采矿课件第二章矿井火灾防治修改

第二章矿井火灾防治

目录第一节基本概念和理论概述第二节开采技术预防自燃发火第三节通风措施防治自燃发火第四节介质法防灭自燃发火第五节矿井火灾处理

复习题

问题思考第一节基本概念和理论概述

主要内容一、矿井火灾发生的基本要素

二、矿并火灾的分类

三、煤炭自燃发火

四、矿井火灾的危害五、火风压六、矿井火灾防治的技术途径一、矿井火灾发生的基本要素（1）热源。（2）可燃物。（3）空气。火灾的3个要素必须同时存在，且达到一定的数量，才能引起矿井火灾，缺少任何一个要素，矿井火灾就不可能发生。二、矿并火灾的分类

（1）根据不同引火热源，矿井火灾可分为外因火灾和内因火灾。（2）根据不同发火地点，矿井火灾分为井筒火灾、巷道火灾、采煤工作面火灾、煤柱火灾、采空区火灾和硐室火灾。（3）根据不同燃烧物，矿井火灾可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾和煤炭自燃火灾。三、煤炭自燃发火

1.煤的氧化自燃过程其过程如图图2-1-1所示。（1）潜伏期。（2）自热期。（3）自燃。在《矿井防灭火规范》中规定出现下列现象之一，即为自燃发火。图2-1-1煤自燃发展过程示意图

①煤因自燃出现明火、火炭或烟雾等现象；②由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至70℃以上；③由于煤炭自热而分解出CO、C2H4或其它指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。

2．煤炭自燃的条件从煤的氧化自燃过程可以看出，煤炭自燃必须具备以下三个条件：(1）煤炭具有自燃的倾向性，并呈破碎状态堆积存在；(2）连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展；(3）煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时散失。3．煤的自燃发火期煤炭自燃发火是一渐变过程，要经过潜伏期、自热期和燃烧期三个阶段，因此，具有自燃倾向性的煤层被揭露后，要经过一定的时间才会自燃发火。这一时间间隔叫做煤层的自燃发火期，是煤层自燃危险在时间上的量度。自燃发火期愈短的煤层，其自燃危险性愈大。

4．影响煤炭自燃发火的因素煤炭自燃发火是一个复杂的物理化学过程，影响煤炭自燃发火的因素较多，概括起来主要有如下几个方面：（1）煤的自燃倾向性煤的自燃倾向性主要取决于以下几个方面：①煤的变质程度。②煤的孔隙率和脆性。③煤岩成分。④煤的水分。⑤煤中硫和其他矿物质。⑥煤中的瓦斯含量。（2）煤层的赋存地质条件①煤层越厚与倾角。②地质构造。③煤层埋藏深度。④围岩的性质。（3）开拓系统（4）采煤方法（5）漏风条件（如图2-1-2）图2-1-2采空区散热、自燃、窒息三带分布示意图四、矿井火灾的危害

矿井火灾的发生具有严重的危害性，主要表现在以下几个方面：（1）人员伤亡。（2）矿井生产接续紧张。（3）巨大的经济损失。（4）污染环境

五、火风压图2-1-31、火风压的的计算方法如图2-1-3所示。。2、火风压的的特性（l）火风压压产生于烟流流流过的有高高差的倾斜或或垂直巷道中中；（2）火风压压的作用相当当于在高温烟烟流流过的风风路上安设了了一系列辅助助通风机；（3）火风压压的作用方向向总是向上。。3、风流的紊紊乱形式（1）旁侧支支路风流逆转转。如图2-1-4所示示。（2）主干风风路烟流逆退退。如图2-1-5所所示。图2-1-4旁侧支路风流逆转图2-1-5主干风路烟流逆退（3）火烟滚滚退。如图2-1-6所所示。图2-1-6火烟滚退示意图六、矿井火灾灾防治的技术术途径（一）外因火灾灾防治的技术术途径外因火灾是由由外部火源引引起的火灾。。预防外因火灾灾发生的技术术途径有两个个方面：一是防止火灾灾产生；二是防止已发发生的火灾事事故扩大，以以尽量减少火火灾损失。1．预防外因因火灾产生的的措施(1)防止失失控的高温热热源产生和存存在。(2)尽量不不用或少用可可燃材料，不不得不用时应应与潜在热源源保持一定的的安全距离。。(3)防止产产生机电火灾灾。(4)防止摩摩擦引燃：①①防止胶带带摩擦起火。。胶带输送机机应具有可靠靠的防打滑、、防跑偏、超超负荷保护和和轴承温升控控制等综合保保护系统；②②防止摩擦擦引燃瓦斯。。(5)防止高高温热源和火火花与可燃物物相互作用。。2．预防外因因火灾蔓延的的措施其措施有：①在适当的位位置建造防火火门，防止火火灾事故扩大大。②每个矿井地地面和井下都都必须设立消消防材料库。。③每一矿井井必须在地面面设置消防水水池，在井下下设置消防管管路系统。④主要通风机机必须具有反反风系统或设设备，并保持持其状态良好好。（二）自燃发发火防治的技技术途径第二节开采技术预防防自燃发火主要内内容一、井下易于自燃燃的区域二、开拓开采技术术预防自燃发发火的措施一、井下易于于自燃的区域域(1)采空区区。(2)煤煤柱。(3)巷道顶煤。。(4)断层和和地质构造附附近。二、开拓开采采技术预防自自燃发火的措措施从防止矿井自自燃发火的角角度出发，开开拓开采技术术总的要求是是：①提高回回采率，减少少丢煤，即减减少或消除自自燃的物质基基础。②限制制或阻止空气气流入和渗透透至疏松的煤煤体，消除自自燃的供氧条条件。③使流流向可燃物质质的漏风，在在数量上限制制在不燃风量量之下，在时时间上限制在在自燃发火期期以内。为满满足上述要求求，通常应采采取以下技术术措施：图2-2-1上下区段分采同掘l—工作面运输巷；3—联络巷2—下区段工作面回风巷；1、合理确定定开拓方式（1）尽可能能采用岩石巷巷道。（2）分层巷巷道垂直重叠叠布置。（3）分采分分掘布置区段段巷道。见图图2-2-1、图2-2-2。图2-2-2上下区段分采分掘1—工作面运输巷掘进头；2—下区段工作面回风巷掘进头（4）推广无无煤柱开采技技术。在确定开拓方方式和采取巷巷道布置时，，还要考虑通通有利于通风风系统防火及及均压放灭火火等有关通风风系统管理的的要求。2、选择合理理的采煤方法法（1）长壁式式采煤方法的的巷道布置简简单，采出率率高，有较大大的防火安全全性，特别是是综合机械化化的长壁工作作面，回采速速度快、生产产集中、单产产高，在相同同产量的条件件下煤壁暴露露的时间短、、面积小，对对于防止自燃燃发火非常有有利。（2）在合理理的采煤方法法中也应包括括合理的顶板板管理方法。。（3）选择先先进的回采工工艺和合理的的工艺参数，，以便尽可能能提高回采率率，加快回采采进度。（4）合理确确定近距离相相邻煤层（下下煤层顶板冒冒落高度大于于层间距）和和厚煤层分层层同采时两工工作面之间的的错距，防止止上、下采空空区之间连通通。（5）选择合合理的开采顺顺序第三节通通风措施施防治自燃发发火主要内内容一、选择合理的通通风系统二、增阻减少漏风风防灭火三、均压减少漏风风防灭火一、选择合理理的通风系统统1）选择合理理的通风系统统。（见图2-3-1））图2-3-1通风的系统选择(a)—前进式；(b)—后退式（2）实行行分区通风风。（3）选择择合理的采采区和工作作面通风系系统。如采空区漏漏风较为严严重工作面面，工作面面较短时可可采用后退退式U型通通风系统（（图2-3-2），，工作面较较长时可采采用后退式式W型通风风系统（图图2-3-3）。图2-3-2U型通风系统

图2-3-3W型通风系统二、增阻减减少漏风防防灭火图2-3-41、合理确确定通风构构筑物的位位置例如，图2-3-4的巷道AB间煤柱柱内有裂隙隙ced，，构成漏风风通路。2、堵漏措措施（1）沿空空巷道挂帘帘布。（2）利用用飞灰充填填带隔绝有有空区。（3）利用用水砂充填填带隔绝采采空区。（4）喷涂涂空气泡沫沫防止漏风风。（5）凝胶胶堵塞漏风风。（1）风窗窗上风侧风风流压能增增加，下风风侧风流压压能降低；；A点风风流压能增增加，B点点风流压压能降低，，其增加和和降低的幅幅度取决于于风窗的阻阻力和该分分支在网路路中所处的的地位；（2）因风风量减小，，风窗前后后风路上的的压力坡度度线变缓。。图2-3-5调节风窗调压的原理（一）不同同调压设施施局部调压压的原理1、调节风风窗调压的的原理如图2-3-5(a)所示示，对比两两者可见：：三、均压减减少漏风防防灭火2、风机调调压的原理理图2-3-6风机调压的原理

3、风窗-风机联合合调压的原原理（1）风窗窗——风机机增压调节节。所谓增增压调节是是指使两调调压装置中中间的风路路上风流的的压能增加加。为此，，风机安装装在风窗的的上风侧。。图2-3-7(a)、（（b）分别别表示风量量不变和风风量减少时时压力分布布变化特点点。（2）风窗窗——风机机联合降压压调节。做做降压调节节时，风窗窗安装在上上风侧，风风机安装在在下风侧。。调压前后后压能变化化规律可根根据上图分分析做类似似分析。图2-3-7风窗一风机联合增压调节(二)均压防防灭火的方法法1、开区均压压1）并联漏风风的开区均压压如如图2-3-8。图2-3-8采空区并联漏风（1）当自燃燃高温火点处处于如图2-1-2所示示的自燃带ⅡⅡ中后部（靠靠近窒息带））时，则可用用降低漏风压压差（工作面面通风阻力））的方法，减减小漏风带宽宽度，使窒息息带覆盖高温温点。其措施施有：①在在工作面进风风或回风中安安设调节风窗窗，或稍稍启启开与工作面面并联风路中中的风门d。。②在工工作面下端设设风障或挂风风帘（如图2-3-9））。这种方法法对于减少采采空区的瓦斯斯涌出也是有有利的。图2-3-9工作面下端挂设风帘后三带分布（2）高温点点位于自燃带带的前部（靠靠近散热带附附近）时，采采用减小风量量的方法不能能使其被窒息息带覆盖时，，一般也可采采用在工作面面下端挂风帘帘的方法来减减小火源所在在区域内的漏漏风，同时加加快工作面的的推进速度，，使窒息带快快速覆盖高温温点。（3）如果高高温点位置不不好判断时，，可以在工作作面进风或回回风中安设调调节风窗，或或稍稍启开与与工作面并联联风路中的风风门。2）角联漏风风的调压采空区内除存存在并联漏风风外，还有部部分漏风与其其他风巷或工工作面发生联联系，这种漏漏风叫角联漏漏风。如图2-3-10（a）所示示。图2-3-10采空区角联漏风3）复杂漏风风图2-3-10采空区复杂漏风图2-3-10为从不明明区域漏入,消除这类类漏风，抑制制采空区遗煤煤自燃，通常常的做法是在在回风巷安设设调节风门，，提高工作面面空气的绝对对压力，为了了不减少工作作面的供风量量，可在工作作面进风巷安安设风机。图2-3-11调压风窗对火区影响示意图2、闭区均压压1）风门、风风窗调节法如图2-3-11，在在并联网路中中一个分支有有火区存在，，可以在如图图2-3-11a所示示的1-2分分支上或如如图2-3-11b所所示的3-4分支上安安设调压风窗窗来减少火区区两侧的压差差。2）风筒风机机调节法如如图2-3-12所示图2-3-12风筒风机调节法示意图3）调压气室室均压（1）连通管管调压气室。。（图2-3-13示））图2-3-13连通管调压气室示意图1一调压管；2一辅助密闭；3一密闭；4一压差计（2）风机调调压气室。（（图2-3-14）图2-3-14风机调压气室示意图1一风机；2一气室密闭；3一永久密闭；4一压差计第四节介质法防灭自自燃发火主要内容容一、灌浆防灭火二、凝胶防灭火三、阻化剂防灭火火四、惰气防灭火五、泡沫防灭火一、灌浆防灭灭火灌浆就是把粘粘土、粉碎的的页岩、电厂厂飞灰等固体体材料与水混混合、搅拌，，配制成一定定浓度的浆液液，借助输浆浆管路注入或或喷洒在采空空区里，达到到防火和灭火火的目的。（一）灌浆防防灭火的机理理（1）泥浆中中的沉淀物将将碎煤包裹起起来，隔绝或或减小煤与空空气的接触和和反应面；（2）浆水浸浸润煤体，增增加煤的外在在水分，吸热热冷却煤岩，，减缓其氧化化进程；（3）沉淀物物充填于浮煤煤和冒落的岩岩石缝隙之间间，堵塞漏风风通道，减少少漏风。灌浆防火的实实质是，抑制制煤在低温时时的氧化速度度，延长自燃燃发火期。（二）灌浆系系统灌浆系统由制制浆设备、输输浆管道和灌灌浆钻孔三部部分组成。1．浆液的制制备（1）浆材的的选取。浆材材必须满足下下述基本要求求：(1)不含或或少含可燃和和自燃物质；；(2)不含含催化物质；；(3)粒度一一般不大于2mm，，而且细小颗颗粒应占大部部分。粒度小小于1mm的细小颗颗粒所占比例例要达到75％；(4)易于加加水制成泥浆浆，易于脱水水，同时还具具有一定的稳稳定性；(6)收缩量尽尽可能小，含含砂量也不超超过30％。。（2）浆液的的制备工艺。。泥浆的制备备由搅拌机完完成，按搅拌拌机的运动方方式可分为固固定式和行走走式两种。2．浆液的输输送（1）输浆压压力与输浆倍倍线。输送浆浆液的压力有有两种，一是是利用浆液自自重及浆液在在地面入口与与井下出口之之间高差形成成的静压力进进行输送，叫叫静压输送；；当静压不能能满足要求时时应采用加压压输送。前者者使用较多。。输浆倍线表表示输浆管路路阻力与压力力之间关系，，用N表示示。静压输送时：加压输送时：（2-4-1）（2-4-2）式中L——浆液液自地面管路路的入口至灌灌浆区管路的的出口管线总总长度，m；；H——浆液入入出口之间的的高差，m；；h——泥浆泵泵的压力，m。倍线一般控制制在3～8之之间。过大大时，应加压压；过小时，，容易发生裂裂管跑浆事故故，可在适当当的位置安装装闸阀进行增增阻。（2）灌浆管管道的选择。。当管道中浆浆液恰好处于于无沉积的悬悬浮状态时的的流速称为临临界流速（Vc），也叫叫不淤流速。。在这个流速速下输送浆液液，既能保证证不淤积、不不堵管，而且且消耗的能量量又最小。因因此，临界流流速是一重要要参数。与临临界流速对应应的管径叫临临界管径dc，两者的关关系为：（2-4-3）（3）灌浆钻钻孔（三）灌浆防防火方法按与回采的关关系分，预防防性灌浆有：：采前预灌、、随采随灌、、采后封闭灌灌浆等三种。。1、采前预灌灌所谓采前预灌灌即是在工作作面尚未回采采前对其上部部的采空区进进行灌浆。2、随采随灌灌（1）钻孔灌灌浆。如图2-4-2所示图2-4-2钻孔灌浆示意图1—底板消火道；2—回风道；3—钻孔；4—工作面进风巷（2）小巷钻钻孔灌浆。如如图2-4-3所示。图2-4-3小巷道钻孔灌浆示意图1—底板消火道；2—钻窝巷道；3—钻孔；4—回风道；5—工作面进风巷（3）埋管灌灌浆。是在放放顶前沿回风风巷道在采空空区预先铺好好灌浆管，放放顶后立即进进行灌浆。随随着工作面的的推进，按放放顶步距用回回柱绞车逐渐渐向外牵引灌灌浆管，牵引引一定距离灌灌一次浆。（4）洒浆。。是从灌浆管管接出一段胶胶管，沿工作作面方向向采采空区均匀地地洒浆。(5)综采工工作面插管灌灌浆。（见图图2-4-4），图2-4-4综放面插管灌浆（2）灌浆后后应再灌几分分钟清水，清清洗管道，以以免泥浆在管管道内沉淀。。（3）设置滤滤浆密闭。在在灌浆区下部部巷道中必须须用滤浆密闭闭将灌浆区和和工作区隔开开，而且要求求滤浆密闭有有一定的强度度，防止崩浆浆事故发生。。（4）防止地地表水流入井井下。在煤层层浅部灌浆时时，要及时填填塞地表塌陷陷坑及钻孔，，防止地表水水流入井下。。（5）灌浆区区下部采掘。。在灌浆区下下部进行采掘掘前，必须对对灌浆区进行行检查，一旦旦发现有积水水，必须打钻钻放水后，才才能进行采掘掘工作。3、采后灌灌浆（四）预防性性灌浆注意事事项有的矿井在灌灌浆区采掘时时曾发生过溃溃浆事故，造造成严重损失失。为了防止止这类事故发发生，灌浆时时应注意下列列事项：（1）经常常观察水情。。二、凝胶防灭灭火凝胶防灭火技技术是20世世纪90年年代在我国国广泛应用的的新型防灭火火技术。多用用于井下局部部煤体高温或或发火的防灭灭火处理，由由于其工艺简简单，操作方方便，防灭火火效果较好，，在有自燃危危险煤层的矿矿区得到广泛泛的应用。(1）吸热降降温作用。(2)堵漏风风作用。(3）保水作作用凝胶的含含水量大于90%，硅酸酸所形成的立立体网状结构构能有效地阻阻止水的流失失。在井下潮潮湿封闭条件件下，凝胶一一个月的体积积收缩率小于于20%，，一定时期内内能有效地起起着堵漏风作作用。(4）阻化作作用凝胶无论论其原料还是是最终产物都都对煤体具有有阻化作用，，尤其是成胶胶后能覆盖于于煤体表面，，阻止其氧化化。(5）成胶材材料来源广泛泛，成本低廉廉，压注工艺艺简单，操作作方便。1．双箱双泵泵工艺如图2-4-5所示。图2-4-5凝胶防灭火双箱双泵工艺原理示意图2．双箱单泵泵工艺其工艺流程如如图图2-4-6所示。。图2-4-6凝胶防灭火双箱单泵工艺原理示意图凝胶注浆设备备目前已经有有系列产品出出现，如图2-4-7所所示图2-4-7井下轻便型移动式注胶工艺流程（三）凝胶配配方存在的问问题和改进1.方存在在的问题凝胶防灭火技技术已在我国国煤矿得到广广泛应用，但但在实践中也也暴露出诸多多问题：(1）胶形成成过程中释放放出氨气，污污染井下空气气，危害工人人健康。(2）胶的强强度较低，而而且呈刚性，，一旦被破坏坏就不能恢复复，因此在压压注完成后，，遇矿压会压压裂，影响堵堵漏风效果。。(3）凝胶成成本一般都在在60元／m3以上，，高于黄泥灌灌浆、水砂充充填等的成本本，不适合大大面积充填防防灭火使用。。2.改进型型配方针对传统凝胶胶存在的诸如如胶形成过程程中释放出氨氨气、胶的强强度较低且呈呈刚性、凝胶胶成本较高等等问题，近年年来改进型配配方主要有以以下几种：三、阻化剂防防灭火（一）阻化防防火机理阻化剂只有与与水混合成一一定浓度的水水溶液后才能能抑制和起到到防火作用，，其防灭火机机理为：①增加煤在在低温时的化化学惰性，使使煤炭和氧的的亲合力降低低；②形成成液膜包围煤煤块和煤的表表面裂隙面；；③充填煤煤柱内部裂隙隙；④增加加煤体的蓄水水能力；⑤水水分蒸发吸吸热降温。实实质是降低煤煤在低温时的的氧化速度，，延长煤的自自燃发火期。。(1）无无氨味凝胶配配方。(2）分分子结构型膨膨胀凝胶。(3）粉粉煤灰胶体。。（2）注液量量注液量的大小小与注液控制制范围煤量成成正比。其计计算公式如下下：T=KDV（（2-4-4））式中T―日注注液量，t;K―吨煤煤用液量，t/t;D―实体体煤容重，t/m3;V―注液液控制煤体体体积，m3;（三）阻化剂剂材料和浓度度选择（1）阻化材材料选择。（2）药液浓浓度。（四）阻化防防火工艺1.压注阻阻化剂（1）压注工工艺2.汽雾阻阻化（1）汽雾阻阻化系统如图图2-4-8所示图2-4-8采空区喷送雾状阻化剂系统1—阻化剂溶液箱；2—输液泵；3—自动过滤；4—高压软管；5—支架；6—漏风方向；7—雾化发生器（2）喷雾量量喷雾量的大小小与采空区丢丢煤量成正比比。其计算公公式如下：T=KADLHS/R（2-4-5）式中T―日喷喷雾量，t;R――雾化率，，%;K―吨煤煤用液量，t/t;D―实体体煤容重，t/m3;L―工作作面长度，m;H――工作面采采高，m;S―日进进尺，m;A――丢煤率，，％。3.喷洒阻阻化剂工艺系统如图图2-4-9所示。图2-4-9喷洒阻化剂工艺系统l-供水管；2-永久溶液池；3-水泵；4-压力表；5-铁管；6-阀门；7-胶管；8-喷枪；9-流量计四、惰气防灭灭火惰气系指不可可燃气体或窒窒息性气体，，主要包括氮氮气、二氧化化碳以及燃料料燃烧生成的的烟气等。惰惰气防灭火原原理：惰气防防灭火就是将将惰气注入已已封闭的或有有自燃危险的的区域，降低低其氧的浓度度，从而使火火区因氧含量量不足使火源源熄灭。（一）氮气防防灭火技术1.氮气防防灭火机理与与惰化指标1)氮气防防灭火机理（l）采空区区内注入大量量高浓度的氮氮气后，氧气气浓度相对减减小，氮气部部分地替代氧氧气而进入到到煤体裂隙表表面（2）采空区区注入氮气后后，提高了气气体静压，降降低了漏入采采空区的风量量，减少了空空气与煤炭直直接接触的机机会；（3）氮气在在流经煤体时时，吸收了煤煤氧化产生的的热量，可以以减缓煤升温温的速度和降降低周围介质质的温度。（4）采空区区内的可燃、、可爆性气体体与氮气混合合后，随着惰惰性气体浓度度的增加，爆爆炸范围逐渐渐缩小（即下限升高高、上限下降降）。3.注氮防防灭火工艺注氮方式从空空间上分为开开放式注氮和和封闭式注氮氮；从时间上上分为连续性性注氮和间断断性注氮。1)开放式式注氮当自燃发火危危险主要来自自回采工作面面的后部采空空区时，应该该采取向本工工作面后部采采空区注入氮氮气的防火方方法。具体方方式有2种：：（1）埋管注注氮。2)注氮防防灭火惰化指指标（1）采空空区惰化氧浓浓度指标不大大于煤自燃临临界氧浓度,一般氧含量量应小于7％％～10％。。（2）惰化化灭火氧浓度度指标不大于于3％。（3）惰惰化抑制瓦斯斯爆炸氧浓度度指标小于12％。（2）拖管注注氮。无论是埋管注注氮还是拖管管注氮，注氮氮管的埋设及及氮气释放口口的设置应符符合如下要求求：A、对采用U型通风方方式的采煤工工作面，应将将注氮管铺设设在进风顺槽槽中，注氮释释放口设在采采空区中，如如图2-4-10所示。。图2-4-10注氮管埋设及释放口位置B、氮气释放放口应高于底底板，以900弯拐向向采空区，与与工作面保持持平行，并用用石块或木垛垛等加以保护护。C、氮气释放放口之间的距距离，应根据据采空区“三三带”宽度、、注氮方式和和注氮强度、、氮气有效扩扩散半径、工工作面通风量量、氮气泄漏漏量、自燃发发火期、工作作面推进度以以及采空区冒冒落情况等因因素综合确定定。D、注氮管一一般采用单管管，管道中设设置三通。从从三通上接出出短管进行注注氮。2)封闭式式注氮（1）旁路注注氮。（2））钻孔注氮。。（3）插管注注氮。（4））墙内注氮。。4.防止采采空区氮气泄泄漏的措施1)直接堵堵漏措施。2)均压措措施。5.日常管管理应注意的的事项（1）注氮量量的多少，应应根据采空区区中的气体成成分来确定。。（2）合理设设置监测传感感器，加强对对采空区、工工作面和回风风槽中02、、N2和CO的监测测；（3）注入氮氮气的纯度不不得低于97％。（4）注意检检查工作面及及回风顺槽风风流中的瓦斯斯涌出情况，，（5）第一次次向采空区注注氮，或停止止注氮后再次次注氮时，应应先排出注氮氮管内的空气气，避免将空空气注入采空空区中。（6）在注氮氮过程中，工工作场所的氧氧浓度不得低低于18.5%，6.处理好好抽放瓦斯与与注氮的关系系对于开采高瓦瓦斯、易自燃燃发火煤层的的矿井，当采采空区同时要要采取这两种种措施时，它它们之间存在在着相互矛，，需要处理好好两者之间的的关系。采空区瓦斯抽抽放破坏了瓦瓦斯的游离状状态与吸附状状态的动态平平衡，使一部部分吸附状态态的瓦斯按一一定的衰减速速度不断地被被解吸，当抽抽放到一定程程度后，将有有部分气体进进入采空区，，来补充采空空区被抽走的的那部分瓦斯斯。应用泡沫充填填剂是矿井充充填堵漏风防防灭火的主要要技术手段之之一。泡沫是是不溶性气体体分散在液体体或熔融固体体中所形成的的分散物系。。二相空气泡泡沫、二相相惰气泡沫沫、聚氨酯酯泡沫、脲脲醛泡沫、、水泥泡沫沫等在煤矿矿防灭火中中虽已得到到应用，但但由于二相相泡沫稳定定性差，聚聚氨酯泡沫沫、脲醛泡泡沫、水泥泥泡沫成本本高，对人人体健康有有害，应用用受到限制制。五、泡沫防防灭火（二）湿式式惰气灭火火湿式惰气是是燃料油与与一定比例例的空气混混合在惰气气发生装置置（机）内内经充分燃燃烧后产生生的烟气，，主要成分分为：N2、CO2、CO、、H2O蒸蒸汽、O2，其中O2含量一一般不超过过2%。。(一)无机机固体三相相泡沫的形形成机理1、无机固固体三相泡泡沫的形成成机理无机固体三三相泡沫由由气源、泡泡沫液、无无机固体粉粉末组成，，其形成过过程极为复复杂无机固固体干粉包包括：固体体废弃物（（粉煤灰、、矸石粉等等）、起固固结作用的的水泥及添添加剂等惰惰性粉料。。（二）无机机固体三相相泡沫的特特点同国内外目目前正在使使用的有关关堵漏防灭灭火材料性性能比较，，无机固体体三相泡沫沫具有如下下特点：(1））堵漏风效效果好，防防灭火效果果明显，适适用于煤矿矿井下各种种堵漏风的的防灭火；；(2））防火泡沫沫流动性好好，堵漏风风充填可靠靠，灭火泡泡沫胶凝早早，强度增增长快，强强度高，适适宜巷道空空洞直接堆堆积垛起，，可快速熄熄灭高顶火火灾；(3））成本降低低50％％以上；(4））材料易取取，尤其是是利用粉煤煤灰可改善善电厂环境境降低除灰灰成本；(5））安全性、、环保性好好。（三）无机机固体三相相泡沫物理理性能调控控井下不同地地点对无机机固体三相相泡沫物理理性能的要要求不同。。（四）无机机固体三相相泡沫的充充填工艺1.高冒冒顶充填作作业工艺（1）如图图2-4-11所示示，图2-4-11高冒顶空洞充填示意图2.沿空空侧空洞充充填作业工工艺如如图2-4-12所。图2-4-12沿空侧空洞充填示意图

2)充填时时沿中心位位置的预埋埋管依次向向四周充填填，每个位位置每次充充填一定时时间，如此此循环可使使泡沫有效效初凝和增增长强度，，有利于泡泡沫的稳定定。(3)如此此循环作业业直至下一一个钢管排排出泡沫时时，说明此此位置已被被充填至空空洞顶。第五节矿井火灾处处理主要内内容一、发生矿井火火灾时应采采取的措施施二、风流控制三、消灭矿井火火灾的方法法四、高瓦斯矿井井处理火灾灾时的注意意事项五、火区的管理理与启封一、发生矿矿井火灾时时应采取的的措施矿井发生火火灾时，每每个人都必必须严守纪纪律、服从从命令，决决不能惊慌慌失措，擅擅自行动（一）撤出出及救护灾灾区人员煤矿井下发发生火灾时时，矿领导导及有关人人员的首要要任务是保保护井下人人员的安全全，应迅速速从危险区区撤出与救救灾无关的的人员，同同时采取一一定的通风风措施防止止风流逆转转。（二）侦察察火区火灾发生后后，应立即即派出矿山山救护队和和辅助救护护队人员侦侦察火区。。首先侦察察是否有遇遇难人员，，弄清火源源的地点，，火灾的性性质及火灾灾的范围。。为采取有有效的灭火火措施提供供依据。同同时，切断断火区电源源，派专人人量风测气气，观察顶顶板动态，，注意风流流的变化，，防止事故故扩大。二、风流控控制灾变时期通通风调度决决策正确与与否对救灾灾工作的成成败极为重重要。1．风流紊紊乱的原因因、规律及及其防治（1）上行行风路产生生火风压发生风流逆逆转的原因因主要是：：①因火风风压的作用用使高温烟烟流流经巷巷道各点的的压能增大大；②因巷道道冒顶等原原因造成火火源下风侧侧风阻增大大，导致主主干风路火火源上风侧侧风量减小小，沿程各各节点压能能降低。为了防止旁旁侧风路风风流逆转，，主要措施施有：①降低火火风压；②②保保持主要要通风机正正常运转；；③采用打打开风门、、增加排烟烟通路等措措施减小排排烟路线上上的风阻。。防止逆退措措施是：减减小主干风风路排烟区区段的风阻阻；在火源源的下风侧侧使烟流短短路排至总总回风；（（如图2-5-1）），以增加加风速（图图2-5-2）。图2-5-1挡风墙

图2-5-2风障（2）下行行风路产生生火风压（3）风流流逆退的原原因、规律律及其防治治2、火灾时时常用的几几种通风制制度（1）维持持正常通风风，稳定风风流这一制度的的适用条件件是：①火火源位于于采区内部部，烟流已已弥蔓较大大范围，井井下人员分分布范围大大；②通风风网路复杂杂的高瓦斯斯矿井，③③火源位位于独头掘掘进巷道内内，不能停停运局部通通风机；④④火源位位于采区或或矿井主要要回风巷，，维持原风风向有利于于火烟迅速速排出；⑤⑤减少向向火源供风风抑制火势势发展（2)停风风机在以下情况况下可考虑虑：①火火源位于进进风井口或或进风井筒筒，不能进进行反风；；②独头头掘进面发发火已有较较长的时间间，瓦斯浓浓度已超过过爆炸上限限，这时不不能再送风风；③主主通风机已已成为通风风阻力时。。（3)反风风按范围分，，有全矿反反风、区域域反风和局局部反风三三种。（1）全矿矿反风。通通过主通风风机及其附附属设施实实现。（2）区域域性反风。。在多进、、多回的矿矿井中某一一通风系统统的进风大大巷中发火火时，调节节一个或几几个主通风风机的反风风设施，实实现矿井部部分地区风风流反向的的反风方式式，称为区区域性反风风。（3）局部部反风。当当采区内发发生火灾时时，主要通通风机保持持正常运行行，调整采采区内预设设的风门开开关状态，，实现采区区内部局部部风流反向向，这种反反风方式称称为局部反反风。（4)风流流短路三、消灭矿矿井火灾的的方法（一）直接接灭火法由于发火地地点和发火火特征的差差异，内因因火灾与外外因火灾在在直接灭火火时方法有有所不同。。内因火灾灾介质法直直接灭火的的有关技术术上一节已已经介绍。。下面，重重点介绍外外因火灾的的直接灭火火技术。1．用水灭灭火用水灭火，，简单易行行，经济有有效。其作作用和注意意事项如下下：（1）水的的灭火作用用。（2）用水水灭火的注注意事项①供水量要要充足。②②确保正常常通风。③当火势旺旺时，应先先将水流射射向火源外外围。④水水能导电电。⑤水比油油重，因此此，水不能能扑灭油类类火灾。（1）泡沫沫灭火器，，如图2-5-3所所示。图2-5-3泡沫灭火器1—机身；2—机盖；3—玻璃瓶；4—铁架；5—喷嘴；6—碱性药液；7—酸性药液2．用砂子子（或岩粉粉）灭火把砂子（或或岩粉）直直接撒在燃燃烧物体上上能隔绝空空气，将火火扑灭。3．用化学学灭火器灭灭火（2）干粉粉灭火器。。目前矿用干干粉灭火器器是以磷酸酸铵粉为主主药剂的。。4．用高倍倍数空气机机械泡沫灭灭火高倍数空气气机械泡沫沫是用高倍倍数泡沫剂剂和压力水水混合，在在强力气流流的推动下下形成的。。其工艺系系统如图2-5-4所示。图2-5-4高倍数泡沫灭火装置1—风机；2—泡沫发射器，3—潜水泵；4—管路；5—泡沫剂；6—水桶；7—喷嘴，8—棉线网；9—水管；10—水柱计；11—密闭（二）隔绝绝灭火法隔绝灭火法法是在直接接灭火法无无效时采用用的灭火方方法1．封闭火火区的原则则封闭火区的的原则是：：“密、小小、少、快快”四字。。2．封闭闭火区的方方法封闭火区的的方法分为为三种：(1)锁风风封闭火区区。(2)通风封封闭火区。。(3)注惰封闭闭火区。3．防火墙墙的类型根据防火墙墙所起的作作用不同，，可分为临临时防火墙墙、永久防防火墙及耐耐爆防火墙墙等。(1）临时时防火墙临时防火墙墙的作用是是暂时遮断断风流，防防止火势发发展，以便便采取其他他灭火措施施。气囊快速临临时防火墙墙，又称充充气密闭。。石膏防爆防防火墙，是是以石膏为为基料，另另加些助凝凝剂，在喷喷射机内搅搅拌喷灌成成型的一种种防火墙。。(2)永永久防火墙墙永久防火墙墙的作用在在于长期严严密地隔绝绝火区、阻阻止空气进进入。因此此要求坚固固、密实。。(3)耐耐爆防火墙墙（图2-5-5））。图2-5-5水砂充填耐爆防火墙1—秫秸帘子；2—砖墙，3—充填管；4—观测孔；5—注浆管；6—放水管；7—返水池4．建立防防火墙的顺顺序火区封闭后后必然会引引起其内部部压力、风风量、氧浓浓度和瓦斯斯等可燃气气体浓度变变化；目前前基本上有有两种：一一是先进后后回（又称称为先入后后排）；二二是进回同同时。（三）混合合灭火法混合灭火法法就是先用用防火墙将将火区封闭闭，然后再再采取其他他灭火手段段，如灌浆浆、调节风风压和充入入惰性气体体等加速火火的熄灭。。四、高瓦斯斯矿井处理理火灾时的的注意事项项高瓦斯矿井井处理火灾灾时，对灾灾区进行合合理的通风风，对防止止瓦斯爆炸炸有决定性性的作用，，采取相应应的措施。。（1）上、、下山和运运输平巷发发火时，如如果在火源源的上风侧侧有掘进头头和废巷，，应将积存存瓦斯的巷巷道严密封封堵。（2）处理理高瓦斯矿矿高冒处火火灾时，必必须在喷雾雾水枪的掩掩护下（迫迫使火源局局限在高冒冒处），在在火源的下下风侧设水水幕，然后后在高冒处处两端用水水枪灭火。。（3）处理理高瓦斯矿矿井独头巷巷道火灾时时，不能停停风，要在在保持正常常通风或加加大风量的的条件下处处理火灾。。（4）当直直接灭火无无效或不可可能时，应应封闭火区区。在高瓦瓦斯矿封闭闭火区是相相当危险的的工作。（5）封闭闭采区内的的火区时，，还应考虑虑某巷道封封闭后，是是否会造成成邻近采空空区内瓦斯斯被大量吸吸出通过火火源引起爆爆炸？另外外，还必须须强调一下下，任何情情况下（无无论是高瓦瓦斯矿、还还是低瓦斯斯矿），不不准先堵回回风，后堵堵进风，否否则会造成成火烟逆退退或发生瓦瓦斯爆炸。。五、火区的的管理与启启封火区封闭以以后，虽然然可以认为为火势已经经得到了控控制，但是是对矿井防防灭火工作作来说，这这仅仅是个个开始，在在火区没有有彻底熄灭灭之前，应应加强火区区的管理，，待彻底熄熄灭后启封封。（一）火区区的管理火区管理工工作包括对对火区所进进行的资料料分析、整整理以及对对火区的观观测检查等等工作。1、绘绘制火火区位位置关关系图图、建建立火火区卡卡片2、火火区检检查观观测与与日常常管理理在火区区日常常管理理工作作中，，防火火墙的的管理理占用用重要要的地地位，，因此此必须须遵循循以下下原则则：(1））每个个防火火墙附附近必必须设设有栅栅栏、、提示示警标标，禁禁止人人员入入内，，并悬悬挂说说明牌牌。(2））定期期测定定和分分析防防火墙墙内、、外的的气体体成分分、温温度和和压差差以及及防火火墙的的破损损变形形情况况等，，(3））所有有测定定和检检查结结果都都必须须记入入防火火记录录本中中，并并及时时绘制制随时时间变变化的的曲线线图。。（二））火区区启封封技术术1、判判别火火区火火熄灭灭的条条件(1)火火区内内温度度下降降到30℃℃以以下下，或或与火火灾发发生前前该区区的空空气日日常温温度相相同；；(2火火区区内的的氧气气浓度度降到到5％％以以下；；(3)火火区内内空气气中不不含有有C2H2、、C2H4,CO在在封封闭期期间内内逐渐渐下降降，并并稳定定在0.001%以以下；；(4)火火区的的出水水温度度低于于25℃℃，，或与与火灾灾发生生前该该区的的日常常出水水温度度相同同；(5)以以上四四项指指标持持续稳稳定的的时间间在1个个月以以上。。现场应应用时时要注注意以以下几几个问问题：：(1））火区区内空空气的的温度度、氧氧气浓浓度、、CO浓