通风安全课件 第09章 防火

学习思路矿井火灾内因火灾外因火灾预测预防预报煤自燃理论矿井火灾时期通风和控制原因分析预防第9章火灾防治第一节概述一、按引火原因分类1火灾与矿井或煤田火灾的概念内因(自燃)火灾自燃物自身发生物理化学变化，产生并积聚热量，达到自燃点而形成的火灾。外因火灾

可燃物在外界火源(明火或高温热源)的作用下，引起燃烧而形成的火灾。在矿井或煤田范围内发生，威协安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故，称之为矿井或煤田火灾。2矿井火灾的类型及其特性第一节概述2矿井火灾的类型及其特性二、按消防分类A类火灾固体可燃物质燃烧形成的火灾称为A类火灾。Ｂ类火灾可燃液体燃烧形成的火灾。C类火灾可燃气体燃烧形成的火灾。D类火灾如钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。E类火灾

指带电物体和精密仪器等物质的火灾。F类火灾烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾。

第二节矿井外因火灾及其预防1物质燃烧的充要条件一、必要条件（1）有充足的可燃物；（2）有助燃物存在。常见的助燃物是含一定氧浓度的空气；（3）具有一定温度和能量的火源。二、充分条件（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。第二节矿井外因火灾及其预防2外因火灾的预防一、我国的消防方针消防工作实行“预防为主，防消结合”的方针。二、防火对策技术(Engineering)对策

灾前：防止起火、防止扩大；灾后：报警、控制、灭火、避难教育（Education）对策管理（法制(Enforcement））对策三、外因火灾的技术措施防止火源产生；防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。第三节煤炭自燃的理论基础1煤炭自然机理学说黄铁矿作用学说细菌作用学说酚基作用学说煤氧化合学说第三节煤炭自燃的理论基础2煤的氧化特性所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比:温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减:吸氧速度常数Ｕ与煤自身温度之间符合幂函数关系:煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原有活性的可能。吸氧速度常数Ｕ与粒度之间成复杂关系。第三节煤炭自燃的理论基础3自然发火与自然发火期自然发火有自然发火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，出现明火和冒烟的现象。

界定：1）明火、或烟雾

2）70℃以上

3）释放标志性气体，浓度有上升趋势自然发火期煤层被开采破碎、接触空气之日起，至出现自燃现象或温度上升到自燃点为止，所经的时间。第三节煤炭自燃的理论基础4煤炭自燃条件具有自燃倾向的煤被开采后呈破碎堆积状态。有较好的蓄热条件。有适量的通风供氧。上述三条件共存的时间大于煤的自然发火期。第三节煤炭自燃的理论基础5影响煤炭自然发火的因素煤的分子结构。煤化程度。煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低。煤岩成分。煤中的瓦斯含量。水分煤中硫和其它矿物质一、煤的自燃性能二、开采技术三、漏风四、地质因素倾角煤层厚度地质构造开采深度遗煤煤柱破碎程度工作面推进速度第三节煤炭自燃的理论基础6采空区自燃“三带”散热带：空隙漏风大，Q生<Q散自燃带：空隙、漏风小，Q生>Q散窒息（不自燃）带：漏风小，氧气浓度低

划分指标：漏风风速

0.24~0.1m/min

采空区氧气浓度18~10%采空区遗煤温升速度1℃/dV＝(L1+L2)/τL2L16采空区自燃“三带”观测观测内容主要包括采空区遗煤温度、气体成分(氧气浓度、一氧化碳浓度和瓦斯)和进回风巷道风温等参数。观测系统测点布置图(单位：m)进风巷回风巷测点12345采空区1033工作面观测站观测站84测点9

10

11

1210016161616161620202020201367816151416一、观测系统第三节煤炭自燃的理论基础二、参数观测结果274050753766O2＝18%等值线O2＝8%等值线1033工作面10046O2＝5%等值线96采空区氧气浓度分布示意图第三节煤炭自燃的理论基础6采空区自燃“三带”观测第三节煤炭自燃的理论基础7煤的自燃过程1）潜伏（自燃准备）期：以物理吸附为主，无宏观现象。2）自热阶段：自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。3）燃烧阶段：煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧（风），则发生燃烧，出现明火。4）熄灭：降到燃点以下。潜伏期自热期燃烧风化时间温度／℃TbTc=60~80第四节矿井火灾预测和预报1煤层自燃倾向性的鉴定方法1992年版的《煤矿安全规程》执行说明规定采用吸氧量法。煤的自燃倾向性分类第四节矿井火灾预测和预报2煤层自然发火期的估算方法及其延长途径减小煤的氧化速度和氧化生热增加散热强度，降低温升速度一、煤层自然发火期的估算二、延长煤层自然发火期的途径统计比较法类比法第四节矿井火灾预测和预报3矿井火灾的预报1）利用人体生理感觉预报自然发火

1）嗅觉；2）视觉；3）感（触）觉。2）气体成分分析法（1）指标气体能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期阶段特征的、并可用来作为火灾早期预报的气体。条件是：灵敏性、规律性和可测性。（2）常用的指标气体一氧化碳（ＣＯ）、Ｇｒａｈａｍ系数（CO增量/O2减少量）、乙烯其它指标气体。国外有的煤矿采用烯炔比（乙烯和乙炔（C2H2）之比）和链烷比（C2H6/CH4)来预测煤的自热与自燃。第五节开采技术防火措施1矿井自燃火源的分布规律采空区。（采空区火灾占50％以上）煤柱。巷道顶煤。断层和地质构造附近。第五节开采技术防火措施2开拓开采技术防火措施提高回采率。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。使流向可燃物质的漏风，在数量上限制在不燃风量之下，在时间上限制在自燃发火期以内。一、要求第五节开采技术防火措施2开拓开采技术防火措施合理地进行巷道布置；选择合理的采煤方法和先进的回采工艺，提高回采率，加快回采进度；选择合理的的通风系统；坚持自上而下的开采顺序；合理确定近距离相邻煤层和厚煤层分层同采时两工作面之间的错距，防止上、下之间采空区连通。二、主要技术措施第六节灌浆与阻化剂防灭火1灌浆防火充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，减小了煤与氧的接触和反应面；浆水浸润煤体，增加煤的外在水份，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。一、灌浆防灭火的机理灌浆就是把粘土、粉碎的页岩、电厂飞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。第六节灌浆与阻化剂防灭火1灌浆防火二、灌浆系统1）制浆浆液性能浓度适当、渗透能力强浆材的选取（1）材质：不含或少含可燃和自燃物质；不含催化物质；粒度一般不大于2mm；（2）来源：丰富；（3）成本：价格低廉。制浆工艺（1）水力取土自然成浆（2）人工或机械取土机械制浆灌浆系统由制浆、输浆和灌浆三部分组成。第六节灌浆与阻化剂防灭火1灌浆防火2）输浆动力：静压输送、加压输送输浆倍线：输浆管路阻力与压力之间关系，用N表示。静压输送时：N＝L/H加压输送时：N＝L/(H+h)

输浆被线在3~8为宜。管道管径以控制浆液不沉淀，此时的速度为临界流速。第六节灌浆与阻化剂防灭火1灌浆防火3）灌浆钻孔灌浆在煤层底板的集中运输或回风巷道或专门开掘的灌浆巷道内，每隔一定距离（10～15m）向采空区打钻灌浆埋管灌浆工作面洒浆综采工作面插管灌浆第六节灌浆与阻化剂防灭火2阻化剂防灭火增加煤在低温时的化学惰性，或提高煤氧化的活化能；形成液膜包围煤块和煤的表面裂隙面；充填煤柱内部裂隙；增加煤体的蓄水能力；水分蒸发吸热降温。实质是降低煤在低温时的氧化速度，延长煤的自然发火期。一、作用机理在化学上，凡是能减小化学反应速度的物质皆称为阻化剂。第六节灌浆与阻化剂防灭火2阻化率

E=100(A-B)/A，%阻化率越大，说明阻化剂对煤氧化的阻止作用越大。阻化剂的阻化寿命阻化剂喷洒至煤体表面后，从开始生效至失效所经过的时间叫阻化剂寿命，单位为月。二、阻化剂的评价指标阻化剂防灭火τ

=E/V第六节灌浆与阻化剂防灭火2三、阻化剂选择阻化剂防灭火四、阻化剂防火工艺方法煤矿用阻化剂：氯化钙、氯化镁、氯化铵以及水玻璃以及工业废液等。表面喷洒用钻孔向煤体压注利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂第七节均压防灭火1特性（1）风窗上风侧风流压能增加，下风侧风流压能降低；（2）因风量减小，风窗前后风路上的压力坡度线实质：增阻减风，改变调压风路上的压力分布，达到调压目的。前提条件：以本风路风量可减少为条件。调节风窗调压的原理利用调压设施，降低漏风压差，减小漏风，预防与控制自燃。第七节均压防灭火2特性1）风机的上风侧(AF段)风流的压能降低，下风侧(FB段)风流的压能增加；2）因风路上风量增加，故其压力坡度线变陡；I分支压力坡度线的坡度变缓。前提条件：以本风路风量可减少为条件。风机调压的原理ABIIIABFIIa’b’cdbafL1OE第七节均压防灭火3风窗－风机增压调节

是指使两调压装置中间的风路上风流的压能增加。增压调节又可分为风量不变和减少两种。风窗-风机联合调压的原理ABCDbaL1OEHhwcdd’c’ABCDa’L1OEbaHcd’c’db’第八节惰气防灭火1氮气防灭火惰气系指不可燃气体或窒息性气体。主要包括：氮气、二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气等。注入采空区后具有降低氧浓度的作用；液氮灭火还具有冷却降温作用；在封闭火区的过程中，氮气注入火区后，兼有抑爆作用。氮气灭火的作用：深冷空分法；碳分子筛变压吸附法；膜分离法。氮气制取：

分离空气要求：氮气浓度>97%第八节惰气防灭火1氮气防灭火注氮方式：

连续式非连续式(出现高温后再注)混合注氮置换注氮第八节惰气防灭火2CO2防灭火特点：1）惰化速度快；2）降温效果明显；3）抑爆效果明显；4）灌注流量大；来源：大型化工厂第一次注20t第二次注20t第三次注20t山西潞安温庄煤矿第九节矿井火灾处理与控制1灭火原理冷却，把燃烧物质的温度降低到燃点以下。隔离和窒熄，使燃烧反应体系与环境隔离，抑制参加反应的物质。稀释，降低参加反应物(液、气体）的浓度。中断链反应。第十节矿井火灾处理与控制2直接灭火采用灭火剂或挖除火源等方法把火直接扑灭成为直接灭火。一、灭火剂水泡沫干粉二氧化碳四氯化碳卤代烷惰气砂子岩粉第十节矿井火灾处理与控制2直接灭火二、消除可燃物三、凝胶处理高温点和自燃火源四、灌浆灭火清除可燃