災(zāi)是煤礦五大自然災(zāi)害之一。井下發(fā)生火災(zāi)，不僅會造成煤炭資源損失、工程和設(shè)備粵壞、導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，而且更為嚴(yán)重的是會直接威脅到礦工生命安全。據(jù)統(tǒng)計，全國煤礦礦井火災(zāi)事故以死亡人數(shù)統(tǒng)計計算，火災(zāi)只占1.52%，排在各類災(zāi)害的最后；但在一次死亡3人以上的各類事故中，以死亡人數(shù)計算，火災(zāi)事故卻占到3.72%，僅次于瓦斯事故、頂板事故和水害事故，位居第四。1961年3月16日，撫順礦務(wù)局勝利礦一次礦井火災(zāi)事故就有110人遇難。礦井火災(zāi)的危害具體表現(xiàn)在以下幾個方面：①井下發(fā)生火災(zāi)后，產(chǎn)生大量的有害氣體高溫火煙中，一氧化碳、二氧化碳等有毒氣體會造成人員窒息、中毒，嚴(yán)重威脅著人的生命安全。②引起瓦斯、煤塵爆炸在有瓦斯、煤塵爆炸危險的礦井，火災(zāi)不僅會直接導(dǎo)致瓦斯、煤塵爆炸，就是在處理火災(zāi)事故中也極易誘發(fā)瓦斯、煤塵爆炸事故，從而擴大災(zāi)情。③產(chǎn)生火風(fēng)壓火風(fēng)壓，是指火災(zāi)產(chǎn)生的高溫?zé)熈髁鹘?jīng)有高差的井巷所產(chǎn)生的附加風(fēng)壓。火風(fēng)壓常會造成風(fēng)流紊亂，使某些井巷的風(fēng)流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致受災(zāi)范圍擴大，容易使滅火人員陷人火區(qū)。④產(chǎn)生再生火源熾熱含揮發(fā)性氣體的煙流與相接巷道新鮮風(fēng)流交匯后燃燒，使火源下風(fēng)側(cè)可能出現(xiàn)若干再生火源，使煤炭資源大量被燒毀或凍結(jié)，損壞機械設(shè)備。⑤造成經(jīng)濟損失包括在火災(zāi)過程中燒毀的物質(zhì)、資源、設(shè)備，在救災(zāi)過程中所消耗的器材、物質(zhì)、人員工資以及因火災(zāi)停產(chǎn)、減產(chǎn)帶來的直接經(jīng)濟損失，還有因封閉火區(qū)不能啟封煤量所造成的經(jīng)濟損失，以及遇難人員的喪葬費、家屬撫恤金、傷殘人員醫(yī)療費等經(jīng)濟損失。2324五、礦井火災(zāi)統(tǒng)計分析1、全國煤礦礦井火災(zāi)事故合計死亡人數(shù)為：434人占總死亡人數(shù)的：1.7％2、全國煤礦一次死亡3人以上礦井火災(zāi)事故發(fā)生次數(shù)按企業(yè)性質(zhì)統(tǒng)計所占比例為：國有重點：6.45%國有地方：29.03%鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦：64.52%3、全國煤礦一次死亡10人以上礦井火災(zāi)事故發(fā)生次數(shù)按企業(yè)性質(zhì)統(tǒng)計所占比例為：國有重點：6.45%；國有地方：29.03%鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦：64.52%第二節(jié)礦井火災(zāi)致因一、案例分析二、火災(zāi)事故原因綜合分析一、案例分析【案例1】某礦井設(shè)計能力為120萬t/a，服務(wù)年限90年，井田面積為40.27km2，可采儲量1.18億t。煤種為長焰煤和氣煤，適于發(fā)電和動力用煤。煤層發(fā)火期為3～6月，煤塵爆炸指數(shù)為39.6%～43%，有煤塵爆炸危險。屬高瓦斯礦井，有瓦斯爆炸危險。礦井采用豎井集中大巷開拓。全礦有2個生產(chǎn)采區(qū)、5個采煤工作面、9個掘進(jìn)隊。開拓區(qū)為了加快南一采區(qū)北側(cè)401工作面掘進(jìn)03隊施工的回風(fēng)巷和掘進(jìn)五隊施工的運輸巷的速度，決定由開拓區(qū)機電隊在運輸巷安裝一條420m長的帶式輸送機，代替礦車運輸。一、案例分析事故當(dāng)天(8月23日)白班，輸送機安裝完畢試運轉(zhuǎn)時拉緊裝置的5kW絞車電動機燒毀；帶式輸送機啟動后，膠帶松弛打滑不能運轉(zhuǎn)。下午4點班，機電隊隊長派一名電工、兩名鉗工拿著5噸鏈?zhǔn)狡鹬貦C前去處理。在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)膠帶過長，割斷4m，然后用5噸起重機代替拉緊裝置。再試運時發(fā)現(xiàn)膠帶還長，因沒有膠帶卡子遂交給下班處理，電、鉗工先后在晚6時30分左右升井。一、案例分析晚7時左右，掘進(jìn)03隊施工的回風(fēng)巷放完炮準(zhǔn)備出貨，發(fā)出信號要求開動帶式輸送機，帶式輸送機司機聽到信號后開動帶式輸送機，不顧運轉(zhuǎn)是否正常而于7時10分擅自脫離生產(chǎn)崗位提前升井。在運轉(zhuǎn)過程中，由于膠帶長、松弛，5t起重機實際拉力不夠，帶式輸送機機頭主動輪旋轉(zhuǎn)而膠帶松弛打滑，致使膠帶摩擦著火。由于機頭附近無人而造成火災(zāi)，很快將膠帶和巷道支護(hù)及周圍煤炭燃著，火焰熾烈如爐膛，巳無法進(jìn)入救人。大量濃煙、有害氣體和高溫致使在距火點500m處施工的15名工人遇難(見圖5)。圖5一、案例分析事故原因分析①干部違章指揮——強令指派未經(jīng)過培訓(xùn)、從未操作過膠帶機的工人擔(dān)任帶式輸送機司機，也是造成這起事故的重要原因。②開拓區(qū)的主要領(lǐng)導(dǎo)安全思想淡薄——施工和機電管理混亂，執(zhí)行規(guī)章制度不嚴(yán)，在膠帶移設(shè)、安裝、調(diào)試、使用過程中缺乏嚴(yán)密組織和具體要求，是這次事故的主要原因。③礦領(lǐng)導(dǎo)對職工安全教育不夠——培訓(xùn)抓得不力，自救器管理使用得不好，安全生產(chǎn)責(zé)任制不嚴(yán)，通訊設(shè)施不全，是這起事故擴大的原因之一。④帶式輸送機司機嚴(yán)重違犯勞動紀(jì)律、違反操作規(guī)程違章作業(yè)——他在將不具備運轉(zhuǎn)條件的帶式輸送機啟動后擅離職守早升井。因此，當(dāng)膠帶摩擦起煙后不能立即關(guān)閉電源停機排除故障，起火后又不能及時發(fā)現(xiàn)和撲救；著大火后也不能立即報警，結(jié)果耽誤了救災(zāi)時機以致釀成大禍。一、案例分析【案例2】某礦設(shè)計能力為10萬t/a，開采侏羅紀(jì)香溪煤系底部一煤層。火災(zāi)區(qū)域的煤層傾向東南，傾角75°～80°，煤厚2～4m，煤種牌號屬氣煤三號，原煤揮發(fā)分42%左右，全硫5%～6%，發(fā)熱量2900～29260J/g。煤層干燥易自燃，發(fā)火期1.5～3個月，按低瓦斯礦井管理。礦井開拓采用一立、一斜開拓方式。立井是恢復(fù)清朝年代的老井，-176m以上的煤層已局部采空并遭到不同程度破壞斜井是接管的縣辦小煤窯。一、案例分析礦井在此基礎(chǔ)上開始新建，設(shè)計運輸水平為-250m，回風(fēng)水平為-180m。立井附近的東西兩翼開掘了一條與立井、斜井聯(lián)通的水平平巷，凈斷面4m2，采用木支護(hù)。建井期間采用自然通風(fēng)方式，斜井井口按設(shè)計安裝一臺95kW(55kW備用)抽出式主要通風(fēng)機，未投入使用。礦井原定于5月1日投產(chǎn)，為了布置投產(chǎn)工作面，4月初在對東段老火區(qū)未進(jìn)行取樣化驗、不能證明火已經(jīng)熄滅情況下，就布置在東段沿煤層開鑿-90m通至-75m的通風(fēng)立眼，立眼周圍曾3次發(fā)生冒落，煤溫很高，但均未引起重視。一、案例分析當(dāng)井口安全員向井口領(lǐng)導(dǎo)反映立眼溫度高、有煤油味時，礦領(lǐng)導(dǎo)沒有采取措施。4月26日38時，井下值班人員又一次反映溫度高、立眼冒煙、有煤油味。井口和礦上管安全的領(lǐng)導(dǎo)決定啟動主要通風(fēng)機降溫。主要通風(fēng)機于21時10分運轉(zhuǎn)。主要通風(fēng)機啟動后，上述領(lǐng)導(dǎo)離開了井口。此后工人又向施工領(lǐng)導(dǎo)反映立眼冒煙，隊領(lǐng)導(dǎo)找了礦技術(shù)員和安全員。23時左右，礦技術(shù)員、安全員和施工隊的領(lǐng)導(dǎo)到現(xiàn)場觀察，冒煙點位于通風(fēng)立眼中部、離-90m平巷7～8m高的老巷位置。一、案例分析此時煙還不大，看不見明火，隨即安排停風(fēng)，在-75m平巷口和冒煙點下部各打一道黃泥密閉(因事故發(fā)生，密閉沒有動工)。因風(fēng)機房無值班人員，往返找電工花了1個多小時，27日1時15分主要通風(fēng)機才停轉(zhuǎn)，此時立眼已發(fā)現(xiàn)有明火。2時左右，立眼燒垮，積聚在老火區(qū)的大量有害氣體、煙灰、煤焦油頓時彌漫整個-90m巷道，煙霧波及到進(jìn)風(fēng)流中，并蔓延到-180m～-250m的所有巷道。井下當(dāng)班64人中除17人跑出、12人經(jīng)搶救脫險外，其余35人全部中毒死亡(見圖6)。圖6一、案例分析事故原因分析①違章在火區(qū)布置工作面——開鑿穿通火區(qū)巷道的通風(fēng)立眼，實際上是一項啟封火區(qū)的工作。礦上事先沒有取樣化驗，沒有制定安全技術(shù)措施，不講科學(xué)冒險蠻干。工人雖多次直接向領(lǐng)導(dǎo)反映溫度高、不能干活等意見，但為了布置投產(chǎn)工作面，礦領(lǐng)導(dǎo)沒有采取防范措施而要工人繼續(xù)作業(yè)，使事故隱患逐漸擴大。一、案例分析②盲目啟動主要通風(fēng)機，助長火勢——在立井出現(xiàn)煤油味、進(jìn)而冒煙的情況下，為了降溫錯誤地啟動了主要通風(fēng)機，使礦井風(fēng)量驟增而助長火勢。主要通風(fēng)機啟動后，領(lǐng)導(dǎo)又擅離井口，沒有采取檢察火區(qū)、撤出人員等措施，使災(zāi)情迅速擴展。③盲目停風(fēng)，造成重大傷亡——在主要通風(fēng)機已經(jīng)啟動情況下，既沒有研究停風(fēng)后可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況又不采取撤人等安全措施便盲目停風(fēng)機，使井下風(fēng)量驟減、風(fēng)流紊亂而造成重大傷亡。二、火災(zāi)事故原因綜合分析導(dǎo)致礦井火災(zāi)事故的原因，既有生產(chǎn)技術(shù)問題也有安全管理問題，歸納起來主要有以下幾個方面：①技術(shù)政策不落實，亂采亂掘②機電設(shè)備管理工作不力③消防火措施不到位④職工安全意識淡?、萋毠ぜ夹g(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)低二、火災(zāi)事故原因綜合分析1、技術(shù)政策不落實，亂采亂掘有的事故是回采過程中丟煤太多或留設(shè)塥柱尺寸過小，被壓酥壓裂、侵入空氣，致使煤炭自燃；有的是上層煤或上階段的煤采過后形成火區(qū)，由于沒采取有效的措施撲滅，在下部開采時便釀成火災(zāi)。有的是由于開拓方式、巷道布置和采煤方法不利于采空區(qū)隔絕，不能保證煤壁與煤柱的完整性，回采率低、回采速度慢，不能在發(fā)火期前封閉，以致引起煤炭自燃而造成火災(zāi)。2、機電設(shè)備管理工作不力有的是井下電氣設(shè)備使用不當(dāng)或維修不及時，電氣設(shè)備失爆或電纜和電線短路、漏電，產(chǎn)生電弧火花著火；有的接頭用“羊尾巴”、“雞爪子”方法聯(lián)結(jié)，發(fā)熱后造成火災(zāi)；有的是機械設(shè)備運轉(zhuǎn)不正常，如液壓聯(lián)軸節(jié)易熔塞而使用代用品，噴出超過燃點的機油引起火災(zāi)；有的是帶式輸送機煤灰壓住膠帶使膠帶跑偏被卡住，機頭滾筒與膠帶摩擦起火；有的是刮板輸送機電機對輪處浮煤過多、通風(fēng)不良、散熱不好，對輪與浮煤摩擦起火；有的是使用明火照明，礦用器材不防爆，礦用電纜達(dá)不到規(guī)定的不燃性牮術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等等。3、消防火措施不到位有的礦井先天不足，該建消防火灌漿系統(tǒng)而沒有建；有的雖然建了但由于短水少土而閑置不用；有的是對密閉內(nèi)火區(qū)情況不清、盲目啟封，而造成火災(zāi)；有的采空區(qū)、廢巷密閉不嚴(yán)或不及時，密閉質(zhì)量低劣，打得不嚴(yán)不牢，大量漏風(fēng)又不進(jìn)行充填灌漿，致使密閉內(nèi)煤炭自燃，形成高溫高壓火區(qū)，直到密閉損壞垮塌而造成火災(zāi)。4、職工安全意識淡薄有的輸送機司機上班睡覺；有的私自脫崗提前升井，輸送機卡住時不能及時處理，導(dǎo)致摩擦起火；有的職工在井下吸煙和亂扔煙頭；有的在井下用燈炮取暖；有的用明火或動力線爆破、進(jìn)行裸露爆破，在井下擅自動用電焊等。5、職工技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)低有些工人特別是新工人、臨時工、農(nóng)協(xié)工缺乏煤礦安全生產(chǎn)基本知識和處理事故能力。有的工人應(yīng)變能力差，撤離時走回風(fēng)巷。有的礦井不編制災(zāi)害預(yù)防和處理計劃，或雖有編制卻沒有組織救災(zāi)演習(xí)，職工對避災(zāi)線路不清。第三節(jié)煤炭自燃我國存在有煤炭自燃的礦井占礦井總數(shù)的56%；具有自然發(fā)火危險的煤層占累計可采煤層數(shù)的60%；煤炭自燃而引起的火災(zāi)占礦井火災(zāi)總數(shù)的85～90%。采空區(qū)遺留殘煤多、冒落高度大、漏風(fēng)嚴(yán)重，使得自然火災(zāi)發(fā)生頻繁，常常價值幾千萬元的綜采裝備被封閉在火區(qū)中，此外還使大量的煤炭被火區(qū)凍結(jié)，造成巨大的經(jīng)濟損失。煤炭自燃已成為制約高產(chǎn)高效礦井安全生產(chǎn)的主要因素之一。一、煤炭自燃發(fā)火

在《礦井防滅火規(guī)范》中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即為自燃發(fā)火。

煤因自燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象；由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至70℃

以上；由于煤炭自熱而分解出CO、C2H4或其它指標(biāo)氣體，在空氣中的濃度超過預(yù)報指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢。43二、煤炭自然發(fā)火機理早在1862年，德國人戈朗布曼（Grumbman）發(fā)表了第一篇關(guān)于煤炭自燃起因的文章。一百多年來，人們提出了若干學(xué)說來解釋煤的自燃，如黃鐵礦作用、細(xì)菌作用、酚基作用，煤氧復(fù)合作用等學(xué)說。黃鐵礦作用學(xué)說認(rèn)為煤的自燃是由于煤層中的黃鐵礦(FeS2)與空氣中的水份和氧相互作用、發(fā)生熱反應(yīng)而引起的。二、煤炭自然發(fā)火機理細(xì)菌作用學(xué)說認(rèn)為，在細(xì)菌作用下，煤在發(fā)酵過程中放出一定熱量對煤自熱起了決定性作用。酚基作用學(xué)說認(rèn)為，煤的自熱是由于煤體內(nèi)不飽和的酚基化合物強烈地吸附空氣中的氧，同時放出一定量的熱量而造成的。煤氧復(fù)合作用學(xué)說認(rèn)為，原始煤體自暴露于空氣中后，與氧氣結(jié)合，發(fā)生氧化并產(chǎn)生熱量，當(dāng)具備適宜的儲熱條件，就開始升溫，最終導(dǎo)致煤的自燃。三、煤的自燃發(fā)火期煤炭自燃發(fā)火是一漸變過程，要經(jīng)過潛伏期、自熱期和燃燒期三個階段，因此，具有自燃傾向性的煤層被揭露后，要經(jīng)過一定的時間才會自燃發(fā)火。這一時間間隔叫做煤層的自燃發(fā)火期，是煤層自燃危險在時間上的量度。自燃發(fā)火期愈短的煤層，其自燃危險性愈大。煤的自然發(fā)火期：對一定的煤，在具有供氧和蓄熱環(huán)境的條件下，產(chǎn)生自然發(fā)火需要的時間，一般用月表示。這里談的時間是煤炭暴露在有氧和可蓄熱環(huán)境條件的時間。煤的自燃發(fā)火期是一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)。包括：煤的自燃傾向性（內(nèi)因），也反映了煤炭開采的外因條件（漏風(fēng)，管理，開采條件）。47四、煤的氧化自燃過程煤的氧化自燃過程其過程如圖圖7所示。潛伏期自熱期自燃圖7煤自燃發(fā)展過程示意圖五、自熱溫度（Self-heatingtemperature，SHT）自熱溫度也稱臨界溫度，是能使煤自發(fā)燃燒的最低溫度。一旦達(dá)到了該溫度點，煤氧化的產(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，從而又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。煤的自熱溫度與煤的產(chǎn)熱能力和蓄熱環(huán)境有關(guān)，對于具有相同產(chǎn)熱能力的煤，煤的自熱溫度也是不同的，主要取決于煤所在的散熱環(huán)境。因此應(yīng)注意即使是同一種煤，其自熱溫度不是一個常量，受散熱（蓄熱）環(huán)境影響很大。

六、煤的著火點溫度自熱期的發(fā)展有可能使煤溫上升到著火溫度(Ts)而導(dǎo)致自燃。煤的著火點溫度由于煤種不同而變化無煙煤一般為400℃煙煤為320～380℃褐煤為270～350℃。七、煤炭自燃的條件從煤的氧化自燃過程可以看出，煤炭自燃必須具備以下三個條件：煤炭具有自燃的傾向性，并呈破碎狀態(tài)堆積存在；連續(xù)的通風(fēng)供氧維持煤的氧化過程不斷地發(fā)展；煤氧化生成的熱量能大量蓄積，難以及時散失。八、影響煤炭自然發(fā)火的因素1、煤的變質(zhì)程度煤的變質(zhì)過程伴隨著煤分子結(jié)構(gòu)的變化，碳化程度越高，煤體內(nèi)含有的活性結(jié)構(gòu)越少。煤的變質(zhì)程度是煤自燃傾向性的決定性因素。現(xiàn)場的統(tǒng)計表明：褐煤最易自燃，無煙煤最不易自燃，煙煤介于二者之間。煙煤的煤化度低于無煙煤而高于褐煤，因燃燒時煙多而得名。根據(jù)煤化度的不同，我國將其劃分為：長焰煤、不黏煤、弱黏煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤和貧煤等。八、影響煤炭自然發(fā)火的因素2、煤巖成分煤巖成分一般分為絲煤、暗煤、亮煤和鏡煤四種。不同的煤巖成分有著不同的氧化性。在低溫下，絲煤吸氧最多，但是，隨著溫度的升高，鏡煤吸附氧能力最強，其次是亮煤，暗煤最難于自燃。鏡煤與亮煤脆性大，易破碎，而且灰分少，在其次生的裂隙中常伴有黃鐵礦，開采中易碎裂為微細(xì)的顆粒，細(xì)微狀的煤粒或黃鐵礦都有較高的自燃氧化特性，因此它的氧化接觸面積大，著火溫度低。故鏡煤與亮煤在絲煤吸附氧化升溫的促使誘導(dǎo)下很容易自燃。八、影響煤炭自然發(fā)火的因素3、煤的含硫量硫在煤中有三種存在形式：硫化鐵即黃鐵礦(FeS2)、有機硫以及硫酸鹽。對煤自燃起主導(dǎo)作用的是黃鐵礦。黃鐵礦的比熱小，它與煤吸附相同的氧量而溫度的增值比煤大3倍。黃鐵礦在低溫氧化時產(chǎn)生硫酸鐵和硫酸亞鐵，體積增大，使煤體膨脹而變得松散，增大了氧化表面積，而且其分解產(chǎn)物比煤的吸氧性更強，能將吸附的氧轉(zhuǎn)讓給煤粒使之發(fā)生氧化。在煤中含黃鐵礦越多，就越易自燃。我國西南主要礦區(qū)的統(tǒng)計資料表明，含硫3%以上的煤層均為自然發(fā)火煤層。八、影響煤炭自然發(fā)火的因素4、煤的粒度、孔隙特性和破碎程度完整的煤體一般不會發(fā)生自燃，一旦受壓破裂，呈破碎狀態(tài)存在，其自燃性能顯著提高。這是因為破碎的煤炭不僅與氧接觸的表面積增大，而且著火溫度也明顯降低。有人研究，當(dāng)煤粒度小于1mm時氧化速率與粒徑無關(guān)，并認(rèn)為孔徑大于100?的孔在煤氧化中起重要作用。根據(jù)波蘭的試驗，當(dāng)煙煤的粒度直徑為1.5～2mm時，其著火點溫度大多在330～360℃；粒度直徑小于1mm以下時，著火點溫度可能降低到190～220℃。因此，煤的自燃性隨著其孔隙率、破碎度的增加而上升。八、影響煤炭自然發(fā)火的因素5、煤的瓦斯含量瓦斯或者其它氣體含量較高的煤，由于其內(nèi)表面含有大量的吸附瓦斯，使煤與空氣隔離，氧氣不易與煤表面發(fā)生接觸，也就不易與煤進(jìn)行復(fù)合氧化，使煤炭自燃的潛伏期加長。當(dāng)煤中殘余瓦斯量大于5m3/t時，煤往往難以自燃。但是隨著瓦斯的放散，煤與氧就更易結(jié)合。八、影響煤炭自然發(fā)火的因素6、水分水分對煤炭自燃過程的影響有兩個相互對立的過程。首先，煤炭中的水分在初期階段會因為蒸發(fā)作用而散失，因此，一部分熱量就會以水分潛熱的形式被水蒸氣帶走，這就有阻止煤體溫度升高的趨勢。另一方面，煤體也會從空氣中吸收水分。這就是所謂的吸收熱（有時也叫濕潤熱）會促使煤的溫度升高。水分對煤的總的作用就取決于這兩種過程誰占主導(dǎo)地位。九、煤炭自燃傾向性煤炭自燃傾向性是煤的一種自然屬性，它取決于煤在常溫下的氧化能力和發(fā)熱能力，是煤發(fā)生自燃能力總的量度。不同的煤，其自燃傾向性不同。掌握煤的自燃傾向性非常重要。它是恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計采煤方法，選擇采區(qū)規(guī)模，合理設(shè)計礦井通風(fēng)和風(fēng)壓條件的重要依據(jù)之一，是采取適當(dāng)措施存儲的重要依據(jù)。我國將煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。煤礦礦井必須根據(jù)煤自燃傾向性的分類等級而采取相應(yīng)的煤防治措施?！兑?guī)程》要求必須對新建礦井與生產(chǎn)礦井延深新水平的所有煤層的自燃傾向性進(jìn)行鑒定。十、煤的自燃傾向性測定方法我國從20世紀(jì)50年代初期即開展對煤炭自燃傾向性的研究，先后采用了：著火點溫度降低值法、雙氧水法及靜態(tài)容量吸氧法進(jìn)行研究在90年代初，開始采用吸氧量法，即用雙氣路氣相色譜儀動態(tài)吸氧的方法。十一、煤炭自燃早期識別與預(yù)報煤炭自燃的發(fā)展有一個過程，如果能在自燃發(fā)展的初期發(fā)現(xiàn)它，對于阻止其發(fā)展，避免釀成火災(zāi)，十分重要。前述的煤炭自燃發(fā)展過程中各種物理與化學(xué)變化，是早期識別和預(yù)報的根據(jù)。識別的方法可歸為：（1）人的直接感覺；（2）測定礦內(nèi)空氣和圍巖的溫度；（3）測定礦內(nèi)空氣成分的變化；（4）物探測定方法。（5）氣味法（electricnose)十一、煤炭自燃早期識別與預(yù)報1、人的直接感覺利用人的感觀進(jìn)行探測是最簡便的方法，雖然常帶有一定的主觀性，但是這種方法仍然比較可靠。嗅覺：煤油味、汽油味和輕微芳香氣味的非飽和碳?xì)浠衔铩Ｒ曈X：煤氧化產(chǎn)生的水蒸氣，及其在附近煤巖體表面凝結(jié)成水珠(俗稱為“掛汗”)，在煤炭自燃的最后階段出現(xiàn)的煙霧。感(觸)覺：煤炭自燃或自熱、可燃物燃燒會使環(huán)境溫度升高，并可能使附近空氣中的氧濃度降低，CO2等有害氣體增加，所以當(dāng)人們接近火源時，會有頭痛、悶熱、精神疲乏等不適之感。62十一、煤炭自燃早期識別與預(yù)報2、測定礦內(nèi)空氣和圍巖溫度直接測定是將測溫傳感器直接放入測溫鉆孔中或埋在采空區(qū)內(nèi)測定煤巖體溫度，常采用的是熱電偶和熱敏電阻。間接測溫方法主要有無線電測溫儀、測氣味法和紅外輻射儀等方法。無線電測溫方法是將含有熱記錄裝置的無線電傳感器埋入采空區(qū)，根據(jù)測得的熱量發(fā)射出無線電信號。氣味劑法是將含有低沸點和高蒸汽壓并具有濃烈氣味的液態(tài)物質(zhì)，如硫醇和紫羅蘭酮等，將其封裝在膠囊中，在設(shè)定的高溫下，膠囊破裂而發(fā)出氣味。紅外輻射測溫則是通過測定巷道壁面的紅外輻射能量而測定出煤壁表面溫度。十一、煤炭自燃早期識別與預(yù)報2、測定礦內(nèi)空氣和圍巖溫度測溫法操作簡便，結(jié)果可靠，但也存在局限性直接測溫由于采空區(qū)頂板的垮落或底板裂變易引起測溫儀表和導(dǎo)線的破壞和折斷，在用鋼套管保護(hù)也易被損壞。無線電傳感器受采空區(qū)高濕惡劣環(huán)境影響難以成功應(yīng)用氣味劑法因靠漏風(fēng)傳播氣味，移動速度慢、分布區(qū)域小，較難測取當(dāng)火源離巷道表面較遠(yuǎn)時，紅外輻射測溫儀因接觸不到熱表面就無能為力熱測定面臨的最大問題還在于：由于煤體的熱傳導(dǎo)能力非常弱，熱量影響的范圍很小，有時鉆孔即使打到火源附近1m，也覺察不到火源的存在十一、煤炭自燃早期識別與預(yù)報3、氣體分析法煤炭自熱過程中會產(chǎn)生CO、CO2、H2、H2O、烷烴等氣體成份，故氣體分析法被廣泛地用于煤炭早期自燃火災(zāi)的預(yù)測。由于火災(zāi)氣體中的主要成分是CO、CO2，自從20世紀(jì)初以來，這兩種氣體的變化量一直被用作分析火災(zāi)發(fā)展變化趨勢的主要指標(biāo)。將這些變化值除以氧氣的消耗量(—ΔO2)即可排除新鮮空氣的稀釋影響。這些參數(shù)的比值已被廣泛用來分析火災(zāi)的發(fā)展變化趨勢。一、開拓開采技術(shù)措施合理進(jìn)行巷道布置堅持正規(guī)地開采和合理的開采順序減少煤體破碎第四節(jié)自燃火災(zāi)的預(yù)防《煤礦安全規(guī)程》第二百二十八條規(guī)定開采容易自燃和自燃煤層的礦井，必須采取綜合預(yù)防煤層自然發(fā)火的措施。67二、防止漏風(fēng)沿空巷道掛簾布利用飛灰充填帶隔絕采空區(qū)利用水砂充填帶隔離采空區(qū)利用可塑性膠泥堵塞漏風(fēng)采取“均壓”措施，減少漏風(fēng)避免過度抽放三、均壓防滅火均壓防滅火是采用風(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)是在20世紀(jì)50年代由波蘭漢·貝斯特朗（H.Bystron）教授首先提出。均壓（“以風(fēng)治火”），簡單，成本最低，控制火勢的發(fā)展常常立竿見影，深受現(xiàn)場歡迎。根據(jù)煤礦井下煤炭自燃發(fā)火區(qū)域是否封閉，均壓技術(shù)可分為兩種類型：開區(qū)均壓閉區(qū)均壓三、均壓防滅火1、開區(qū)均壓開區(qū)均壓通常是指在生產(chǎn)工作面建立的均壓系統(tǒng)，其特點是在保證工作面所需通風(fēng)風(fēng)量的條件下，通過通風(fēng)調(diào)節(jié)實施，盡量減少向采空區(qū)漏風(fēng)，抑制煤的自燃，防止CO等有毒有害氣體涌入工作面，從而保證正常生產(chǎn)的進(jìn)行。漏風(fēng)通道和工作面周圍的通道可以形成多種風(fēng)流流動方式(如并聯(lián)、角聯(lián)和復(fù)雜聯(lián)等)，開區(qū)均壓也有幾種不同類型。三、均壓防滅火（1）調(diào)節(jié)風(fēng)窗均壓適用于工作面采空區(qū)內(nèi)形成的并聯(lián)漏風(fēng)方式。通常在工作面的回風(fēng)巷內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，使工作面內(nèi)的風(fēng)流壓力提高，以降低工作面與采空區(qū)的壓差，從而減少采空區(qū)中氣體涌出。適用于采空區(qū)內(nèi)已有自燃跡象，并抑制采空區(qū)中的火災(zāi)氣體（一氧化碳等）涌到工作面，威脅工作面的安全生產(chǎn)。安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗后，通風(fēng)巷道的壓力如圖8所示。圖8123A4（1）調(diào)節(jié)風(fēng)窗均壓圖9（2）局部通風(fēng)機均壓有時為提高風(fēng)路的壓力，需在風(fēng)路上安設(shè)帶風(fēng)門的風(fēng)機（即輔助通風(fēng)機），利用風(fēng)機產(chǎn)生的增風(fēng)作用，改變風(fēng)路上的壓力分布，達(dá)到均壓的目的。下圖為局部通風(fēng)機調(diào)壓原理圖10（3）調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部通風(fēng)機聯(lián)合均壓工作面采空區(qū)內(nèi)部的漏風(fēng)通道有時是比較復(fù)雜的，當(dāng)相鄰為采空區(qū)是，還有外部漏風(fēng)，這些最后都要經(jīng)過經(jīng)回采工作面上隅角排出。采空區(qū)的自燃征兆往往是從上隅角表現(xiàn)出來的。調(diào)節(jié)風(fēng)門與扇風(fēng)機聯(lián)合均壓常常采用工作面進(jìn)風(fēng)巷安設(shè)扇風(fēng)機而回風(fēng)巷安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門的聯(lián)合均壓措施。圖112、閉區(qū)均壓閉區(qū)均壓就是對已經(jīng)封閉的區(qū)域進(jìn)行均壓，它一方面可以防止封閉區(qū)中的煤炭自燃，又可加速封閉火區(qū)的熄滅速度。常用的閉區(qū)均壓主要技術(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(1)并聯(lián)風(fēng)路與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓圖12（2）調(diào)壓風(fēng)機與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓圖13（3）連通管均壓圖14四、預(yù)防性灌漿圖15四、預(yù)防性灌漿預(yù)防性灌漿按與回采的關(guān)系分三種：采前預(yù)灌、隨采隨灌和采后封閉灌漿。采前預(yù)灌是在工作面尚未回采前對其上部的采空區(qū)進(jìn)行灌漿。這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自燃、特厚煤層。隨采隨灌則是隨著采煤工作面推進(jìn)的同時向有發(fā)火危險的采空區(qū)灌漿，這是預(yù)防性灌漿采用的主要方法。隨采隨灌分為鉆孔灌漿、埋管灌漿和灑漿三種方式。采后注漿是采空區(qū)封閉后，利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內(nèi)注漿。四、預(yù)防性灌漿1、鉆孔灌漿從底板或鉆窩打鉆注漿圖16四、預(yù)防性灌漿2、埋管注漿圖17四、預(yù)防性灌漿3、工作面灑漿或插管灌漿從回風(fēng)巷灌漿管上接出一段漿管，沿傾斜方向向采空區(qū)均勻地灑一層泥漿。灑漿量要充分，使采空區(qū)新冒落的矸石能均勻地為泥漿包圍。灑漿通常作為埋管灌漿的一種補充措施，使整個采空區(qū)特別是下半段也能灌到足夠的泥漿。對綜采工作面常采用插管灌漿的方式，即注漿主管路沿工作面傾斜鋪設(shè)在支架的前連桿上，每隔20m左右預(yù)留一個三通接頭，并分裝分支軟管和插管。將插管插入支架掩護(hù)梁后面的跨落巖石。

84五、阻化劑阻化劑也稱阻氧劑。將其溶液噴灑在采空區(qū)的煤壁或者煤塊上，具有阻止煤的氧化和防止煤的自燃的作用，因此稱為阻化劑。阻化劑包括如氯化鈣（CaCl2）、氯化鈉（NaCl）、氯化鎂（MgCl2）、水玻璃(Na2SiO3)等無機鹽類化合物。該項防滅火技術(shù)是在60年代初發(fā)展起來的，在國外和國內(nèi)的一些礦井都進(jìn)行了應(yīng)用，取得了很好的效果。它是進(jìn)行煤礦防滅火的一個重要手段之一。阻化劑防火由于技術(shù)工藝系統(tǒng)簡單，設(shè)備少，成本低，防火效果好等優(yōu)點，在一些礦區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。六、惰性氣體可以被用作礦井防滅火的惰性氣體主要有：CO2燃燒惰性氣體氮氣六、惰性氣體1、二氧化碳二氧化碳的密度相對于空氣是1.52，利用其密度大的特點可用來對付礦井中發(fā)生在位置較低處的火災(zāi)；但是，二氧化碳對控制水平和上行巷道或工作面的火災(zāi)效果就較差。二氧化碳作為惰性氣體防滅火存在以下不足：二氧化碳易溶于水，在潮濕的環(huán)境下要損失部分氣態(tài)二氧化碳。二氧化碳比較容易吸附在煤體和燒焦的煤炭上，甚至比瓦斯的吸附性更強。當(dāng)二氧化碳與燃燒成白熾的碳化物的表面相接觸時，二氧化碳就生成一氧化碳。二氧化碳的使用成本一般高于氮氣。六、惰性氣體2、燃燒惰性氣體將火區(qū)封閉后，火區(qū)內(nèi)的氧氣將被消耗而成為煙氣。煙氣的主要成分是二氧化碳、氮氣和水蒸氣，這樣的混合氣體可看作是窒息火區(qū)的惰性氣體，會使火區(qū)惰化，使火勢熄滅。但是，這樣的混合氣體可能含大量的可燃性氣體，如果有新鮮空氣進(jìn)入的話，就可能發(fā)生爆炸。直接利用火災(zāi)氣體滅火，因?qū)嶋H使用困難，很少采用；但可采用燃油燃燒的惰氣滅火。六、惰性氣體2、燃燒惰性氣體目前國內(nèi)外礦山救護(hù)隊一般裝備有用燃油燃燒的惰氣發(fā)生裝置。惰氣發(fā)生裝置的特點是產(chǎn)生的惰氣量大，如燃燒煤油的噴氣式發(fā)動機，當(dāng)燃燒速率為0.7kg/s時，會產(chǎn)生30m3/s的惰性煙氣，發(fā)動機在產(chǎn)生大量煙氣的同時，還會產(chǎn)生大約30MW的電力，可以作其它用途。為使惰氣裝置滅火性能更優(yōu)，需用水對煙氣進(jìn)行冷卻處理，經(jīng)冷卻的濕式惰氣注入火區(qū)，可快速控制火勢、窒息火區(qū)。六、惰性氣體3、氮氣氮氣(http://homen.vsb.cz)捷克于1949年在Doubrava礦井最早使用氮氣滅火。英國、德國、法國、前蘇聯(lián)、保加利亞、印度、波蘭等國也較早使用了氮氣。在常溫常壓下，氮分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它是一種良好的滅火用惰性氣體。理論與實踐表明，當(dāng)氧含量降低到5~10％時，可抑制煤的氧化自燃，而氧含量降低到3％以下時，則可以使煤炭燃燒熄滅并阻止其復(fù)燃。氮氣防滅火技術(shù)以氮氣其特有的物理性質(zhì)，豐富的氮氣資源，簡單的注氮工藝，使其成為自燃礦井不可或缺的防滅火技術(shù)。現(xiàn)場應(yīng)用目前為止，某礦制氮裝置已累計向采空區(qū)注氮300萬m3（地面鉆孔的注氮量，不包括井下密閉的）采空區(qū)的氧含量持續(xù)低于5％。

鉆孔編號注漿量/m3圖18南四JXZD-700型制氮機南二DM-600型制氮機制氮機組圖19（1）氮氣防滅火的優(yōu)缺點氮氣防滅火有以下優(yōu)點：①注入氮氣可使防治區(qū)域缺氧惰化，迅速滅火，并能為搶險救災(zāi)工作提供較安全可靠的環(huán)境。②可使防治區(qū)域呈正壓，防止或杜絕新鮮空氣流入，以保持防治區(qū)域的氮氣惰化度。③具有降溫作用。氮氣在管路中帶壓輸送，在注氮口氮氣膨脹吸熱，可部分地吸收煤炭氧化生成的熱量。④氮氣比重和空氣相近，易于和空氣混合，氮分子能滲入采空區(qū)的所有地點，擴散半徑大，惰化覆蓋面廣。⑤注氮不污染防治區(qū)，無腐蝕或不損壞綜采設(shè)備。（1）氮氣防滅火的優(yōu)缺點注氮防滅火有以下缺點：①氮氣在防治區(qū)滯留的時間不是太長，特別是存在漏風(fēng)通道的情況下，氮氣易遺失，不能像泥漿那樣長期起到防滅火作用。②注氮能迅速遏制火災(zāi)，但滅火降溫困難，使火區(qū)完全熄滅時間相當(dāng)長。因此，注氮滅火的同時，要輔助其它滅火措施，處理殘火，以防復(fù)燃。③氮氣本身雖無毒，但具有窒息性，對人體有害。井下作業(yè)場所所需氧含量下限值為19％，所以有氮氣泄漏的工作地點的氧含量不得低于19％。（2）氮氣的制取

氮氣是空氣中的主要成分，因此空氣為氮氣的制取提供了取之不盡、用之不竭的來源。礦井防滅火工作中所用的氮氣，都是通過對空氣中的氣體成分進(jìn)行分離而制取的。以往，它是制氧過程中的一種副產(chǎn)品，現(xiàn)在成為了主要生產(chǎn)目標(biāo)。對空氣進(jìn)行分離而制取氮、氧的基本方法有深冷空分、變壓吸附和膜分離方法三種工藝技術(shù)。（3）注氮工藝氮氣防滅火技術(shù)的實質(zhì)是向工作面采空區(qū)注入氮氣，使采空區(qū)氧化自燃帶惰化，使空氣中氧氣的體積濃度降至7％以下；要將陰燃完全熄滅時，氧氣濃度應(yīng)該低于2％。一般采取沿順槽埋管方式進(jìn)行注氮防火。可在工作面進(jìn)風(fēng)順槽外側(cè)巷幫敷設(shè)無縫鋼管，并埋入采空區(qū)內(nèi)。如采空區(qū)埋管兼作灌漿管時，則該埋管分別通過三通與注氮、灌漿管相連，根據(jù)需要，通過埋管注氮或灌漿。采空區(qū)埋管管路每隔一定距離預(yù)設(shè)氮氣釋放口，其位置應(yīng)高于煤層底板20~30cm，并采用石塊或木垛加以妥善保護(hù)，以免孔口堵塞。（3）注氮工藝為控制注氮地點，提高注氮效果，可采用拉管移動式注氮方式，即采用回柱絞車將埋管向外牽引，埋管移動周期與工作面推進(jìn)速度保持同步，使注氮孔始終在采空區(qū)氧化自燃帶內(nèi)注入氮氣，據(jù)經(jīng)驗，埋管距工作面17m之內(nèi)，采用回柱絞車能夠牽移動埋管。利用惰化火區(qū)的措施進(jìn)行防滅火是非常有效的，也是很重要的一種防滅火手段，特別是在火災(zāi)關(guān)鍵時候。但是，當(dāng)火區(qū)的埋藏得比較深的時候，可以用惰性氣體來控制住火勢，但是很少能夠?qū)⒒饏^(qū)完全冷卻，使火災(zāi)被徹底熄滅。因此，不恰當(dāng)?shù)赝Ｖ棺⒌獣够馂?zāi)快速發(fā)展并擴大范圍。同樣，在對內(nèi)因火區(qū)注惰性氣體時，應(yīng)該持續(xù)注入惰性氣體直至火區(qū)內(nèi)的氧氣濃度降低到2％以下為止。七、凝膠膠體是指含分散顆粒的尺寸在1~100nm的水溶液。在適當(dāng)?shù)臈l件下，溶膠或高分子溶液中的分散顆粒相互聯(lián)結(jié)成為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，水介質(zhì)充滿網(wǎng)絡(luò)之中，體系成為失去流動性的半固體狀態(tài)的膠凍，處于這種狀態(tài)的物質(zhì)稱為凝膠。凝膠介于固體與液體之間的一種特殊狀態(tài)，固體特征（無流動性，有一定的幾何外形，有彈性、強度和屈服值等。但另一方面它又保留某些液體的特點，例如離子的擴散速率在以水為介質(zhì)的凝膠中與水溶液中相差不多。為了封阻煤體中的裂隙或撲滅高位處的火災(zāi)，凝膠較其它防滅火介質(zhì)具有優(yōu)越性?！猄i—O—Si—O—Si—OH2OOH2OO

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—Si—O—Si—O—Si—1、無機凝膠無機凝膠主要由基料、促凝劑和水按照一定比例配置成水溶液。成膠的過程是一個吸熱過程。由兩種原料在水中經(jīng)過物理或化學(xué)作用形成的膠體，通常把主要成膠原料稱為基料，把促成基料成膠的材料稱為促凝劑或膠凝劑。在礦井防滅火常用的硅凝膠，水玻璃是基料，碳酸氫銨或硫酸氨或鋁酸鈉為促凝劑。無機凝膠存在失水后會干裂、粉化和滅火后的火區(qū)易復(fù)燃的不足。防火時，基料8~10%，促凝劑3~5%；滅火時，基料6~8%，促凝劑2~4%。基料與促凝劑在水溶液中的比例越大，成膠時間越短。當(dāng)基料為90~100kg/m3時，促凝劑比例為20kg/m3

，成膠時間為7~8min；促凝劑比例為3Okg/m3時，成膠時間為3~4min；促凝劑比例為50kg/m3時，成膠時間為25s。促凝劑為碳酸氫氨的凝膠，防滅火性能好，成本低，但碳酸氫銨在低溫下容易分解，具有很大的刺激性氣味——氨味。采用偏鋁酸鈉等其它促凝劑，可以避免產(chǎn)生有害刺激性氣體，但是形成的凝膠的防滅火性能和穩(wěn)定性稍差，成本也高一些。2、有機凝膠（高分子凝膠）有機凝膠也稱高分子凝膠。高分子凝膠是指分子量很高（通常為104~106）的高分子化合物的溶液。這種高分子化合物吸水能力很強，與水接觸后，短時間內(nèi)溶脹且凝膠化，最高吸水能力可達(dá)自身重量的千倍以上。目前用于礦井的高分子防滅火材料以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉為主要成分。這種膠體材料與水玻璃凝膠相比，使用時僅采用單種材料，使用量小，通常為0.3~0.8%，在井下使用方便，且對井下環(huán)境無污染。這種膠體附著力強，可充分包裹煤炭顆粒，隔絕與氧氣的接觸。高分子凝膠材料的不足在于其成本較高，且吸熱與成膠能力均不如由水玻璃與碳酸氫銨構(gòu)成的銨鹽凝膠。3、復(fù)合膠體在黃土、粉煤灰或其它原料的泥漿中，將成膠材料按一定比例添加到泥漿中，使泥漿稠化，形成漿體凝膠，也稱復(fù)合膠體。因復(fù)合膠體含有固體介質(zhì)，即使膠體脫水后仍可較好地包裹煤體，可克服一般水凝膠的特點，因而具有更好的防滅火性能。4、注凝膠工藝?yán)弘p箱雙泵工藝系統(tǒng)圖20氮氣粉煤灰或黃泥水三相泡沫圖215、三相泡沫防滅火新技術(shù)三相泡沫特點可向采空區(qū)高處堆積水漿成為泡沫，可避免漿體的流失粉煤灰或黃泥固體顆粒的分布更為均勻，提高了防滅火的有效性氮氣被封裝在泡沫之中，能較長時間滯留在采空區(qū)中泡沫堆積沒有安全隱患，即不會發(fā)生潰漿三相泡沫制作流程制漿站混合器發(fā)泡器發(fā)泡劑氮氣三相泡沫圖22實驗產(chǎn)生的三相泡沫圖23圖24噴出的三相泡沫圖25三相泡沫有良好的堆積性能第五節(jié)外因火災(zāi)防治的技術(shù)途徑外因火災(zāi)是由外部火源引起的火災(zāi)。預(yù)防外因火災(zāi)發(fā)生的技術(shù)途徑有兩個方面：一是防止火災(zāi)產(chǎn)生；二是防止已發(fā)生的火災(zāi)事故擴大，以盡量減少火災(zāi)損失。一、預(yù)防外因火災(zāi)產(chǎn)生的措施(1)防止失控的高溫?zé)嵩串a(chǎn)生和存在。(2)盡量不用或少用可燃材料，不得不用時應(yīng)與潛在熱源保持一定的安全距離。(3)防止產(chǎn)生機電火災(zāi)。(4)防止摩擦引燃，膠帶輸送機應(yīng)具有可靠的防打滑、防跑偏、超負(fù)荷保護(hù)和軸承溫升控制等綜合保護(hù)系統(tǒng)；(5)防止高溫?zé)嵩春突鸹ㄅc可燃物相互作用。二、預(yù)防外因火災(zāi)蔓延的措施(1)在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災(zāi)事故擴大。(2)每個礦井地面和井下都必須設(shè)立消防材料庫。(3)每一礦井必須在地面設(shè)置消防水池，在井下設(shè)置消防管路系統(tǒng)。(4)主要通風(fēng)機必須具有反風(fēng)系統(tǒng)或設(shè)備，并保持其狀態(tài)良好。113114115116117118119120121122123124125126127128第五節(jié)開采技術(shù)預(yù)防自燃發(fā)火主要內(nèi)容一、井下易于自燃的區(qū)域二、開拓開采技術(shù)預(yù)防自燃發(fā)火的措施

一、井下易于自燃的區(qū)域井下易于自燃的區(qū)域有：(1)采空區(qū)。(2)煤柱。(3)巷道頂煤。(4)斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近。二、開拓開采技術(shù)預(yù)防自燃發(fā)火的措施從防止礦井自燃發(fā)火的角度出發(fā)，開拓開采技術(shù)總的要求是：①提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)。②限制或阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自燃的供氧條件。③使流向可燃物質(zhì)的漏風(fēng)——在數(shù)量上限制在不燃風(fēng)量之下；在時間上限制在自燃發(fā)火期以內(nèi)。為滿足上述要求，通常應(yīng)采取以下技術(shù)措施：1、合理確定開拓方式（1）盡可能采用巖石巷道。（2）分層巷道垂直重疊布置。（3）推廣無煤柱開采技術(shù)。在確定開拓方式和采取巷道布置時，還要考慮通有利于通風(fēng)系統(tǒng)防火及均壓放滅火等有關(guān)通風(fēng)系統(tǒng)管理的要求。圖26上下區(qū)段分采同掘l—工作面運輸巷；2—下區(qū)段工作面回風(fēng)巷；3—聯(lián)絡(luò)巷（4）分采分掘布置區(qū)段巷道。見圖26、圖27。圖27上下區(qū)段分采分掘1—工作面運輸巷掘進(jìn)頭；2—下區(qū)段工作面回風(fēng)巷掘進(jìn)頭2、選擇合理的采煤方法（1）長壁式采煤方法的巷道布置簡單，采出率高，有較大的防火安全性，特別是綜合機械化的長壁工作面，回采速度快、生產(chǎn)集中、單產(chǎn)高，在相同產(chǎn)量的條件下煤壁暴露的時間短、面積小，對于防止自燃發(fā)火非常有利。（2）在合理的采煤方法中也應(yīng)包括合理的頂板管理方法。（3）選擇先進(jìn)的回采工藝和合理的工藝參數(shù)，以便盡可能提高回采率，加快回采進(jìn)度。（4）合理確定近距離相鄰煤層（下煤層頂板冒落高度大于層間距）和厚煤層分層同采時兩工作面之間的錯距，防止上、下采空區(qū)之間連通。（5）選擇合理的開采順序第六節(jié)礦井火災(zāi)處理主要內(nèi)容一、發(fā)生礦井火災(zāi)時應(yīng)采取的措施二、風(fēng)流控制三、消滅礦井火災(zāi)的方法四、高瓦斯礦井處理火災(zāi)時的注意事項五、火區(qū)的管理與啟封一、發(fā)生礦井火災(zāi)時應(yīng)采取的措施礦井發(fā)生火災(zāi)時，每個人都必須嚴(yán)守紀(jì)律、服從命令，決不能驚慌失措，擅自行動1、撤出及救護(hù)災(zāi)區(qū)人員煤礦井下發(fā)生火災(zāi)時，礦領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)人員的首要任務(wù)是保護(hù)井下人員的安全，應(yīng)迅速從危險區(qū)撤出與救災(zāi)無關(guān)的人員，同時采取一定的通風(fēng)措施防止風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。2、偵察火區(qū)火災(zāi)發(fā)生后，應(yīng)立即派出礦山救護(hù)隊和輔助救護(hù)隊人員偵察火區(qū)。首先偵察是否有遇難人員，弄清火源的地點，火災(zāi)的性質(zhì)及火災(zāi)的范圍。為采取有效的滅火措施提供依據(jù)。同時，切斷火區(qū)電源，派專人量風(fēng)測氣，觀察頂板動態(tài)，注意風(fēng)流的變化，防止事故擴大。137二、風(fēng)流控制災(zāi)變時期通風(fēng)調(diào)度決策正確與否對救災(zāi)工作的成敗極為重要。1、風(fēng)流紊亂的原因、規(guī)律及其防治（1）上行風(fēng)路產(chǎn)生火風(fēng)壓發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的原因主要是：①因火風(fēng)壓的作用使高溫?zé)熈髁鹘?jīng)巷道各點的壓能增大；②因巷道冒頂?shù)仍蛟斐苫鹪聪嘛L(fēng)側(cè)風(fēng)阻增大，導(dǎo)致主干風(fēng)路火源上風(fēng)側(cè)風(fēng)量減小，沿程各節(jié)點壓能降低。為了防止旁側(cè)風(fēng)路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，主要措施有：①降低火風(fēng)壓；②保持主要通風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)；③采用打開風(fēng)門、增加排煙通路等措施減小排煙路線上的風(fēng)阻。（2）下行風(fēng)路產(chǎn)生火風(fēng)壓（3）風(fēng)流逆退的原因、規(guī)律及其防治防止逆退措施是：減小主干風(fēng)路排煙區(qū)段的風(fēng)阻；在火源的下風(fēng)側(cè)使煙流短路排至總回風(fēng)；（如圖25），以增加風(fēng)速（圖26）。圖26擋風(fēng)墻

圖25風(fēng)障2、火災(zāi)時常用的幾種通風(fēng)制度（1）維持正常通風(fēng)，穩(wěn)定風(fēng)流。這一制度的適用條件是：①火源位于采區(qū)內(nèi)部，煙流已彌蔓較大范圍，井下人員分布范圍大；②通風(fēng)網(wǎng)路復(fù)雜的高瓦斯礦井，③火源位于獨頭掘進(jìn)巷道內(nèi)，不能停運局部通風(fēng)機；④火源位于采區(qū)或礦井主要回風(fēng)巷，維持原風(fēng)向有利于火煙迅速排出；⑤減少向火源供風(fēng)抑制火勢發(fā)展（2）停風(fēng)機。以下情況下可考慮：①火源位于進(jìn)風(fēng)井口或進(jìn)風(fēng)井筒，不能進(jìn)行反風(fēng)；②獨頭掘進(jìn)面發(fā)火已有較長的時間，瓦斯?jié)舛纫殉^爆炸上限，這時不能再送風(fēng)；③主通風(fēng)機已成為通風(fēng)阻力時。（3)反風(fēng)按范圍分，有全礦反風(fēng)、區(qū)域反風(fēng)和局部反風(fēng)三種。全礦反風(fēng)。通過主通風(fēng)機及其附屬設(shè)施實現(xiàn)。區(qū)域性反風(fēng)。在多進(jìn)、多回的礦井中某一通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)大巷中發(fā)火時，調(diào)節(jié)一個或幾個主通風(fēng)機的反風(fēng)設(shè)施，實現(xiàn)礦井部分地區(qū)風(fēng)流反向的反風(fēng)方式，稱為區(qū)域性反風(fēng)。局部反風(fēng)。當(dāng)采區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，主要通風(fēng)機保持正常運行，調(diào)整采區(qū)內(nèi)預(yù)設(shè)的風(fēng)門開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)采區(qū)內(nèi)部局部風(fēng)流反向，這種反風(fēng)方式稱為局部反風(fēng)。風(fēng)流短路三、消滅礦井火災(zāi)的方法1、直接滅火法由于發(fā)火地點和發(fā)火特征的差異，內(nèi)因火災(zāi)與外因火災(zāi)在直接滅火時方法有所不同。重點介紹外因火災(zāi)的直接滅火技術(shù)。(1)用水滅火用水滅火，簡單易行，經(jīng)濟有效。注意事項如下：①供水量要充足。②確保正常通風(fēng)。③當(dāng)火勢旺時，應(yīng)先將水流射向火源外圍。④水能導(dǎo)電。⑤水比油重，因此，水不能撲滅油類火災(zāi)。圖27泡沫滅火器1—機身；2—機蓋；3—玻璃瓶；4—鐵架；5—噴嘴；6—堿性藥液；7—藥液

(2)用砂子（或巖粉）滅火把砂子（或巖粉）直接撒在燃燒物體上能隔絕空氣，將火撲滅。(3)用化學(xué)滅火器滅火①泡沫滅火器，如圖27所示。②干粉滅火器。目前礦用干粉滅火器是以磷酸銨粉為主藥劑的。(4)用高倍數(shù)空氣機械泡沫滅火高倍數(shù)空氣機械泡沫是用高倍數(shù)泡沫劑和壓力水混合，在強力氣流的推動下形成的。其工藝系統(tǒng)如圖28所示。圖28高倍數(shù)泡沫滅火裝置1—風(fēng)機；2—泡沫發(fā)射器，3—潛水泵；4—管路；5—泡沫劑；6—水桶；7—噴嘴，8—棉線網(wǎng)；9—水管；10—水柱計；11—密閉1451462、隔絕滅火法隔絕滅火法——是在直接滅火法無效時采用的滅火方法(1)封閉火區(qū)的原則封閉火區(qū)的原則是：“密、小、少、快”四字。(2)封閉火區(qū)的方法封閉火區(qū)的方法分為三種：①鎖風(fēng)封閉火區(qū)。②通風(fēng)封閉火區(qū)。③注惰封閉火區(qū)。(3)防火墻的類型根據(jù)防火墻所起的作用不同，可分為臨時防火墻、永久防火墻及耐爆防火墻等。①臨時防火墻臨時防火墻的作用是暫時遮斷風(fēng)流，防止火勢發(fā)展，以便采取其他滅火措施。氣囊快速臨時防火墻，又稱充氣密閉。石膏防爆防火墻，是