火灾防治讲座

关于火灾防治讲座第1页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第一部分特大瓦斯爆炸、火灾事故回顾及教训第2页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三一、郑州煤业集团大平煤矿

“10.20”特大型煤与瓦斯突出引发

特别重大瓦斯爆炸事故2004年10月20日，河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司(简称郑煤集团公司)大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。第3页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2、事故调查情况煤与瓦斯突出事故简况

2004年10月20日22时09分，

21轨道下山岩石掘进工作面（距地表垂深612m）发生特大型延期性煤与瓦斯突出。

第4页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第5页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三22时09分12秒～22时12分26秒瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示22时31分31秒~22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m322时32分16秒~22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.第6页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第7页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第8页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

瓦斯爆炸事故简况：

2004年10月20日22时40分，

在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大巷内，架线电机车取电弓与架线的电火花引发瓦斯爆炸。

瓦斯爆炸波及范围矿井西翼进风系统，13、15、11、21四个采区和矿井西翼回风系统。第9页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示第10页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第11页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三二、陈家山矿瓦斯爆炸事故

2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，随之安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出。四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、安子沟回风系统等，死亡166人，受伤45人。

2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又发生4次爆炸，没有再造成人员伤亡。

第12页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2事故发生经过

2004年11月23日10:20～10:30

415上隅角起爆松动顶煤，上隅角采空区发生瓦斯爆燃，83#～89#架后溜槽处发现明火，并有大量青烟。

2004年11月24日415上隅角再次发生瓦斯爆燃，53#支架出现明火；采取注氮、注浆、注凝胶，只割煤不放顶煤，加快推进速度。2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出；事故死亡166人，受伤45人。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53相继发生4次爆炸，没有造成人员伤亡。

第13页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三415面爆源点415运顺415回风巷415高位巷1号联络巷四总回四皮下四轨下415灌浆巷415工作面注水、注浆、注凝胶

24日16时起加快工作面的推进度,事故发生前推进27m。28日7时06分,下隅角尾梁后部强制放顶放炮引起瓦斯爆炸.24日12时10

分,上隅角再次爆燃。23日10时40分,上隅角放炮引起爆燃23日10时50分,85架附近发现明火。

24日12时14分53号尾梁着火,经洒水火灭。

工作面推进第14页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三煤矿重大灾害虚拟现实重现系统

基于VC++和Vega平台，建立显示各种灾害的发生、发展和救灾过程的虚拟现实系统，为防治措施的合理性检验，救灾决策、事故场景重现，事故原因和性质分析汇报以及安全培训提供有力的显示工具。巷道火灾(视点在巷道内)巷道火灾(视点在巷道外)第15页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三陈家山煤矿特别重大瓦斯爆炸事故经过上隅角放炮引起瓦斯爆燃上隅角瓦斯爆燃引起明火人员救灾下隅角瓦斯爆炸第16页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三虚拟现实系统需借助专用软件显示三维动态灾变过程，因展示条件所限，本图仅以二维静态图形显示虚拟现实场景，虽然显示效果差，但也较清楚地显示出下隅角瓦斯爆炸的原因。所开发的虚拟现实系统能真实显示三维动态灾变过程，为事故调查和分析提供了有力的分析工具。

爆炸性气体混合带采空区冒落带1号联络巷交叉口瓦斯流煤层炮眼新鲜风下工隅作角面陈家山煤矿特别重大瓦斯爆炸事故原因分析图第17页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三5.教训及建议

1.在工作面上、下隅角爆破落顶极易引燃、引爆采空区瓦斯，建议严禁在上、下隅角爆破落顶。2.实现一矿一面集约化生产的矿井，生产、人员非常集中，发生事故造成重大伤亡。建议矿井实行安全合理集中生产。3.专用排瓦斯巷是在通风、瓦斯抽放等措施全力实施前提下所采取的避免回风巷瓦斯超限的辅助措施，且易自燃煤层不得采用专用排瓦斯巷。专用排瓦斯巷分段掺入新风，降低瓦斯浓度至2.5%以内，但专用排瓦斯巷与采空区相联，未掺新风段瓦斯仍可能处于爆炸限内，致使专用排瓦斯巷成为重要危险源，巷道内尽管要求瓦斯浓度控制在2.5%以内，但实际上出现瓦斯浓度超限现象时有发生，控制难度较大，且一旦发生事故，2.5%以内的瓦斯在强点火能量条件下也可能引起爆炸，尤其在有油气和高浓度煤尘混入的条件下。应予以禁止。

第18页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三4．高瓦斯矿井放顶煤集约化生产的高可靠性安全保障技术不配套，不能满足高效集约化生产的要求。建议政府和企业加大科研投入研究新技术，建议高瓦斯突出矿井应根据自身条件选择合理的开拓布局和产能，切忌无条件追求高产高效和集约化开采。5．玻璃钢抽放管抗冲击能力不能抵抗爆炸波的冲击，致使爆炸时抽放管炸碎，管内大量高浓度瓦斯涌出，加剧了爆炸威力。建议尽可能不采用玻璃钢抽放管。6、采用预裂爆破措施有利于顶煤和顶板及时垮落，但作为煤、气、油共生的高瓦斯矿井应特别注意防治预裂爆破、特别是采空区附近预裂爆破诱发瓦斯与煤尘爆炸。建议进一步完善爆破设计并健全安全施工的监督体制。

第19页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三7、采煤工作面中部布置联络巷不利于通风系统稳定和瓦斯管理，建议予以禁止。8、矿井应实现安全监控与生产调度的联合开发，实现联网。9、建议研究开发矿井应急救援系统的可视化、数字化平台。10、建议企业加强提高矿井抽放瓦斯浓度的技术研究。11、建议企业加强高瓦斯易自燃厚煤层开采及相关安全技术的研究。

第20页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三三、孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故2005年2月14日孙家湾煤矿海州立井发生特别重大瓦斯爆炸事故，死亡214人,受伤30人，其中重伤8人。该事故为40年来最大的煤矿事故第21页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三孙家湾煤矿瓦斯异常涌出与瓦斯爆炸时间序列示意图14时55分盲斜下山瓦斯浓度达4%。2%的积聚瓦斯于14时49分排出。配电点处14时53分瓦斯浓度达8%。15时01分发生瓦斯爆炸。爆炸前,瓦斯浓度0.2%。爆炸前，瓦斯浓度0.2%。瓦斯浓度达2.7%。14时49分38秒冲击地压发生；14时50分至14时52分瓦斯浓度由1.29%升至4%以上。第22页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三(十)、结论事故类别：瓦斯爆炸事故时间：2005年2月14日15时01分爆源点：-500m水平3316架子道内，距专用回风 道8m的配电点处；瓦斯来源：3316外风道因冲击地压造成的异常涌出 的大量高浓度瓦斯与3316风道停工掘 进工作面积聚的瓦斯排出混合；引爆火源：3316架子道内，距专用回风道8m的配电 点处，带电检修ZBZ-4.0M127V型照明 信号综合装置，接线腔内产生电火花。

第23页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三四、贵州水城木冲沟矿瓦斯爆炸事故2000年9月27日20时38分，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生瓦斯爆炸事故。事故波及除+1800水平大巷以外的所有井下地点。井下作业的224名矿工中，160人遇难，11人重伤，83人生还。水城矿务局木冲沟煤矿位于贵州省六盘水市境内。井田走向长8km，倾斜宽为0.9-1.9km，面积约12.65km2。矿井可采储量9946万吨，设计年生产能力90万吨，服务年限为79年。1974年投入生产。该矿为高瓦斯突出矿井，相对瓦斯涌出量为19.9m3/t。木冲沟矿事故（循环风＋违规排瓦斯＋打开矿灯）第24页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三局部风机停风积存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯

循环风新鲜风不够四台局部风机用，产生循环风,高浓度瓦斯回流，遇拆卸矿灯的火源引起爆炸。木冲沟矿因循环风引起瓦斯爆炸示意图第25页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三五、宁夏白笈沟煤矿火灾、爆炸灾害事故教训开拓布置、采掘计划不遵循“合理通风规律”所致第26页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第27页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三救灾工作的体会（1）灾害发生初期冒险比灾害发展期冒险小，易控制，但救灾指挥和救灾人员初期更谨慎。（2）救灾往往要冒险，为避免大灾害应担小风险，两害相遇取其轻。救灾决策注意措施的利弊比较。由于多种条件未知，只能在已知分析后，选择相对最优的方案，注意任何方案均有不利影响。（3）通风系统复杂，封闭困难，防爆密闭多，地面漏风大，不能形成窒息性环境，救灾危险、困难。（4）火灾气体和沼气引起爆炸，无瓦斯火区也可能爆炸。第28页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三5）现场救灾指挥决策十分重要，应考虑细致A、瓦斯抽放管络处理B、风向变化，瓦斯降低的危险性C、井下救灾基地设置的重要性D、防爆密闭备料的困难E、相关火区影响区域密闭的加固（二横川爆炸）F、井下向指挥部汇报的真实性,保障制度、措施G、救护队工程质量的监督H、工程质量的保障，防爆密闭顶部，缓冲和加固，砌碹拆掏槽I、沙包一定用麻袋，不用编织袋第29页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三六、技术层面的事故反思为什么当前现代化国有重点矿会发生这样大的灾害？集约化生产＋开采强度增大与未实现高可靠性安全保障的矛盾高可靠性安全保障1）传统意义上的安全防范（正常状态的重大隐患）2）异常状况对“安全状态”的改变3）应急救援能力弱，未能斩断原发性灾害向继发性灾害转化的致灾链冲击地压特大瓦斯爆炸，与大平矿事故类似。

第30页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1、瓦斯源：冲击地压治理、瓦斯异常涌出源控制措施失效：（延伸到突出、爆炸及其破坏影响、采空区、盲巷违规排放、与小煤矿相通的瓦斯异常涌出源控制）；反思各矿出现瓦斯异常涌出能否避免成灾。第31页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2、瓦斯异常涌出信息的及时获取、诊断和快速响应失效高浓度瓦斯充满千米巷道达近十分钟未能发现和采取措施；监测监控失效——不仅是否设置系统，必须注意系统功能的发挥及应用可靠性；（1）瓦斯异常信息的获取（井下便携式仪器的重要作用、监测点的布置、井上异常信息的处理）；（2）瓦斯异常信息的快速响应（报警、断电、异地断电)；（3）监测信息的及时诊断（怀疑误报、井下、井上信息的处理程序)。（4）调度室的及时反应（落实或决策）第32页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3、火源：带电检修（多次引起特大瓦斯爆炸事故的违规行为）－－2004年4月1日后，与外包工队没有续签合同，非法使用外包工队，且以包代管。4、灾害扩大化（1）通风系统的合理性－－“以风定产”（开采与掘进接替紧张、为节省巷道所致）。①下山剃头工作面；②331采区无专用回风巷道；③由上阶段工作面运输巷道中部开下阶段回 风巷。（2）人员密集，劳动组织混乱。第33页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三5设备采购

（1）“ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置”样机正在进行电气性能检验，防爆性能尚未检验，不可能取得该产品的安全标志许可证。（2）该事故开关名牌标注的防爆合格证号在CMExC后无编号；安全标志“MA”号（20034172）经网上查询为非该开关型号。第34页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三总结瓦斯爆炸事故的致因瓦斯源火源冲击地压通风不良突出采空区瓦斯火灾生成气体排出盲巷瓦斯与瓦斯积聚小窑相通高浓度瓦斯的发现和控制监测系统瓦检员井下八种人

断电（传感器位置）摩擦撞击、电气设备失爆放炮、火灾带电检修第35页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第二部分、对煤矿重大灾害防治的几点认识第36页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三一、近一年多以来，是1960年以来煤矿特别重大事故的第二个高发期1、2004.10.22郑州大平矿难死亡148人（突出引起进风区瓦斯爆炸）；2、2004.11.27铜川陈家山矿难死亡166人（下隅角强制放顶瓦斯爆炸）；3、2005.2.14阜新孙家湾矿难死亡214人（冲击地压引起原低瓦斯风道瓦斯爆炸）；4、2005.7.4梅州大兴水灾死亡123人5、2005.11.27七台河东风矿难死亡171人（煤仓放炮引起煤尘爆炸）；6、2005.12.7唐山刘家屯矿难死亡108人。第37页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三特别关注矿井突发事件诱发重大灾害事故

上述特别重大事故，显示一个共同规律：大部分事故并非发生在传统意义上的高瓦斯区域，而往往发生在正常状况下是“安全的”，但是由于突发事件的出现，如瓦斯异常涌出，使得原来的“安全”区域转变为存在重大隐患的危险区域，然而这种动态变化未能为职工所发现，基于侥幸心理，违章作业，导致特别重大事故的发生。第38页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第39页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

结论：1、低瓦斯矿井（区域）瓦斯超限概率低，但出现点燃源的概率比高瓦斯矿井高。所以，低瓦斯矿井（区域）与高瓦斯矿井发生瓦斯爆炸的概率在同一数量级，即概率相近；2、由于高瓦斯矿井发生瓦斯突发事件，影响其进风区（低瓦斯区域）的概率要比低瓦斯矿井发生瓦斯异常高，而两者在火花控制措施相近，所以，因瓦斯异常，高瓦斯矿井的低瓦斯区域发生瓦斯爆炸的概率比低瓦斯矿井高；第40页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3、发生瓦斯突发事件后，其瓦斯超限的概率基本上都接近于100%，但是由于低瓦斯矿井在火花控制方面要远远不如高瓦斯矿井，所以低瓦斯矿井（区域）发生瓦斯爆炸事故的概率要远高于高瓦斯矿井（区域）；4、突发事件使高瓦斯矿井发生瓦斯爆炸事故的概率提高许多，使低瓦斯矿井发生瓦斯爆炸事故的概率提高更多。从上面的例子中，可以看到，发生突发事件，使高瓦斯矿井（区域）发生瓦斯爆炸事故的概率提高，使低瓦斯矿井（区域）发生瓦斯爆炸的概率提高更大。第41页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三大部分煤矿重大事故未发生在高危险区域，说明多年来的煤矿安全工作发挥了重要的效果。但特别重大事故的多次发生，说明在新生产形势下出现了亟待解决的出现新的矛盾，即高度集中化、高强度生产与高可靠性安全保障的矛盾。现在，安全技术管理，重点放在高瓦斯区域、存在重大危险源的区域，这无疑是正确的；但忽视了异常条件下“安全”区域会变为“危险”区域的动态变化，而且因为人们往往麻痹，更容易违章，容易忽视如何及时发现和采取应对措施，其致灾可能性更大。第42页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三因此，需要适应煤矿高度集中化生产的发展趋势，为其提供高可靠性安全保障，高可靠性安全保障不仅包括人们熟知的原发性灾害的防治，含高瓦斯区域的重点防治，而且包括人们容易忽视的“安全”区域转化为“危险”区域的动态致灾可能性的预警和防治，以及原发性灾害转变为更大的继发性灾害的预防和防治。第43页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三二、通风—火灾－瓦斯爆炸的关联性漏风＋煤氧化－自燃＋供氧－爆炸供风＋火源－外因火灾＋瓦斯－爆炸瓦斯灾害防治的12字方针先抽后采、以风定产、监测监控第44页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三矿井通风管理的核心—以风定产，（一）“以风定产的两个主要内容”：

1、以矿井及采煤面实际风量来核定产量变化。风量不足的原因：矿井生产条件变化（瓦斯涌出量预测值偏低）。矿井产量发生变化。

2、具备合理的通风方式和通风系统。

“以风定产”的三个层次采掘工作面按需配备足够风量采区具备合理的通风系统矿井具备合理的通风方式和通风系统第45页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三（二）“以风定产”

—处理好生产与通风的关系遵循两原则

“通风为生产服务”的原则。

“生产（含开拓、采掘设计、布置）必须服从合理通风规律”的原则。不遵循“合理通风”的规律为瓦斯爆炸、火灾灾害的发生和救灾带来很大的隐患。第46页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三三、应急救援预案和事故预防和处理计划我国煤矿重大事故频发，在事故应急决策和救援中，面对比西方发达国家更为复杂、危险和严重的局面。

煤矿重大事故应急救援具有时间紧迫性、决策依据信息模糊性、灾变状态动态复杂性的特点，因此，应急救援决策与救灾比面对正常生产状态的事故防治更为复杂而艰巨，需要更强的技术装备支持。应急救援预案与事故预防和处理计划的关系第47页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.1应急救援预案和灾害预防处理计划的编制我国绝大多数矿井虽然制定了矿井应急救援预案和灾害预防处理计划，但都存在针对性不强、内容不具体、不具备可操作性的缺点。无法对重大事故应急救援决策提供技术支持和参考。灾害应急救援预案未能考虑应急救援演练，事故预防处理计划未能考虑火灾与爆炸等重大灾害相互转化以及瓦斯异常涌出等突发事件的防治。制定具体、可操作性强的应急救援预案，可以提前以充裕的时间分析对比各种救灾方案的可靠性和可操作性，可以通过安全教育培训使职工实施救灾、自救、控风、撤人等各项措施，从而，有助于救灾决策的实施。否则，事故发生后，开关风门等救灾控风措施将无人实施。第48页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.2重大灾害破坏效应及其影响的动态模拟距100号节点800米发生火灾5分钟到达抽排泵站11分钟到达

潘三西二运输巷火灾控风前烟流迅速威胁到抽排泵站、1782（1）工作面、采区下部变电所和1481（3）工作面等工作地点。打开风门潘三西二运输巷火灾控风后

烟流直接进入回风巷道，不再威胁工作地点，为人员的撤退及继发性灾害控制提供支持。

用MFIRE软件对火灾、爆炸、突出等事故进行动态模拟，定量分析灾害威胁范围及可能的继发性灾害，为灾害预防与处理计划及救灾决策提供技术支持，发挥控制原发性灾害、避免继发性灾害的作用。第49页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.3灾害应急救援预案和事故预防处理计划的三大作用：（1）提高事故防治水平；（2）减少原发性灾害的损失；（3）减少或避免继发性灾害的损失。重大事故的应急响应的三阶段：（1）事故发生的第一时间（几十分钟）（2）事故发生后的1～2天（3）领导和专家到达现场后大部分煤炭企业负责人和安全管理人员缺乏特别重大事故应急救援技术和经验，需提高应急救援相关管理、技术和经验水平。第50页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三四、矿井突发灾害的快速响应

1.矿井突发灾害的性质的快速诊断大平矿事故、孙家湾矿事故

1)监测监控信息分析

2)井下灾情的了解和汇报

3)应急处理计划的合理性、可操作性

4)安全培训的配合

2.矿井突发灾害的快速、正确决策和实施

1)灾害的转换规律和技术支持

2)继发性灾害的防治

3)调度室人员素质的提高第51页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三五、事故发生的小概率事件特征百次违章可能不发生一次大事故人的本性－以最少的付出获得最大的收益违章→直接经济效益＋省能心理→产生侥幸心理、继续违章→产生大事故严肃处理事故还不够必须严肃处理违章－关口前移、预防为主越是“安全”的地方越需小心第52页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三煤矿安全双保护层（隐患的叠加—事故）控制火源侥幸心理－－安全生产的大敌安全控制瓦斯安全安全控制瓦斯第53页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三六、实现矿井本质安全的可行性分析

防止人为失误出现事故

1）多重防护（双保险）双风机双电源，采区专用回风巷瓦检员＋传感器＋八种人＋三人连锁

2）有限安全系统每一环节实现矿井本质安全成本大

3）重点控制控制重大隐患，注意自认为“安全”的重大隐患

4）把握本质安全与投资成本间的平衡通过教育培训减少人为失误，矛盾:初期（人为失误多，本质安全投资大，但资金不足）；后期（人为失误少，致使本质安全投资可减少或提高安全性，资金足）。第54页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第三部分煤矿重大灾害救灾技术第55页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三序：领导干部的知识结构要求专业战略文化制度人际低职级

高第56页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三陈家山煤矿瓦斯爆炸事故救灾

瓦斯爆炸事故发生后，灾区氧气浓度5%，准备火区封闭、灌浆；为便于救护队工作，恢复通风系统，封闭后注惰气发生4次瓦斯爆炸。需考虑两点：

1.窒息性环境与爆炸性环境的矛盾；

2.注惰等救灾行为的危险性分析。第57页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三一、注氮期防治引发事故1.1、注氮引起瓦斯爆炸铜川陈家山煤矿事故,注氮发生瓦斯爆炸.火区封闭后,可燃气体层可能成层分布,呈层流状态.惰气注入的活塞作用,致使火区通风系统变化，推动可燃气体层流入火源,引起爆炸.应促进惰气与火区大气的迅速混合救护人员撤退第58页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1.2、注氮的其他危险(A)惰气的窒息作用和毒性CO2微毒,7~10%失去知觉O2浓度下降活塞作用可能促使热分解产物涌向取样点,浓度暂时增加,有矿工生还可能,不应注惰.(B)注惰对通风的干扰惰气注入,引起风量减少,风流停滞,风流反向,增加流入火源的可能.(C)惰气泄漏CO2从火区的泄漏的窒息作用,发生炉煤气.第59页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1.3、火区环境条件与爆炸可能性的关系(1)火区火势大有利因素:耗氧量大,上风侧及火源燃料消耗迅速,O2下降迅速,O2危险期缩短.不利因素:燃料充足时,下风侧温度高,可燃气体多,火风压大,易造成风流紊乱,逆流进入火源可能性大.(2)火区范围大有利因素:封闭灭火作业较安全,爆炸易缓冲.不利因素:O2下降慢,O2危险期长,不易熄灭,易风流紊乱.(3)火区漏风大(4)火区瓦斯涌出率第60页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三二、正负压通风对自燃严重（或漏风大）矿井的影响负压通风→回风道CO浓度高、易发现正压通风→不易发现、易造成突发性火灾均压通风的应用第61页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三三、火灾的预警和火区状态的分析

－－－火灾指标气体3.1煤类火灾气体产生顺序：（1）烯烃和炔烃类气体tCO→H2→C2H4(乙烯)→C3H6(丙烯)→C2H2(乙炔)

60.00050000120.0265.001000

190.65.012.004.00302501.95.008.01.0040第62页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

(2)不同温度烷烃类气体浓度和相对比例的关系第63页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.2煤自燃熄灭程度的标志性气体：（1）、一氧化碳、乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）、乙炔(C2H2)浓度下降；（2）、煤温较高（150以上）乙炔趋于消失；煤温下降（90以上）乙烯、丙烯趋于消失；上述气体浓度下降呈线性变化性质，变化速率较高（3）、CO浓度下降呈指数变化性质，将保持较长时间才绝迹

第64页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.3减少单一co浓度值判断火区状态的误差浓度差值法—排除环境因素影响

CO200ppm↑220ppm220-200=20 ↓ ↓ 150+50150+7070-50=20浓度比值法—减少风量因素影响。CO200ppm↑风量增10倍20ppmΔO210%风量增10倍1% 第65页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三四、气体浓度的影响1.氧气浓度低对气体浓度测定准确性的影响：氧气浓度太低，便携式电子(光学）检测仪表误差大，氧气浓度需大于17％。第66页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2.CO的毒性

1).特性：CO＋血红蛋白－－－碳氧血红蛋白结合易－－比与o2容易240倍分解慢－－在大气中减少50%需4h

在高压氧仓减少50%需30~40Min

2).危害：引起肺部感染－－呕吐物进入支气管、肺部注意：co中毒宜侧放，引起严重脑缺氧－－脑水肿（2~4h）第67页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.CO对灭火人员身体状况的影响第68页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三五、矿井外因火灾燃烧特性1、*富燃料燃烧和富氧燃烧(p14)第69页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第70页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三*高温(1000℃)、大量高温气体流向下风侧*形成再生火源（跳蛙现象）*产生爆炸隐患*引起风流紊乱(逆转、形成爆炸预混气体)2、富燃料火灾的危险、燃烧条件及控制控制富燃料火灾条件危险液体燃料、量大、供氧不足（停、减风，巷塌）、空气预热温度高、断面小*减少火势：及时灭火、下风侧洒水*一般不能停风、减风，特别是忽然停、减风*条件许可时注惰气第71页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3、为什么富燃料燃烧引起再生火源和爆炸?第72页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三*火风压--节流作用和上浮作用（定义）*低、微风的火源--烟流逆向蔓延*火源的顺风蔓延：井下风速下，火源蔓延速度与风速成正比4.1煤吸附氧气的能力—启封火区复燃*煤→常温吸附氧*封闭火区→大气和煤堆内氧浓度→阴燃现象4.2矿井火灾燃烧蔓延特征第73页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1500100IDLH（立即威胁生命）40025STEL（短期）505TLV（8小时无危害）COppmHClppm4.3*输送机胶带燃烧特性及产物-特殊危险性(p57)传感器选择（p60）燃烧三阶段煤升温出现冒烟燃烧煤与胶带混合燃烧阶段煤明火燃烧初期阶段必须及时报警*危险性大燃烧初期，HCl比CO更早出现HCl比CO的毒性大10倍以上胶带火灾常发生在进风区第74页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三5.火灾风流紊乱现象(p30)

不可压缩风流与稳定风流（p29）风流逆转浮力＋节流>机械风压，巷道全断面风流反向风流逆退浮力＋节流→巷道纵横断面温度和压力差。新风顺风向从巷底流入，热烟流沿巷顶流出。风流滚退由节流、温度和压力差引起第75页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三浮力作用方向朝上；节流作用与风流流向相反，一般情况下，节流作用比浮力作用小得多。浮力作用节流作用机械风压上山浮力作用节流作用机械风压下山（1）风向浮力作用节流作用机械风压下山（2）风向六、上、下山火灾风流逆转情况不同第76页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三上山火灾—风流逆转后风向一般不变第77页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三下山中小火灾—风流逆转后风向变化频繁第78页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三火势大的下山火灾—风流逆转后风向较稳定火源位置对下山风流方向影响第79页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三七、矿井反风

为防止灾害扩大和抢救人员的需要而采取的迅速倒转风流方向的措施矿井反风注意事项遵守《煤矿安全规程》规定。反风演习应注意井下各区域的供风量变化、瓦斯浓度以及对火区和采空区气体的影响。注意反风后影响区域人员的通讯联系和撤退。平常对井下人员进行反风知识的教育。反风-撤人-侦察-直接灭火的正确顺序第80页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三八、传感器预警的有效性分析传感器响应时间：（扩散＋无焰燃烧）热感式传感器系统报警：30s＋（1－30s）＋（1－2s）传感器直接报警：30s红外式传感器《10s有效性取决于异常事件发生前的预兆第81页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三九、矿井火灾风流模拟与控制技术经验和定性分析的救灾技术为何难以发展？9.1概述控制风流流向，撤人救灾矿井火灾救灾决策的难点了解火灾时期风流状态变化风流动态模拟技术风流动态控制技术无法准确了解火灾状态—人的能力有限(人机工程学）计算机技术与定性分析技术的比较定性分析技术较简单,但现场人员须全面了解才能应用,实际应用难度大计算机模拟技术尽管复杂,但现场人员仅需知道如何编制输入文件和分析输出文件,反而容易掌握第82页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三9.2风流动态模拟技术风流稳态模拟→日常通风管理风流动态模拟→灾变通风管理计算机模拟→各巷道风流动态变化→了解矿井火灾时期井下状况作用实时救灾决策了解火灾对风流的影响预先分析某特定火灾下风流状态、制定火灾防治措施校验控风措施的有效性帮助确定火源位置有助于事故分析第83页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三9.3风流动态控制技术作用：控制风流流向，保护人员撤退和救灾路线定量与定性综合分析方法风流动态模拟技术→了解设定火灾风流变化经验及定性分析技术→确定各风流控制方案再次应用风流动态模拟技术→检验各控风方案有效性确定优选方案，与设定火灾组合，输入计算机重复前面四项，分析井下各易发火区，输入计算机矿井火灾时期，选择相近已模拟火灾作为决策参考第84页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三十、高温、高压对瓦斯爆炸限的影响美国矿业局两高温高压瓦斯对爆炸影响计算式近似，（1）式中：P为煤层气压力，atm；L上为1个大气压（0.1Mpa）时的爆炸上限。（2）式中：P为煤层气压力，MPa。以上两式计算结果与其他计算结果或表列数据比较，属于确定值较高一类，即安全系数较大一类。基于美国矿业局大量实验验证，并从安全性考虑，以美国矿业局计算公式为依据。取进气压力为1MPa，代入式（1）温度影响校正：设进气温度200℃1+0.000721×（200-25）=1.126.因此第85页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三十一、瓦斯爆炸的重要参数11.1瓦斯爆炸的能量

来源于瓦斯与氧的燃烧反应，瓦斯爆炸的化学反应过程

CH4+2O2=CO2+2H20+882.6KJ/mol

在氧气不足的情况下：

CH4+O2=CO+H2+H20瓦斯完全燃烧放出的热是882.6/16=55MJ/kg，普通炸药的爆炸热为5MJ/kg;第86页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三但是，瓦斯和炸药的能量密度却差别很大。典型梯恩梯炸药的密度为1600kg/m3，能量密度为1600*5=8000(MJ/m3)。浓度为9.51%的瓦斯空气混合气体，瓦斯密度为0.68kg/m3，能量密度为0.68*55=37.4(MJ/m3)，只有炸药的0.5%;1M3瓦斯爆炸相当于7.5kg炸药爆炸放出的热量。对于井下巷道半封闭系统，能量释放率一般可达50％－70%。第87页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

11.2

爆炸源能量释放速率燃烧速度是可燃气体燃烧锋面向未燃区域扩展的速度，可以衡量爆炸能量释放的速率。瓦斯空气混合气体的层流燃烧速度约为0.5m/s，发生在井下的爆炸绝大多数属于爆燃，据已有的实验测定结果燃烧速度不超过150m/s。爆炸火焰传播的速度是相对于某固定位置火焰锋面的速度，实验中比较容易测量，也常用来表征爆炸反应的快慢。典型梯恩梯炸药的爆轰速度为6900m/s，而实验获得的井下瓦斯爆炸最大火焰传播速度为1500m/s，通常的值都在100m/s－400m/s之间。由此可见，瓦斯爆炸能量的释放速率比炸药爆炸要小的多。第88页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

11.3爆炸产生冲击波的压力静压和冲击动压。静压在所有方向上的作用力相等，由高温气体膨胀和沿巷道流动产生，并推动冲击波面的前进。动压是冲击波作用使波面经过的局部区域空气高速流动产生的，具有方向性。静压主要会破坏联络巷道的密闭或风门，动压摧毁巷道的障碍物并在巷道转弯造成强烈的破坏。爆炸产生的最大静压就是实验室中使用封闭球体测定的定容爆炸压力，10.1%的瓦斯空气混合气体测定得到的定容爆炸压力大约为7－8atm。第89页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1952年在