火灾防治(胡卫民高新春鹿广利主编)

火灾防治10第一节概述矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧，是煤矿生产中的主要自然灾害之一。矿井火灾的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资源和设备，而且产生大量的高温烟流和有害气体，危及井下工作人员的生命安全，有时还诱发瓦斯、煤尘爆炸，进一步扩大其灾难性。一、矿井火灾概念和条件1、矿井火灾凡是发生在井下巷道、工作面、采空区等地点的火灾，以及发生在井口附近的地面，火焰或气体随同风流进入井下而威胁到矿井安全生产的火灾均称为矿井火灾。一、矿井火灾概念和条件2、火灾三要素产生外源火灾的三个必要条件是：有可燃物存在、有足够的氧气和足以引起火灾的热源。这也称火灾三要素，缺少任何一个要素，火灾都不能发生，或者正在发生的火灾也会熄灭。可燃物源热氧气二、火灾的类型及其特点按引火源因分类：外因火灾和内因火灾1、外因火灾它是外部高温热源(如爆破、烧焊、电流短路、明火等)引起可燃物质燃烧造成的火灾。这种火灾多发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和有机电设备的巷道等地点。外因火灾具有火源明显、发生突然、来势凶猛等特点，若发现不及时，则可能酿成恶性事故。二、火灾的类型及其特点2、内因火灾内因火灾是煤炭在一定的条件和环境下(如煤柱破裂、浮煤集中堆积又有一定的风流供给)本身发生物理化学变化(吸氧、氧化、发热)，聚集热量导致着火而形成的火灾。自燃火灾大多发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的冒高处以及浮煤堆积的地点。自燃火灾具有发生和发展缓慢、须经历一段时间、有预兆和火源比较隐蔽等特点。火风压（浮力效应）矿井发生火灾时，火灾的热力作用会使空气的温度增高而发生膨胀，密度小的热空气在有高差的巷道中就会产生一种浮升力，这个浮升力的大小与巷道的高差及火灾前后的空气密度差有关。在地面建筑中这种现象也很普遍，被称为烟囱效应，即通常室内空气的密度比外界小，这便产生了使气体向上运动的浮力，尤其是高层建筑中的许多竖井，如楼梯井、电梯井等，气体的上升运动十分显著，这种现象有时也叫热风压。火风压（浮力效应）在矿井中，火灾产生的热动力是一种浮升力，这种浮力效应(Thebuoyancyeffect)就被称为火风压。火风压就是高温烟流经倾斜或垂直的井巷时产生的自然风压的增量。火风压与矿井自然风压的产生机制是一致的，都是在倾斜和垂直的巷道上出现的空气的密度差所至，只是使空气密度发生变化的热源不同，故这二者都可称为热风压。矿井发生火灾后，由于火风压的作用会改变原通风系统中压力的分布和风量的分配，即可能使通风系统风流发生紊乱，扩大事故范围，造成更为严重的损失。

火风压的计算火风压的作用在风路中发生火灾时，火风压的作用只有在高温烟流流经的上行或下行巷道里才能表现出来。高温火烟对矿井通风的影响就好象在其流过的上行或下行巷道里安设了局部通风机一样，它们的作用方向在上行风路中与烟流方向相同，在下行风路中则相反。节流效应（TheChokeeffect）节流效应是矿井火灾过程中的一种典型现象。矿井火灾时期，由于火烟的热力作用等的影响，主干风路以及旁侧支路中的风量往往会随着火势的发展而发生变化。如果由于火灾的发生，主干风路的进风量可能下降，这种现象称之为节流效应。三、矿井火灾危害1、产生大量高温烟流高温烟流在它流经的沿途不仅毒化矿内空气，而且可引起再生火灾，严重威胁井下人员安全；另一方面它也会使矿井空气严重缺氧，使人员窒息而亡。2、引起瓦斯、煤尘爆炸，使灾情扩大矿井内发生火灾，使接近火区的煤层于馏，产生一些可燃易爆气体，如甲烷、乙烯、乙炔和氢气等，有发生瓦斯爆炸的危险。三、矿井火灾危害3、引起矿井风流状态紊乱(1)风流逆转在浮力和节流效应共同作用下，致使矿井某些巷通风流方向发生变化。风流逆转主要发生在其反向热风压大于正向机械风压的旁侧支路。(2)烟流逆退在浮力与节流效应分别作用下，加上巷道纵、横断面方向温度、压力梯度的影响，在着火巷道火源上风侧，新鲜风流继续沿巷道底部供风的同时，烟流沿巷道顶部逆向流出。风流逆退可能发生在着火巷及其相连的主干风路上。

三、矿井火灾危害3、引起矿井风流状态紊乱(3)烟流滚退。在火源下风侧节流效应和巷道断面温度、压力梯度影响下，在新鲜风流沿巷道底部按原风向流入的同时，火源产生的烟流沿上风侧巷道顶部逆向回退并流向火源。在一定条件下，这种现象也可能发生在下风侧。逆转是以同种流体单向流动为主，逆退是不同流体(烟流与新鲜风流)异向流动，滚退是在同一端面上既有新风和烟流的异向流动，又有烟流翻卷引起的同种流体异向流动。滚退是逆退和逆转发生的先兆。火灾对通风系统的影响

1、烟流逆退（rollback）2、风（烟）流逆转

四、防灭火研究的内容煤矿火灾防治是一项系统工程其理论与技术的研究内容应围绕一个目标和三个问题。一个目标就是防止矿井火灾发生，对于已发生的火灾要防止其扩大并最大限度地减小火灾中的人员伤亡和经济损失。三个问题：①火灾是如何发生的?

②如何防止火灾发生?

③火灾发生后如何进行及时而有效地控制和处理?在矿井里非煤炭自然发火引起的所有火灾，如电气失火、爆破起火、电焊、火焊残火引火、胶皮摩擦起火、瓦斯燃烧或爆炸起火，以吸烟或共他点火工具引火等事故，均谓之外因火灾事故。外因火灾事故和矿井自然发火事故统称为矿井火灾事故。

第二节外因火灾及其预防一、外因火灾的条件(一)必要条件

1)有充足的可燃物。

2)有助燃物存在。

3)具有一定温度和能量的火源。(二)充分奈件1)燃烧的三个必要条件同时存在，相互作用。2)可燃物的温度达到燃点，生成热量大于散发热量。一、外因火灾的条件煤矿常见的外因火源主要有以下几种：

(1)电能热源电(缆)流短路或导体过热，电弧电火花，烘烤(灯泡取暖)；静电等。(2)摩擦热。(3)放明炮、糊炮、装药密度过大或过小、钻孔内有水、炸药受潮以及封孔炮泥长度不够或用可燃物代替炮泥等违反爆破操作规程的操作都有可能发生爆燃。

(4)液压联轴器喷油着火引燃周围可燃物，酿成多起火灾。

(5)明火(高温焊碴、吸烟)。二、外因火灾预测矿井外因火灾预测的任务是，通过井巷中的可燃物和潜在火源分布调查，确定可能产生外因火灾的空间位置，及其危险性等级。外因火灾预测可遵循如下程序：①调查井下可能出现火源(包括潜在火源)的类型及其分布；②调查并下可燃物的类型及其分布；②划分发火危险区，井下可燃物和火源(包括潜在火源)同时存在的地区视为危险区。三、外因火灾的预防煤炭外因火灾发生的原因主要是：使用明火疏忽大意；电器设备和维护不好(如电缆、电动车、电钻损坏或过负荷、电流短路、用铜丝或铁丝代替可焙保险丝及电缆的鸡爪子或羊尾巴接头等)；井下爆破时违反技术操作规程。三、外因火灾的预防预防外因火灾的措施有以下几种。

(一)杜绝产生明火源；

(二)设置防火门和消防器材及灭火设备

(三)采用不燃型材料支护

(四)设置井下消防供水系统

用水扑灭刚刚发生的火灾（电器和油类火灾除外）是有效的。第三节煤炭自燃一、煤炭自燃机理早在1862年，德国人戈朗布曼（Grumbman）发表了第一篇关于煤炭自燃起因的文章。一百多年来，人们提出了若干学说来解释煤的自燃，如黄铁矿作用、细菌作用、酚基作用，煤氧复合作用等学说。黄铁矿作用学说认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿(FeS2)与空气中的水份和氧相互作用、发生热反应而引起的。一、煤炭自然发火机理细菌作用学说认为，在细菌作用下，煤在发酵过程中放出一定热量对煤自热起了决定性作用。酚基作用学说认为，煤的自热是由于煤体内不饱和的酚基化合物强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定量的热量而造成的。煤氧复合作用学说认为，原始煤体自暴露于空气中后，与氧气结合，发生氧化并产生热量，当具备适宜的储热条件，就开始升温，最终导致煤的自燃。二、煤炭自燃过程根据现有的研究成果，人们认为煤炭的氧化和自燃是基一链反应。煤炭自燃过程大体分为3个阶段：

①潜伏期②自热期②燃烧期在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化。风化后煤的物理化学性质发生变化，失去活性，不会再发生自燃。三、自然发火与自然发火期有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触，发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象叫自然发火。在《矿井防灭火规范》中规定出现下列现象之一，即为自然发火。①煤因白燃出现明火、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(乙烯)或其他指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。三、自然发火与自然发火期从(火源处的)煤层被开采破碎、接触空气之日起，至出现上述定义的自燃现象或温度上升到自燃点为止，所经历的时间叫煤层的自然发火期，以月或天为单位。采煤工作面中煤层自然发火期以工作面开切眼掘完之日起到自然发火时为止计算。煤层的自然发火期取决于煤的内部结构和物理化学性质、被开采破坏后的培积状态参数(分散度)、裂隙或空隙度、通风供氧、蓄热和散热等外部环境等因素。发火期一般为几个月，个别情况下可以达两年左右。三、自然发火与自然发火期习惯上认为，自然发火期短的煤易自燃，自然发火期长的煤难自燃。其实这种看法是不全面的，改变技术条件，就可以使自然发火期改变。四、煤炭自燃条件及分布地点(一)煤体发生自燃的条件(1)具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；(2)有氧含量大于12％的空气通过这些碎煤；(3)空气流动速度适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境；(4)在上述三个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。上述四个条件缺一不可，前三个条件是煤炭白燃的必要条件，最后一个条件是充分条件。四、煤炭自燃条件及分布地点

(二)煤发自燃经常发生的地点

(1)有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的采空区(特别是采空区内的联络眼附近和停采线处)；

(2)巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱；

(3)巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。五、影响煤炭自然发火的因素（一）影响煤炭自燃的内因（1）煤的变质程度煤的变质过程伴随着煤分子结构的变化，碳化程度越高，煤体内含有的活性结构越少。所以煤的变质程度是煤自燃倾向性的决定性因素。现场的统计表面，褐煤最易自燃，无烟煤最不易自燃，烟煤介于二者之间。煤化程度越高的煤，自然倾向性越小。烟煤的煤化度低于无烟煤而高于褐煤，因燃烧时烟多而得名。根据煤化度的不同，我国将其划分为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤等。（2）煤岩成分煤岩成分一般分为丝煤、暗煤、亮煤和镜煤四种。不同的煤岩成分有着不同的氧化性。在低温下，丝煤吸氧最多，但是，随着温度的升高，镜煤吸附氧能力最强，其次是亮煤，暗煤最难于自燃。镜煤与亮煤脆性大，易破碎，而且灰分少，在其次生的裂隙中常伴有黄铁矿，开采中易碎裂为微细的颗粒，细微状的煤粒或黄铁矿都有较高的自燃氧化特性，因此它的氧化接触面积大，着火温度低。故镜煤与亮煤在丝煤吸附氧化升温的促使诱导下很容易自燃。五、影响煤炭自然发火的因素（3）煤的含硫量硫在煤中有三种存在形式：硫化铁即黄铁矿(FeS2)、有机硫以及硫酸盐。对煤自燃起主导作用的是黄铁矿。黄铁矿的比热小，它与煤吸附相同的氧量而温度的增值比煤大3倍。黄铁矿在低温氧化时产生硫酸铁和硫酸亚铁，体积增大，使煤体膨胀而变得松散，增大了氧化表面积，而且其分解产物比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧转让给煤粒使之发生氧化。在煤中含黄铁矿越多，就越易自燃。我国西南主要矿区的统计资料表明，含硫3%以上的煤层均为自然发火煤层。五、影响煤炭自然发火的因素（4）煤的粒度、孔隙特性、破碎程度及脆性完整的煤体一般不会发生自燃，一旦受压破裂，呈破碎状态存在，其自燃性能显著提高。这是因为破碎的煤炭不仅与氧接触的表面积增大，而且着火温度也明显降低。煤的自燃性随着其孔隙率、破碎度的增加而上升。煤炭孔隙率越大，越易自燃。变质程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。五、影响煤炭自然发火的因素（5）煤的瓦斯含量瓦斯或者其它气体含量较高的煤，由于其内表面含有大量的吸附瓦斯，使煤与空气隔离，氧气不易与煤表面发生接触，也就不易与煤进行复合氧化，使煤炭自燃的潜伏期加长。煤层中瓦斯具有较好的阻化作用，是防止煤自然发火的有利因素。当煤中残余瓦斯量大于5m3/t时，煤往往难以自燃。但是随着瓦斯的放散，煤与氧就更易结合。五、影响煤炭自然发火的因素（6）水分对煤炭自燃过程的影响有两个相互对立的过程。首先，煤炭中的水分在初期阶段会因为蒸发作用而散失，因此，一部分热量就会以水分潜热的形式被水蒸气带走，这就有阻止煤体温度升高的趋势。另一方面，煤体也会从空气中吸收水分。这就是所谓的吸收热（有时也叫湿润热）会促使煤的温度升高。水分的催化作用随煤温的增高而增大。水分对煤的总的作用就取决于这两种过程谁占主导地位。五、影响煤炭自然发火的因素五、影响煤炭自然发火的因素（二）影响煤炭自燃的外因煤炭自燃的外在条件决定于煤炭接触到的空气量和外界的热交换作用，这两个因素与煤层的埋藏条件(地质条件)和其开采方法(采掘技术因素)有着错综复杂的联系。五、影响煤炭自然发火的因素

1.地质因素

煤层厚度或倾角越大，自燃危险性就越大。这是因为，开采厚煤层或急倾斜煤层时，煤炭回收率低、采区煤柱易遭破坏、采空区不易封闭；煤是不良导体，煤层越厚，越易积聚热量；松散岩石的热导率很低，冒落的岩石包围浮煤，浮煤产生的热量也不易散发，所以，煤层越厚，倾角越大发火几率就越大。五、影响煤炭自然发火的因素

2.开采技术因素

(1)开拓方式

实践经验表明，开拓布置对有自然发火煤层的矿井影响很大。要求巷道系统简单，采用石门、岩巷开拓、少留煤检、减少对煤体的切割，这对消除发火隐患是积极的，有利的。

(2)采煤方法

采煤方法对发火的影响主要表现在采空区、煤柱、煤壁裂隙的漏风。漏风使这些地点煤氧化生热，生热多少和生热能否积聚取决于漏风风速的大小。。我国目前预测自然发火的方法有：①在实验室确定自燃倾向性等级；②根据本矿或条件相似(近)矿井或采区的已有的自然发火的统计资料，确定待采(或本)煤层的自然发火期。

第四节煤炭自燃的预测与监测一、煤层自燃倾向性等级我国煤层自燃倾向性的鉴定采用吸氧量法，反映的是煤炭的常温吸氧能力。鉴定结果按下表分类确定自燃倾向性等级。煤的自燃倾向性可分为容易自燃、自燃和不易自燃三类。二、煤层自然发火期的估算方法及其延长途径(一)煤层的自然发火期估算方法（1）统计比较法。适用于生产矿井。（2）类比法。适用于新建矿井。(二)延长煤层自然发火期的途径煤炭自燃的发展过程受自燃倾向性（即低温时的氧化性）、堆积状态、通（漏）风强度（风量和风速）以及与周围环境的热交换条件等多种因素影响。因此，煤层的自然发火期是可以延长的。二、煤层自然发火期的估算方法及其延长途径(二)延长煤层自然发火期的途径

（1）减小煤的氧化速度和氧化生热（2）增加散热强度，降低温升速度三、自燃火灾的预报所谓矿井火灾预报，就是根据火灾发生和发展的规律，应用成熟的经验和先进的科学技术手段，采集处于萌芽状态的火灾信息，进行逻辑推断后给出火情报告。(一)利用人体生理感觉预报自然发火①嗅觉煤油味、汽油味和轻微芳香气味非饱和碳氢化合物②视觉烟雾、水蒸气、挂汗等③感（触）环境温度升高、氧浓度降低，CO、CO2等有害气体增加三、自燃火灾的预报(二)气体成分分析法1、指标气体及其临界指标

能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期特征的、并可用来作为火灾早期预报的气体叫指标气体。指标气体要具备：①灵敏性；②规律性；③可测性。三、自燃火灾的预报2、常用指标气体（1）一氧化碳（CO）一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高按指数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。确定预报的临界值时一般要考虑下列因素：①各采样地点在正常时风流中CO的本底浓度；②临界值时所对应的煤温适当，即留有充分的时间寻找和处理自热源。应用CO作指标气体要同时满足两点：①CO的浓度或绝对值要大于临界值；②CO的浓度或绝对值要有稳定增加的趋势。三、自燃火灾的预报2、常用指标气体（2）Graham系数ICO

J．JGraham提出了用流经火源或自热源风流中的CO浓度增加量与氧浓度减少量之比作为自然发火的早期预报指标。其计算式如下：三、自燃火灾的预报2、常用指标气体（3）乙烯（C2H4）一般矿井的大气中是不含有乙烯的，因此，只要井下空气中检测出乙烯，则说明已有煤炭在自燃了。同时根据乙烯和丙烯出现的时间还可推测出煤的自热温度。（4）其他指标气体选择指标气体时一定要在实验基础上进行，而且采用多种指标气体配合预报较为合适。四、采样点设置测点设置的总要求是，既要保证一切火灾隐患都要在控制范围之内，并有利于准确地判断火源的位置，同时要求安装传感器少。测点布置一般原则是：①在已封闭火区的出风侧密闭墙内设置测点，取样管伸入墙内1m以上；②有发火危险的工作面的回风巷内设测点；③潜在火源的下风侧，距火源的距离应适当；④温度测点设置要保证在传感器的有效控制范围之内；⑤测点应随采场变化和火情的变化而调整。五、连续自动检测系统（一）束管系统（1）采样系统（2）控制装置（3）气样分析（4）数据贮存、显示和报警。缺点是：管路长，维护工作量大。五、连续自动检测系统（二）环境安全监测系统2010年国办23号文《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》强制性地要求各地煤矿在3年内完成安全监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等安全避险“六大系统”的安装。逾期未安装的，将依法暂扣安全生产许可证、生产许可证。一、开拓开采技术防火措施（一）开拓开采技术防止自然发火总的要求是：

(1)提高回采率，减少丢煤，即减少或消除自燃的物质基础。

(2)限制或阻止空气流入和渗透至疏松的煤体，消除自燃的供氧条件。一方面消除漏风通道；另一方面减小漏风压差。

(3)使流向可燃物质的漏风，在数量上限制在不燃风量之下，在时间上限制在自然发火期以内。

第五节煤炭自燃火灾的防治措施一、开拓开采技术防火措施

（二）技术措施

(1)合理进行巷道布置

①对一些服务时间较长的巷道应尽量采用岩石巷道，若将其布置在煤层中时应采用煤柱护巷。采区巷道布置应有利于采用均压防火技术。②区段巷道分采分掘。

③推广无煤柱开采技术，减少煤柱发火。并采取阶段跳采、巷旁充填技术等措施解决取消煤柱之后所带来的采空区难以密闭和隔离等问题。一、开拓开采技术防火措施

（二）技术措施

(2)开采方法

①合理确定采区范围和加快回采速度。要考虑在自然发火期内将圈定的采区煤量全部采完。

②提高回收率，降低煤炭损失。清浮煤，使采空区尽量减少遗煤。

③正确选择开采程序。

④及时封闭废旧巷道。废旧巷道要及时封闭，有条件的矿井可用黄泥浇灌法进行封闭，再设永久性防火墙。一、开拓开采技术防火措施

（二）技术措施

(3)选择合理的通风系统矿井采用对角式和分区式通风系统比中央式通风系统更有利防火。当某个采区发生火灾时，能够根据救灾的需要，做到随时停风、减风或反风。在巷道布置上，要为分区通风和局部反风创造条件。选择采区和工作面通风系统的原则也是尽量减少采空区的漏风压差，不要让新、乏风从来空区边缘流过。一、开拓开采技术防火措施

（二）技术措施

(4)坚持自上而下的开采顺序

(5)合理确定近距离相邻煤层(下煤层顶板冒落简度大于层间距)和厚煤层分层同来时两工作面之间的错距，防rL上、下之间采宅区连通。二、均压防灭火

均压防灭火的实质是利用风窗、风机、调压气室和连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，减少漏风，从而达到抑制遗煤自燃、情化火区，或熄灭火源的目的。均压技术是在20世纪50年代由波兰汉·贝斯特朗（H.Bystron）教授首先提出。均压（“以风治火”），简单，成本最低，控制火势的发展常常立竿见影，深受现场欢迎。根据煤矿井下煤炭自燃发火区域是否封闭，均压技术可分为开区均压和闭区均压两种类型。1、开区均压开区均压通常是指在生产工作面建立的均压系统，其特点是在保证工作面所需通风风量的条件下，通过通风调节实施，尽量减少向采空区漏风，抑制煤的自燃，防止CO等有毒有害气体涌入工作面，从而保证正常生产的进行。漏风通道和工作面周围的通道可以形成多种风流流动方式(如并联、角联和复杂联等)，开区均压也有几种不同类型。二、均压防灭火（1）调节风窗均压适用于工作面采空区内形成的并联漏风方式。通常在工作面的回风巷内安设调节风窗，使工作面内的风流压力提高，以降低工作面与采空区的压差，减少采空区中气体涌出。适用于采空区内已有自燃迹象，并抑制采空区中的火灾灾气体（CO等）涌到工作面，威胁工作面的安全生产。安设调节风窗后，通风巷道的压力如图（b）所示。二、均压防灭火二、均压防灭火1

23A

4

当在回风巷内3-4间安设调节风窗A以后，风窗前的压力升高，采空区与工作面的压差就降低，采空区内的气体就不易涌出。其降低值取决于可调节风门的风阻大小。（2）风机调压有时为提高风路的压力，需在风路上安设带风门的风机（即辅助通风机），利用风机产生的增风作用，改变风路上的压力分布，达到均压的目的。局部通风机调压原理如图。单独使用调压风机调压是以增加风量为前提。二、均压防灭火（3）调节风窗与局部通风机联合均压工作面采空区内部的漏风通道有时是比较复杂的，当相邻为采空区是，还有外部漏风，这些最后都要经过经回采工作面上隅角排出。因此采空区的自燃征兆往往是从上隅角表现出来的。调节风门与扇风机联合均压常常采用工作面进风巷安设扇风机而回风巷安设调节风门的联合均压措施。二、均压防灭火（4）利用角联结构进行均压调节角联漏风要在风路中适当位置安装风门和风机等调压装置，降低漏风源的压能，提高漏风汇的压能。漏风通道为角联分支，漏风方向3→1。为了消除对角漏风，可改变相邻支路的风阻比，使之保持：二、均压防灭火2、闭区均压闭区均压就是对已经封闭的区域进行均压，它一方面可以防止封闭区中的煤炭自燃，又可加速封闭火区的熄灭速度。常用的闭区均压主要技术措施有：并联风路与调节风门联合均压调压风机与调节风门联合均压连通管均压二、均压防灭火（1）并联风路与调节风门联合均压封闭区（F）进回风口5、8两点的压差过大，漏风严重，有自然发火的危险。为了控制漏风采取了两项措施，取消了5-8上山内的两道密闭，使之成为与封闭区漏风并联的通道。二、均压防灭火同时在8-9区段内构筑调节风门4，将通过3-4上山的风量限制在最小的范围之内。闭区进回风口5、8两点压差显著减小，漏风量降低，这样就消除了封闭区自然发火的危险。如果封闭的是个火区，当然也会加速火的熄灭。（2）调压风机与调节风门联合均压当上山5-8区段的风量不允许控制时，为实现对封闭的采空区（F）进行均压，可在封闭区的两端进回风口采取调压风机与调节风门联合组成均压硐室的方法。启动通风机后，调节风门窗口的大小以消除原有密闭墙内外的压差，从而阻止了通过密闭墙的漏风。二、均压防灭火（3）连通管均压二、均压防灭火在可能发生煤炭自燃的封闭区（F）的回风侧密闭外面，再加筑一道密闭墙。穿过外部密闭墙安设金属管路（1’、2’）直通地面。在管路上安设调节阀门，或在外部密闭墙上构筑风窗调节孔，以控制通过连接管的风量。使其阻力h1-2与进风1-2-5区段的阻力（h1-5）相等，则封闭区进回风两端（5、2’）的压能一样而漏风消失。如果将连通管各作一条风流支路，则封闭区处于角联支路上，通过相邻支路风阻的调节不仅可以使其漏风风流停止流动，而且可以根据需要调节其风流方向。所以，连通管均压措施实质上也是改变通风系统均压的一种方法。三、预防性灌浆方法灌浆就是把粘土、粉碎的页岩、电厂煤灰等固体材料与水混合、搅拌，配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路注入或喷洒在采空区里，达到防火和灭火的目的。灌浆防灭火的作用为：浆液充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，减小煤与氧的接触和反应面；浆水浸润煤体，增加煤的外在水分，吸热冷却煤岩；加速采空区冒落煤岩的胶结，增加采空区的气密性。灌浆防火的实质是，抑制煤在低温时的氧化速度，延长自然发火期。三、预防性灌浆方法灌浆系统由制浆、输浆和灌浆三部分组成。（1）浆液的制备包括：①浆液性能；

②浆材的选取；

③浆液的制备工艺。（2）浆液的输送①输浆压力与输浆倍线；

②输浆管道的选择；

③灌浆钻孔。三、预防性灌浆方法预防性灌浆按与回采的关系分采前预灌、随采随灌和采后封闭灌浆三种。采前预灌是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行灌浆。这种灌浆方法适用于开采老窑多的易自燃、特厚煤层。采后注浆是采空区封闭后，利用钻孔向工作面后部采空区内注浆。随采随灌则是随着采煤工作面推进的同时向有发火危险的采空区灌浆，这是预防性灌浆采用的主要方法。随采随灌分为钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆三种方式。（1）钻孔灌浆从底板或钻窝打钻注浆三、预防性灌浆方法（2）埋管注浆三、预防性灌浆方法（3）工作面洒浆或插管灌浆从回风巷灌浆管上接出一段浆管，沿倾斜方向向采空区均匀地洒一层泥浆。洒浆量要充分，使采空区新冒落的矸石能均匀地为泥浆包围。洒浆通常作为埋管灌浆的一种补充措施，使整个采空区特别是下半段也能灌到足够的泥浆。对综采工作面常采用插管灌浆的方式，即注浆主管路沿工作面倾斜铺设在支架的前连杆上，每隔20m左右预留一个三通接头，并分装分支软管和插管。将插管插入支架掩护梁后面的跨落岩石。

三、预防性灌浆方法四、阻化剂防灭火阻化剂也称阻氧剂。将其溶液喷洒在采空区的煤壁或者煤块上，具有阻止煤的氧化和防止煤的自燃的作用，因此称为阻化剂。阻化剂包括如氯化钙（CaCl2）、氯化钠（NaCl）、氯化镁（MgCl2）、水玻璃(Na2SiO3)等无机盐类化合物。该项防灭火技术是在60年代初发展起来的，在国外和国内的一些矿井都进行了应用，取得了很好的效果。它是进行煤矿防灭火的一个重要手段之一。阻化剂防火由于技术工艺系统简单，设备少，成本低，防火效果好等优点，在一些矿区得到了广泛应用。四、阻化剂防灭火五、凝胶胶体是指含分散颗粒的尺寸在1~100nm的水溶液。在适当的条件下，溶胶或高分子溶液中的分散颗粒相互联结成为网络结构，水介质充满网络之中，体系成为失去流动性的半固体状态的胶冻，处于这种状态的物质称为凝胶。凝胶介于固体与液体之间的一种特殊状态，固体特征（无流动性，有一定的几何外形，有弹性、强度和屈服值等。但另一方面它又保留某些液体的特点，例如离子的扩散速率在以水为介质的凝胶中与水溶液中相差不多。为了封阻煤体中的裂隙或扑灭高位处的火灾，凝胶较其它防灭火介质具有优越性。（1）无机凝胶无机凝胶主要由基料、促凝剂和水按照一定比例配置成水溶液。成胶的过程是一个吸热过程。由两种原料在水中经过物理或化学作用形成的胶体，通常把主要成胶原料称为基料，把促成基料成胶的材料称为促凝剂或胶凝剂。在矿井防灭火常用的硅凝胶，水玻璃是基料，碳酸氢铵或硫酸氨或铝酸钠为促凝剂。无机凝胶存在失水后会干裂、粉化和灭火后的火区易复燃的不足。五、凝胶（2）有机凝胶（高分子凝胶）有机凝胶也称高分子凝胶。高分子凝胶是指分子量很高的高分子化合物的溶液。这种高分子化合物吸水能力很强，与水接触后，短时间内溶胀且凝胶化，最高吸水能力可达自身重量的千倍以上。目前用于矿井的高分子防灭火材料以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠为主要成分。这种胶体材料在井下使用方便，且对井下环境无污染。这种胶体附着力强，可充分包裹煤炭颗粒，隔绝与氧气的接触。高分子凝胶材料的不足在于其成本较高，且吸热与成胶能力均不如由水玻璃与碳酸氢铵构成的铵盐凝胶。五、凝胶（3）复合胶体在黄土、粉煤灰或其它原料的泥浆中，将成胶材料按一定比例添加到泥浆中，使泥浆稠化，形成浆体凝胶，也称复合胶体。因复合胶体含有固体介质，即使胶体脱水后仍可较好地包裹煤体，可克服一般水凝胶的特点，因而具有更好的防灭火性能。五、凝胶六、惰性气体可以被用作矿井防灭火的惰性气体主要有CO2燃烧惰性气体氮气1、二氧化碳二氧化碳的密度相对于空气是1.52，利用其密度大的特点可用来对付矿井中发生在位置较低处的火灾；但是，二氧化碳对控制水平和上行巷道或工作面的火灾效果就较差。二氧化碳作为惰性气体防灭火存在以下不足：二氧化碳易溶于水，因此在潮湿的环境下要损失部分气态二氧化碳。二氧化碳比较容易吸附在煤体和烧焦的煤炭上，甚至比瓦斯的吸附性更强。当二氧化碳与燃烧成白炽的碳化物的表面相接触时，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气。六、惰性气体2、燃烧惰性气体将火区封闭后，火区内的氧气将被消耗而成为烟气。烟气的主要成分是二氧化碳、氮气和水蒸气，这样的混合气体可看作是窒息火区的惰性气体，会使火区惰化，使火势熄灭。但是，这样的混合气体可能含大量的可燃性气体，如果有新鲜空气进入的话，就可能发生爆炸。直接利用火灾气体灭火，因实际使用困难，很少采用；但可采用燃油燃烧的惰气灭火。六、惰性气体2、燃烧惰性气体目前，国内外矿山救护队一般装备有用燃油燃烧的惰气发生装置。惰气发生装置的特点是产生的惰气量大，如燃烧煤油的喷气式发动机，当燃烧速率为0.7kg/s时，会产生30m3/s的惰性烟气，发动机在产生大量烟气的同时，还会产生大约30MW的电力，可以作其它用途。为使惰气装置灭火性能更优，需用水对烟气进行冷却处理，经冷却的湿式惰气注入火区，可快速控制火势、窒息火区。六、惰性气体3、氮气捷克于1949年在Doubrava矿井最早使用氮气灭火。另外，如英国、德国、法国、前苏联、保加利亚、印度、波兰等国也较早使用了氮气。在常温常压下，氮分子结构与化学性质非常稳定，很难与其它物质发生化学反应，它是一种良好的灭火用惰性气体。当氧含量降低到5~10％时，可抑制煤的氧化自燃，氧含量降低到3％以下时，则可以使煤炭燃烧熄灭并阻止其复燃。氮气防灭火技术以其特有的物理性质，丰富的氮气资源，简单的注氮工艺，使其成为自燃矿井不可或缺的防灭火技术。六、惰性气体南四JXZD-700型制氮机南二DM-600型制氮机制氮机组六、惰性气体（1）氮气防灭火的优缺点氮气防灭火有以下优点：①注入氮气可使防治区域缺氧惰化，迅速灭火，并能为抢险救灾工作提供较安全可靠的环境。②可使防治区域呈正压，防止或杜绝新鲜空气流入，以保持防治区域的氮气惰化度。③具有降温作用。氮气在管路中带压输送，在注氮口氮气膨胀吸热，可部分地吸收煤炭氧化生成的热量。④氮气比重和空气相近，易于和空气混合，氮分子能渗入采空区的所有地点，扩散半径大，惰化覆盖面广。⑤注氮不污染防治区，无腐蚀或不损坏综采设备。六、惰性气体（1）氮气防灭火的优缺点注氮防灭火有以下缺点：①氮气在防治区滞留的时间不是太长，特别是存在漏风通道的情况下，氮气易遗失，不能像泥浆那样长期起到防灭火作用。②注氮能迅速遏制火灾，但灭火降温困难，使火区完全熄灭时间相当长。因此，注氮灭火的同时，要辅助其它灭火措施，处理残火，以防复燃。③氮气本身虽无毒，但具有窒息性，对人体有害。井下作业场所所需氧含量下限值为19％，所以有氮气泄漏的工作地点的氧含量不得低于19％。六、惰性气体（2）氮气的制取

氮气是空气中的主要成分，因此空气为氮气的制取提供了取之不尽、用之不竭的来源。矿井防灭火工作中所用的氮气，都是通过对空气中的气体成分进行分离而制取的。以往，它是制氧过程中的一种副产品，现在成为了主要生产目标。对空气进行分离而制取氮、氧的基本方法有深冷空分、变压吸附和膜分离方法三种工艺技术。六、惰性气体（3）注氮工艺氮气防灭火技术的实质是向工作面采空区注入氮气，使采空区氧化自燃带惰化，使空气中氧气的体积浓度降至7％以下；要将阴燃完全熄灭时，氧气浓度应该低于2％。一般采取沿顺槽埋管方式进行注氮防火。可在工作面进风顺槽外侧巷帮敷设无缝钢管，并埋入采空区内。如采空区埋管兼作灌浆管时，则该埋管分别通过三通与注氮、灌浆管相连，根据需要，通过埋管注氮或灌浆。六、惰性气体（3）注氮工艺采空区埋管管路每隔一定距离预设氮气释放口，其位置应高于煤层底板20~30cm，并采用石块或木垛加以妥善保护，以免孔口堵塞。为控制注氮地点，提高注氮效果，可采用拉管移动式注氮方式，即采用回柱绞车将埋管向外牵引，埋管移动周期与工作面推进速度保持同步，使注氮孔始终在采空区氧化自燃带内注入氮气，据经验，埋管距工作面17m之内，采用回柱绞车能够牵移动埋管。六、惰性气体（3）注氮工艺利用惰化火区的措施进行防灭火是非常有效的，也是很重要