第十章矿井火灾

矿山平安技术

第四章

工业火灾机理与预防

火灾——繁重的话题火灾是要挟企业、公共平安，危害人们生命财富的艰苦灾祸之一，是全世界面临的一个共同的灾难性问题。它给人类社会呵斥过不少生命、财富的严重损失。随着社会消费力的开展，社会财富日益添加，火灾损失上升及火灾危害范围呈不断扩展的趋势。1.火灾事故危害与案例2.火灾事故统计3.火灾事故分类一

火灾事故1.火灾事故危害与案例火灾事故案例火灾危害方式新疆克拉玛依友谊馆火灾事故事故概況1994年12月8日16时20分，舞台上方7号光柱灯烤燃纱幕，引起大幕起火，一分钟后电线短路，灯光熄灭，剧厅内易燃资料熄灭产生大量有毒有害气体，致使众人被烧或窒息。796人，共死亡325人，其中小学生288人，其它37人，受伤住院130人。中石化茂名公司乙烯廠火災事故事故概況97年6月3日18:32茂名石化外電網蒙受強雷擊呵斥瞬間停電，引起茂名乙烯2號裂解等一系列裝置停電跳車。随后2號裂解裝置2號爐出口管線著火。經過緊急處理，火勢在7:50遭到控制。事故未呵斥人員傷亡。黄岛油库老罐区火灾事故事故概況1989年8月12日9时55分，黄岛油库老罐区，2.3万m35号油罐蒙受雷击后引爆油气爆炸起火，大火熄灭5天，烧掉原油4万m3，工厂和设备烧毁，直接经济损失达3540万元。10辆消防车被烧毁，19人牺牲，100多人受伤。黑龙江富华煤矿火灾事故事故概況2021年９月２０日３时３０分，黑龙江富华煤矿发生煤炭自然发火灾事故，从矿进风井第四联络巷煤层自燃引发火灾事故。火灾时CO和瓦斯浓度很大，温度到达３０℃。３１人被困，１2人遇救，19人遇难。火灾危害方式1.产生有毒气体〔CO、CO2〕〔95%〕2.缺氧窒息3.高温烧伤2.火灾事故统计各行业火灾事故概略煤矿火灾事故及缘由化工：石化消费/储存/加工矿山：煤矿、高硫矿山建筑：建筑施工与临建工程电力：火、水与核电厂/电网公共场所：商场/市场/文娱Contents火灾频发高危行业2006年全国各类伤亡事故统计

国家平安消费监视管理局纵火为刑事案，不包括在火灾事故中大型公共场所与全国特大火灾比例美国2007年火灾事故统计

家庭火灾事故达80％，火灾事故损失超越146亿美圆

2005年全国煤矿事故统计矿山火灾事故频发缘由消费环境复杂通风系统复杂易燃、易爆物多3.火灾事故分类火灾事故分类事故级别划分ClicktoeditMastertitlestyle自然火灾人为火灾火灾事故特大火灾艰苦火灾普通火灾内因火灾外因火灾自然与人为火灾自然火灾外因或内因引起的火灾：责任事故不可抗拒事故人为火灾人为纵火引起的火灾〔刑事〕：有意无意外因火灾〔外源火灾〕定义：由于外来热源〔明火、放炮、瓦斯煤尘爆炸、机电发热、摩擦、电流短路〕呵斥的火灾。特点：发生开展速度快，容易呵斥艰苦事故〔>90%〕，熄灭在外表，容易扑救。内因火灾〔自燃火灾〕定义：可燃物本身发生物理化学变化，逐渐聚积热量而导致的火灾。特点：发生开展有一个过程，有预兆，易发现，但火源隐蔽，难以确定，扑灭困难。熄灭可达数十年。普通事故

死<3人

伤>10人

损失〈0.1较大事故

死3-10人

伤10-50人

损失0.1-0.5艰苦事故

死10-30人

伤50-100人

损失0.5-1特别艰苦

死>30人

伤>100人

损失>1亿元火灾级别划分1.煤矿自燃火灾机理2.煤自燃危险程度3.自燃征兆与早期发现二煤矿自燃火灾1.研讨现状2.火灾机理3.自燃火灾开展过程

1.煤炭自燃火灾现状与趋势有煤炭自燃倾向的矿井：56%有自燃发火危险的煤层：60%自燃火灾占矿井火灾总数：70%趋势：综采放顶煤开采技术，火灾更频繁2.煤炭自燃发火机理黄铁矿作用学说煤层中的黄铁矿(FeS2)与空气中水份和氧发生热反响引起细菌作用学说在细菌作用下，煤在发酵过程中放出热量引起2.煤炭自燃发火机理酚基作用学说煤体内不饱和的酚基化合物与空气中氧反响，放出热量引起煤氧作用学说在空气中氧作用下，煤氧化放出热量引起煤的自燃是一个低温氧化过程有自燃倾向的煤炭，只需存在有利于煤炭氧化进程开展的时间与热量蓄积条件，就能够发生自燃？3.煤炭自燃开展过程

自燃期熄灭期埋伏期埋伏期自燃期熄灭温度70时间冷却风化0T临界温度煤炭自燃过程埋伏氧氧化物羟基着火点活泼性温度未添加自热到达自热温度后，尤其>60℃后，反响加速，干馏熄灭温度>着火点温度后，导致自燃，否那么风化OHCompanyLogo煤炭自热温度自热温度煤加速反响的临界温度。到达了该温度点后，氧化产热量高于散热量，导致环境温度上升，氧化速度添加，并又产生更多的热量。影响要素煤的产热才干与蓄热环境。CompanyLogo煤炭自燃条件煤具有自燃倾向性有延续的供氧条件热量易于积聚足够的时间CompanyLogo煤炭着火点温度着火点温度煤自发熄灭的最低温度。到达了该温度点后，煤炭开场熄灭。主要煤炭着火温度无烟煤：400℃烟煤：320～380℃褐煤：270～350℃CompanyLogo1.煤的自然倾向性2.地质采矿影响

CompanyLogo煤自燃危险程度煤自燃自燃危险程度〔1〕煤的自燃倾向性〔2〕地质采矿要素〔3〕自燃发火期CompanyLogo1.煤的自然倾向性1.煤蜕变程度2.煤的水分3.煤岩成分4.煤的含硫量5.煤的粒度6.煤瓦斯含量

煤炭自燃倾向性是煤的一种自然属性，它取决于煤在常温下的氧化才干和发热才干，是煤发生自燃才干总的量度。不同的煤自燃倾向性不同。它是合理设计采煤方法、采区规模、矿井通风、煤炭储存重要根据。煤的自燃倾向性：容易自燃、自燃、不易自燃三类。煤矿根据煤自燃倾向性分类等级采取相应防治措施<规程>要求：新建矿井与延深新程度一切煤层的自燃倾向性要进展鉴定。CompanyLogo煤自燃倾向影响要素〔1〕煤的蜕变程度碳化程度越高，煤体内的活性构造越少。所以煤的蜕变程度越低，煤自燃倾向性越大。褐煤最易自燃，无烟煤最不易自燃，烟煤介于之间。烟煤的煤化度：长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤CompanyLogo煤自燃倾向影响要素〔2〕煤的水分自热时，水分的催化作用随着温度的添加增大〔雨后地面煤堆，灌水灭火疏干〕。水分是FeS2反响的必要条件。自热时水分生成蒸气要耗费热量，所以湿度太大，温度难以上升。CompanyLogo煤自燃倾向影响要素〔3〕煤岩成分煤岩成分：丝煤、亮煤和镜煤、暗煤丝煤：构造松散，着火点低〔190-270℃〕，最易自燃，引火作用。镜煤/亮煤：脆性大，易破碎，而且灰分少，常充填有黄铁矿，易自燃，利于自燃的开展。暗煤：硬度大，不易自燃。CompanyLogo煤自燃倾向影响要素〔4〕煤的含硫量硫存在方式：FeS2、有机硫以及硫酸盐黄铁矿：黄铁矿比热小，吸附一样氧量，温度增值比煤大3倍。低温氧化时产生硫酸铁和硫酸亚铁，使煤膨胀松散，增大了氧化外表积，分解的氧化物比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧转让给煤粒，促使氧化自燃。煤中含黄铁矿越多，越易自燃。含硫3%以上的煤层均为自然发火煤层。。CompanyLogo煤炭自燃倾向影响要素〔5〕煤破碎程度完好的煤体不会发生自燃，破碎后氧接触的外表积增大、着火温度明显降低，自燃性能显著提高。这是由于煤粒度直径为1.5～2mm时，着火点温度大多在330～360℃；粒度直径〈1mm时，着火点温度降低到190～220℃。煤的自燃性随着破碎度的添加而上升。CompanyLogo煤自燃倾向影响要素〔６〕煤的瓦斯含量瓦斯或者其它气体含量较高的煤，由于其内外表含有大量的吸附瓦斯，使煤与空气隔离，氧气不易与煤外表发生接触，使煤炭不易自燃。当煤中剩余瓦斯量>5m3/t时，煤难以自燃。但在瓦斯的放散后，自燃特性就再现出来了。CompanyLogo2.煤的自燃地质采矿影响要素1.地质赋存条件2.开辟采矿3.通风条件煤自燃地质采矿影响要素〔１〕地质赋存条件厚度大：回采时间长，大量残矿〔80％〕倾角大：封锁困难，大量残矿地质构造复杂：破碎易吸氧、氧化〔52％〕顶板巩固：煤柱易压碎，冒落空区不密实CompanyLogo煤自燃地质采矿影响要素〔2〕开辟与采矿开辟切割煤层越多，自燃发火危险性越大。采矿矿石损失越大、回采时间越长，危险性越大CompanyLogo煤自燃地质采矿影响要素〔3〕通风漏风采空区：残矿、裂痕煤柱、裂痕煤壁任务面：大量堆煤措施：堵塞、降低风压CompanyLogo〔4〕煤的瓦斯含量瓦斯或者其它气体含量较高的煤，由于其外表有大量的吸附瓦斯，煤与空气隔离，不易氧化。在吸附瓦斯量<5m3/t时，煤才会自燃。煤自燃地质采矿影响要素CompanyLogo1.煤自燃阶段征兆2.煤自燃早期识别CompanyLogo1.煤自燃阶段征兆1.自热初期阶段征兆2.自热后期阶段征兆煤自燃初期征兆〔1〕初期征兆自热埋伏期终了后进入自燃初期。煤炭自燃开展有一个过程。主要征兆为：煤温度升高，但在临界温度以下空气中氧浓度降低空气中相对湿度较大出现CO、CO2CompanyLogo煤自燃初期征兆〔2〕自热后期征兆自热温度超越临界值，但未到达明火熄灭温度，为自热后期。主要征兆为：火源处空气湿度大、雾气、煤壁出汗出现煤炭氧化物：CO、CO2、甲烷等煤温、水温、空气温度升高水酸度增大CompanyLogo2.煤自燃早期识别方法

1.直接测试方法2.测试分析法煤自燃早期识别1.直接测试方法煤炭自燃开展有一个过程。初期发现，可阻止开展，防止酿成火灾。主要识别与测试方法为：人的觉得气味测定温度测定〔空气、围岩〕CompanyLogo〔1〕人的直接觉得是最快捷、最简便的方法。嗅觉：煤油、芳香味、非饱和碳氢化合物视觉：水蒸气、外表水珠、烟雾触觉：头痛、闷热、精神疲惫煤自燃的初期阶段CompanyLogo〔2〕气味剂测试法气味胶囊：封装有低沸点、高蒸汽压、浓郁气味的液态物质〔硫醇和紫罗兰酮〕测试方法：将其埋在测点，温度升高，胶囊破裂发出气味。煤自燃早期识别CompanyLogo〔3〕温度测试方法直接测定：将温度传感器放入钻孔中或埋在采空区内测定煤岩体温度〔热电偶和热敏电阻〕间接测温：将无线电或红外辐射仪传感器埋入测点，经过无线电信号、红外辐射测定热量煤自燃早期识别温度传感器CompanyLogo2、测定矿内空气和围岩温度仪器易损坏：顶板垮落、底板开裂湿度大：结果可靠性风速：太小或太大，影响气味火源远：煤的热传导才干弱，热量影响范围小〔1m〕煤自燃早期识别〔4〕直接测试方法存在问题测试法操作简便，但有以下问题：CompanyLogo2.测试气体分析法煤炭自热时产生的CO、CO2，是分析火灾变化趋势的主要目的。测出这些变化值，除以氧气的耗费量，即获得新颖空气被稀释影响。煤自燃早期识别CompanyLogo气体浓度和煤温的关系煤自燃早期识别乙烷乙烯丙烯无味弱中等剧烈气味COH2煤温℃浓度ppmCompanyLogo原始氧气比值K=〔氧气比例/惰性气体比例〕=20.93%/79.04%=0.2648氧气减少量

煤自燃早期识别〔1〕氧气减少量原始O2如今O2CompanyLogo煤自燃早期识别机理：CO生成温度低，生成量大，并且生成量随温度升高按指数规律添加CO指数：CO/ΔO2〔英国学者IvonGraham提出〕优点：反映自燃火灾灵敏，比其它方法早数周，并且不受风量影响〔2〕CO指数〔ICO〕CompanyLogoCO指数特点与缺乏氧气耗费量小：精度低非火灾CO影响：CO—采空区、空气〔通常比值<0.5％〕比值继续>0.5％：有自热景象。煤自燃早期识别CompanyLogo〔2〕CO2指数机理：火灾会产生大量的CO2，在阴燃转为明燃时，CO熄灭成为CO2CO2指数：CO2/ΔO2特点：CO2/ΔO2的值比CO/ΔO2要大。在CO2/ΔO2升高、CO/ΔO2降低时，阐明正向熄灭开展CO2：易溶于水中，不稳定煤自燃的初期阶段CompanyLogo〔3〕碳氧化物比值碳氧化物比值：CO/CO2机理：显示火灾开展情况。初期该比值上升；充分熄灭时，为一个常数。特点：当火灾构成富燃料熄灭时，CO/CO2值会快速添加〔如煤炭、瓦斯与其它参与熄灭〕。煤自燃的初期阶段CompanyLogo火灾监测系统测点取样粉尘过滤器井下至地面管线气体分析仪计算机听觉警报听觉警报数字显示图表显示试样选择器程序控制试样校正1111多余气体水分捕捉器CompanyLogo1.高温自燃火灾机理2.氧化发火影响要素

三高硫高温矿山2.高硫高温矿山火灾机理1.地质赋存条件2.开辟采矿3.通风条件1、火灾机理机理：高硫高温矿床由于硫化物——氧化——而大量积聚热量，导致矿石自热发火熄灭。高硫高温矿山火灾机理CompanyLogo2、硫铁矿性质物理：晶体呈立方体、十二面体，呈金黄色或浅黄铜色，硬度6-6.5，密度4.9-5.2g/cm3。化学：弱导电性，溶于硝酸，不溶于水和稀盐酸，易氧化，熄灭时发出SO2臭味。特点：常与有色金属共生，可用于制硫酸,硫磺。

高硫高温矿山火灾机理Au密度：19.32硬度：2.5CompanyLogo高硫高温矿山火灾机理2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4+Q1↑FeS2+3O2=FeSO4+SO2+Q2↑12FeSO4+6H2O+3O2＝4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓+Q3↑3、硫铁矿氧化反响CompanyLogo高硫高温矿山火灾机理4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2+Q4↑FeSO4+FeS2+2H2O+3O2＝3FeSO4+2H2SO4+Q5↑2SO2+O2+2H2O=2H2SO4+Q6↑3、硫铁矿氧化反响CompanyLogo上述化学反响中不断产生大量热量，如不能及时分散，积聚热量促使温度升高，就会引燃周围可燃物导致火灾CompanyLogo2.硫氧化发火影响要素1.地质赋存条件2.开辟采矿3.通风条件氧化发火影响要素1．矿石含硫量含硫：15～20%有发火能够含硫：40～50%发火危险性最大矿岩中含炭、自然硫危险性更大

YourSiteHere燃点〔℃〕含硫〔%〕自然硫〔%〕名称1234矿石含硫与燃点关系黄铁矿黄铜矿旧坑木新坑木36.432.23413501402101.77