我国煤矿火灾防治

1、.1山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心二二O一四年三月一四年三月赵长春赵长春 总工程师总工程师.21 1、概述概述2 2、煤的自燃、煤的自燃.3F 19981998年年9 9月月6 6日，安徽淮北局朱仙庄煤矿井下掘进巷日，安徽淮北局朱仙庄煤矿井下掘进巷道顶部煤自燃，引起大火，导致道顶部煤自燃，引起大火，导致1212名矿工死亡（其名矿工死亡（其中包括副矿长、总工程师各中包括副矿长、总工程师各1 1名）、名）、3 3人受重伤。人受重伤。 F 20002000年年1111月月4 4日，江西丰城局坪湖煤矿井下的皮带机日，江西丰城局坪湖煤矿井下的皮带机因摩擦引起

2、大火，导致因摩擦引起大火，导致3333名矿工被困井下。此次事名矿工被困井下。此次事故造成故造成1313死亡、死亡、1 1人失踪，人失踪，1919人受伤。其中人受伤。其中5 5人重伤。人重伤。1 1、煤矿火灾事故煤矿火灾事故.4F 20022002年年1 1月月2121日发生的湖北省松滋市谭子日发生的湖北省松滋市谭子洞煤矿（地方矿）暗斜井中下段发生火洞煤矿（地方矿）暗斜井中下段发生火灾事故，共造成灾事故，共造成1212人死亡，其中包括人死亡，其中包括1 1名名为了抢救被困矿工不幸遇难的副矿长。为了抢救被困矿工不幸遇难的副矿长。 .5F 20022002年年1212月月8 8日，吉林万宝煤矿（省属

3、国日，吉林万宝煤矿（省属国有地方煤矿）绞车房火灾事故，造成井有地方煤矿）绞车房火灾事故，造成井下下3030名矿工遇难。名矿工遇难。.6F 20022002年年1010月月2929日广西南宁市二塘煤矿日广西南宁市二塘煤矿（国有地方）井下（国有地方）井下4 4采区变电所变压器着采区变电所变压器着火，引燃相邻木支架，火区长度火，引燃相邻木支架，火区长度7070米。米。当时井下共有作业人员当时井下共有作业人员3535人，其中人，其中3030遇遇难。难。.7F 2002004 4年年1 11 1月月2 28 8日日, ,陕西省铜川矿务局陈家陕西省铜川矿务局陈家山煤矿发生了因煤自燃而引发的瓦斯爆山煤矿发生

4、了因煤自燃而引发的瓦斯爆炸事故炸事故, ,造成造成166166人遇难。人遇难。.8.9F 人员伤亡人员伤亡F 设备烧毁或被封闭入采空区设备烧毁或被封闭入采空区F 可能导致瓦斯爆炸事故可能导致瓦斯爆炸事故F 影响矿井生产影响矿井生产F 造成极坏的社会影响造成极坏的社会影响煤矿火灾所产生的后果煤矿火灾所产生的后果.102 2、煤矿防灭火技术的发展历程、煤矿防灭火技术的发展历程50年代，年代，开始研究并推广黄泥灌浆防灭火技术开始研究并推广黄泥灌浆防灭火技术60-7060-70年代，年代，开始研究并推广阻化剂防火、均开始研究并推广阻化剂防火、均压通风、高倍数泡沫灭火等技术压通风、高倍数泡沫灭火等技术

5、80-9080-90年代，年代，开始研究并推广开始研究并推广矿井自然发火预矿井自然发火预测预报系统、惰气防灭火、快速高效堵漏风、测预报系统、惰气防灭火、快速高效堵漏风、胶带机火灾防治等技术胶带机火灾防治等技术 9090年代至今，年代至今，开始研究并推广开始研究并推广以综放面综合防以综放面综合防灭保障体系为代表的防灭火技术灭保障体系为代表的防灭火技术.11就当前煤矿井下条件和发展状况，支撑矿井防灭火技术发展、实现火灾安全的关键在于。.12.13.141 1、煤的自燃学说、煤的自燃学说u 黄铁矿作用学说黄铁矿作用学说.15u 细菌作用学说细菌作用学说u 酚基作用学说酚基作用学说u 自由基作用学说自

6、由基作用学说u 煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说.162 2、煤的自燃过程、煤的自燃过程.173 3、煤自燃倾向性鉴定方法与分类、煤自燃倾向性鉴定方法与分类u煤的自燃倾向性的煤的自燃倾向性的影响影响因素因素.18 现有的方法现有的方法 T T法法( (着火温度降低值法着火温度降低值法) )：即利用煤样的氧化燃爆温：即利用煤样的氧化燃爆温度与还原燃爆温之差，以划分煤的自燃危险性。度与还原燃爆温之差，以划分煤的自燃危险性。 u煤自燃倾向性的鉴定方法煤自燃倾向性的鉴定方法.19 目前发展的新方法目前发展的新方法 吸氧法吸氧法 利用色谱动态吸氧法测定煤的吸氧量和吸利用色谱动态吸氧法测定煤的吸氧量和吸氧

7、速度，以吸氧量为主、吸氧速度为辅，判氧速度，以吸氧量为主、吸氧速度为辅，判定自然发火倾向。定自然发火倾向。 目前，北京东西电子技术研究所已根据目前，北京东西电子技术研究所已根据该项技术研制了该项技术研制了ZRJ-1ZRJ-1型色谱自燃性测定仪，型色谱自燃性测定仪，在煤矿已推广使用。在煤矿已推广使用。 .20ZRJ-1ZRJ-1型色谱自燃性测定仪型色谱自燃性测定仪.21 最短自然发火期计算法最短自然发火期计算法 煤被剥离暴露于空气中，在最佳供氧、贮热条煤被剥离暴露于空气中，在最佳供氧、贮热条件下，吸氧件下，吸氧氧化，生成热氧化，生成热贮热，使煤体从贮热，使煤体从常温上升到着火温度所需要的时间计为

8、煤的最短常温上升到着火温度所需要的时间计为煤的最短自然发火期。自然发火期。 .22 煤堆升温氧化法煤堆升温氧化法 将一定量的煤将一定量的煤（至少（至少0.8-50.8-5t t）, ,按照井下的实际条按照井下的实际条件，模拟煤堆氧化件，模拟煤堆氧化过程，实际测试煤过程，实际测试煤的自然发火时间，的自然发火时间，从而判断煤的自然从而判断煤的自然发火危险性。发火危险性。 .231 1、预测预报指标、预测预报指标 CO CO H H1 1、H H2 2系数系数 烯烃（烯烃（C C2 2H H4 4、C C3 3H H6 6） 炔烃（炔烃（C C2 2H H2 2） 链烷比、烯烷比链烷比、烯烷比 .2

9、4.25 COCO H H1 1、H H2 2系数系数 烯烃（烯烃（C C2 2H H4 4、C C3 3H H6 6） 炔烃（炔烃（C C2 2H H2 2） 链烷比、烯烷比链烷比、烯烷比 气味总量气味总量综合运用现综合运用现用预报指标用预报指标 发展方向发展方向 苯、酚及苯、酚及传统的可燃传统的可燃气体成份总气体成份总量量.262 2、预测预报手段、预测预报手段 人工检测人工检测 利用人工方法，定期在需要检测的地点利用人工方法，定期在需要检测的地点进行人工采样、地面色谱分析。用实验分进行人工采样、地面色谱分析。用实验分析结果作相应的图、表，从而判断煤自然析结果作相应的图、表，从而判断煤自然

10、发火趋势。发火趋势。 束管监测系统束管监测系统 利用束管监测系统，自动地、连续地利用束管监测系统，自动地、连续地对重点需监视的地点进行监测，计算机自对重点需监视的地点进行监测，计算机自动采集、记录、处理有关数据，从而判断动采集、记录、处理有关数据，从而判断煤自然发火趋势。煤自然发火趋势。 .27.28.29.30.311 1、防止煤炭自燃的开采技术措施、防止煤炭自燃的开采技术措施 u合理的巷道布置系统合理的巷道布置系统.32u合理的采煤方法合理的采煤方法.33u合理的通风系统合理的通风系统 风网结构合理、主扇与风网匹配风网结构合理、主扇与风网匹配 1 1） 采用中央并列或两翼对角式通风采用中央

11、并列或两翼对角式通风 2 2） 采区实行分区通风采区实行分区通风 3 3） 尽量降低井巷的通风阻力，扩大矿尽量降低井巷的通风阻力，扩大矿井的等积孔，使主扇的工况点运行在高效井的等积孔，使主扇的工况点运行在高效区内。区内。.34 通风设施布置合理通风设施布置合理 应以减小采空区或火应以减小采空区或火区进回风密闭墙两侧区进回风密闭墙两侧的通风压差为准。的通风压差为准。 .352 2、预防性灌浆、预防性灌浆 u浆材的选取原则浆材的选取原则.36u预防性灌浆方法预防性灌浆方法 采前预灌采前预灌 .37 随采随灌随采随灌 .38.39 采后灌浆采后灌浆 .40 现有的阻化剂现有的阻化剂 无机盐（包括氯化

12、镁、氯化钙、工业废盐）无机盐（包括氯化镁、氯化钙、工业废盐） 凝胶凝胶 防老剂甲防老剂甲3 3、阻化剂防火、阻化剂防火 .41 物理作用物理作用 覆盖、吸水作用。覆盖、吸水作用。 化学作用化学作用q 在煤的表面形成氧化隔膜，阻止煤与氧在煤的表面形成氧化隔膜，阻止煤与氧接触。接触。q 捕捉煤与氧反应过程中形成的自由基，捕捉煤与氧反应过程中形成的自由基，阻断煤与氧的链式反应。阻断煤与氧的链式反应。 阻化机理阻化机理.42 目前所用阻化剂存在的问题目前所用阻化剂存在的问题 用量大用量大 对无机盐类阻化剂，对无机盐类阻化剂，其阻化率相对较低其阻化率相对较低 对于其它类型的阻化剂：对于其它类型的阻化剂：

13、 与水的相容性较差，影响阻化效果与水的相容性较差，影响阻化效果 成本高，不利于大面积推广应用成本高，不利于大面积推广应用.43 阻化剂研究的发展方向阻化剂研究的发展方向 基于表面化学原理、纳米技术，研制基于表面化学原理、纳米技术，研制层状无机物纳米复合阻化材料，其优点表层状无机物纳米复合阻化材料，其优点表现在：现在： 用量较小用量较小 亲水性好亲水性好 与煤中大分子表面接触好，提高了阻化与煤中大分子表面接触好，提高了阻化效果效果.44 开采区均压措施开采区均压措施4 4、均压防火技术、均压防火技术 .45 闭区均压措施闭区均压措施.461 1、温度探测法、温度探测法 温度直接探测法温度直接探测

14、法 热辐射法热辐射法 预埋温度探头测温法预埋温度探头测温法.472 2、 气体探测法气体探测法 .48.49.50.513 3、 磁力探测法磁力探测法 .52.535 5、采空区火源位置探测技术发展方向采空区火源位置探测技术发展方向 .541 1、现已有的灭火技术、现已有的灭火技术 CO2灭火技术灭火技术 典型的有典型的有燃油型燃油型DQ-150DQ-150、DQ-1000DQ-1000型惰型惰气发生装置气发生装置 .55 N2灭火技术灭火技术 典型的有：典型的有： BXND-500BXND-500型地面移动式变压吸附制氮机组型地面移动式变压吸附制氮机组 JXZD-400JXZD-400型井下

15、移动式变压吸附制氮机组型井下移动式变压吸附制氮机组 MD-350MD-350型井下移动式膜分离制氮机组型井下移动式膜分离制氮机组 BNKH-1000BNKH-1000型地面固定式深冷制氮机组型地面固定式深冷制氮机组.56 泡沫灭火技术泡沫灭火技术 典型的有典型的有BGP-200BGP-200型高倍发泡机型高倍发泡机 惰泡灭火技术惰泡灭火技术 典型的有典型的有YZWP-180YZWP-180型惰泡发生装置型惰泡发生装置 凝胶灭火技术凝胶灭火技术 该技术主要是利用某些铵盐、钠盐，外加促该技术主要是利用某些铵盐、钠盐，外加促凝剂、水等配制的化学胶体，当遇火后，能迅凝剂、水等配制的化学胶体，当遇火后，

16、能迅速地固化于煤的表面，起到较好的灭火作用。速地固化于煤的表面，起到较好的灭火作用。 典型的有典型的有KBJKBJ系列及系列及XKXK系列凝胶灭火装置。系列凝胶灭火装置。.57 堵漏风灭火技术堵漏风灭火技术 我国近年研究了双料型高水速凝充填料和我国近年研究了双料型高水速凝充填料和液压快速注浆设备，并进行了无煤柱工作面顺液压快速注浆设备，并进行了无煤柱工作面顺槽巷旁充填隔离带的试验，已获成功。该技术槽巷旁充填隔离带的试验，已获成功。该技术主要利用粉煤灰、选煤厂尾矿等作为骨料，外主要利用粉煤灰、选煤厂尾矿等作为骨料，外加促凝剂、水等配制高水材料，对漏风通道进加促凝剂、水等配制高水材料，对漏风通道进

17、行堵漏，从而达到灭火目的。行堵漏，从而达到灭火目的。.58.59.60 KBJ-100/6KBJ-100/6移动式注浆设备主要技术参数移动式注浆设备主要技术参数 公称压力公称压力( (MPa): 6MPa): 6 公称流量公称流量( (L Lmin): 100min): 100 搅拌桶容积搅拌桶容积( (L): 500L): 500 电机功率电机功率( (kw): 22kw): 22 输送距离输送距离( (m):m):约约10001000 外形尺寸外形尺寸( (mm):mm):400040001500150014001400 质质 量量 ( (kg):kg):13001300.612 2、灭火

18、技术的发展方向、灭火技术的发展方向 大力研制新型的防灭火材料大力研制新型的防灭火材料 典型的有典型的有MEAMEA、无机泡沫硅酸盐材、无机泡沫硅酸盐材料灭火材料。料灭火材料。 大力发展新的防灭火技术大力发展新的防灭火技术 综合防灭火技术综合防灭火技术.621 1、已有的灭火技术、已有的灭火技术 胶带输送机自动灭火技术胶带输送机自动灭火技术 MPZ MPZ系列胶带输送机自动灭火装置，它系列胶带输送机自动灭火装置，它们由速差、温度、烟雾、紫外线、热敏电们由速差、温度、烟雾、紫外线、热敏电缆等五种传感器和电源控制箱联接，控制缆等五种传感器和电源控制箱联接，控制箱由单片微机实现监测控制，智能判断、箱由

19、单片微机实现监测控制，智能判断、控制水喷雾灭火。控制水喷雾灭火。.63.64.65 机电硐室灭火技术机电硐室灭火技术 主要是基于地面消防所用的主要是基于地面消防所用的COCO2 2灭火技灭火技术、泡沫灭火技术以及干粉灭火技术。术、泡沫灭火技术以及干粉灭火技术。2 2、已有的灭火技术存在问题、已有的灭火技术存在问题 成本高成本高 对作业场所的人员构成威胁对作业场所的人员构成威胁 灭火效率低灭火效率低.663 3、外因火灾灭火技术发展方向、外因火灾灭火技术发展方向 发展清洁、高效、对环境友好的细发展清洁、高效、对环境友好的细水雾灭火技术，其优点表现在：水雾灭火技术，其优点表现在： 成本低成本低 清

20、洁、高效清洁、高效 对作业场所人员不构成生命威胁对作业场所人员不构成生命威胁 可针对可针对A A、B B类（固体火灾、液体火灾）类（固体火灾、液体火灾） 对电器类火灾同样有效对电器类火灾同样有效.67.68.69.70.71F我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，也是世界上最大的煤炭消费国，煤炭工业现在乃至将来较长时间内仍然是我国经济发展的支柱性产业。然而，我国的煤矿煤层赋存条件复杂，煤炭开采条件日益恶化，矿井的瓦斯灾害已成为严重威胁煤矿井下安全生产的最主要自然因素。据统计资料表明，煤矿是矿山事故中伤亡最严重的行业，其事故死亡人数约占全国各类矿山事故伤亡总数的80%以上，其中瓦斯灾害事

21、故所造成的人员和经济损失最为严重，主要表现为瓦斯燃烧、瓦斯爆炸，严重威胁着我国煤炭工业的健康、持续发展。.72F据国家安全生产监督管理总局统计，建国以来，全国煤矿共发生19起一次死亡100人以上的矿难，死亡3162人。其中，15起是瓦斯爆炸事故，死亡2140人，事故起数和死亡人数分别占79%和68%。2002年至2005年，全国煤矿发生29起特别重大事故，死亡1743人。其中，瓦斯爆炸事故24起，死亡1578人，事故起数和死亡人数分别占83%和91%。从以上统计资料可以看出，瓦斯爆炸灾害已经成为我国煤矿安全的“第一杀手”。.73瓦斯灾害通常发生地点与形式：u 采煤工作面上隅角瓦斯燃烧与爆炸u

22、掘进工作面上隅角瓦斯燃烧与爆炸u 抽放管道瓦斯燃烧与爆炸u 钻孔瓦斯燃烧喷头泵工作面回风巷进风巷喷头泵瓦斯传感器分站开停传感器工作面上隅角瓦斯超限安全保护系统原理图工作面上隅角瓦斯超限安全保护系统原理图 DN500DN300100001234 56789 10泵站气源接机组接机组接机组接机组1.水箱 2.搅拌机 3.水泵 4.流量计 5.压力表 6.DN500干管 7.水雾喷头 8.沉淀池 9.除雾器 10.DN300支管 11.继电器 12.控制器 13.红外CH4传感器9009009009009009009009009009506006006006001500150015008005008

23、00800800800室内500500600200045003500111213CH4低浓度瓦斯安全输送保护系统原理图低浓度瓦斯安全输送保护系统原理图 7543682191. 瓦斯罐 2. 空气压缩机 3. 压力表 4. 钻孔模拟钢管 5. 受限空间 6. 细水雾喷头 7. 供水管路 8. 水泵 9. 水罐 钻孔瓦斯燃烧灭火系统构成框图钻孔瓦斯燃烧灭火系统构成框图 .77F 采前综合防灭火措施规划、工作面周围采前综合防灭火措施规划、工作面周围区域预处理（注浆、阻化）。区域预处理（注浆、阻化）。F 开切眼开切眼0-200-20m m范围重点处理（阻化、注范围重点处理（阻化、注浆）浆）F 从通风系统上，采取小风量、低压差，从通风系统上，采取小风量、低压差，即均压技术。即均压技术。 .78F 减少漏风带宽度。在综采支架后方沿减少漏风带宽度。在综采支架后方沿工作面开切眼方向设置工作面开切眼方向设置3030m m风陋，减少漏风陋，减少漏风带宽度，对阻止采空区煤炭氧化自燃风带宽度，对阻止采空区煤炭氧化自燃起到了一定的作用。起到了