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1、矿 井 火 灾 防 治,赵 建15884474891四川矿山安全技术培训中心,主要内容,第一节 概述第二节 外因火灾及其预防第三节 煤炭自燃第四节 煤炭自燃的预测与监测第五节 煤炭自燃火灾的预防措施第六节 矿内灭火 第七节 火区的管理与启封,第十章 火灾防治,第一节 概 述四川煤矿矿井火灾主要形式是煤层自燃发火，全省约有35%的矿井不同程度存在煤层自燃发火倾向。 芙蓉矿区煤层自燃发火现象最为突出。该矿区煤层自燃发火期一般为612月，最短为26月。主要是煤层含硫高、氧化快、燃点低，通常由采空区呈破碎状堆积的浮煤引起。 四川煤矿多数具有煤尘爆炸危险性，煤尘爆炸指数1059.24间。,2004年国有
2、重点煤矿事故严重度的统计,瓦斯 火灾 水灾,一、矿井火灾的概念 发生在煤矿井下或是井口附近能威胁到井下安全生产、造成损失的非控制燃烧均称为矿井火灾。,二、矿井火灾分类,根据发火原因，可以把矿内火灾分为：内因火灾和外因火灾。1）外因火灾 某种外在高温热源引燃可燃物而造成的火灾。煤矿井下使用明火（明火矿灯、电焊、气焊、火炉、电炉等）、电气设备、电流短路、放炮、机械冲击与摩擦以及静电都可能导致这种火灾。 突发性 发生突然，来势凶猛。 意外性 发生地点、时间出乎意料,2）、内因火灾（煤炭自燃）,由于煤炭或矸石、或其它可燃物接触空气后，自身发生某些化学或物理化学作用而发展起来的火灾，又称为自燃火灾。 煤
3、炭自燃是指煤炭在常温下吸收了空气中的氧气，经过低温氧化，热量聚集，温度上升，导致自燃发火的过程。 发展缓慢、火源隐蔽、火区燃烧时间长、灭火难度大。,三 、矿井火灾的危害,1）、产生高温火烟和大量有毒、有害气体，造成人员大量伤亡。2 ） 引起瓦斯、煤尘爆炸，扩大灾害事故。 大同某矿1976年10月30日在盘区运输巷发生外因火灾，在灭火过程中发生煤尘爆炸，牺牲了23人。,3）火灾对通风系统的影响烟流逆退（roll back）风（烟）流逆转,4）、矿井火灾可以烧毁大量器材物资和设备，损失大量煤炭资源。5）破坏矿井的正常生产秩序,四、燃烧的基本知识扩散燃烧是高浓度的可燃气体与空气边混合边燃烧的燃烧现象
4、。 预混燃烧是可燃气体与空气预先混合好后的燃烧,回燃,受限空间内发生火灾时，当空气供应不足时，由可燃物分解的可燃组分进入到烟流中因缺氧而不能燃烧，此时即为富燃料燃烧状态，当富燃料燃烧的高温可燃气体遇新鲜空气时发生的突然燃烧，称作回燃。,什么是回燃？,回燃的发展过程,火没了，可以进去了,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。,第二节 外因火灾及其预防,一、火灾三要素 产生外因火灾的三个必要条件是：有可
5、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。,1、可燃物 如木材、煤炭、电缆、炸药等 2、热源如煤的自燃、明火、电火花、电流短路、烧焊、瓦斯或煤尘爆炸、放炮作业等 3、空气（氧气）O10-12,二、案例1990年5月8日，某矿在下行进风胶带斜井两段胶带搭接处发生了一起重大胶带火灾事故，火灾产生的火风压造成了进风斜井的风流逆转，从而扩大了事故的损失，共造成了80人死亡。,事故分析,事故初期抢险救灾决策失误。作为下行通风的运输机斜井发生火灾时，火风压的作用与主要通风机提供的风压作用相反，极易造成风流的逆转；此外，作为一
6、般的救灾原则，当进风井筒中发生火灾时，必须采取反风或停止主要通风机运转的措施。矿井缺乏抗灾能力。事故发生时，矿井不能反风；在编制的矿井灾害预防计划中，没有提出运输机胶带斜井的预防火灾措施。缺乏安全意识，防火设施和措施不落实：长期使用非阻燃胶带；地面水池设计要求容量200m3,但实际容量10m3；灭火工具不配套，只有砂箱没有铁锹；改扩建设计中有防火门，但并未施工；第一台胶带机交付使用时没有铺设供水管路；井下电、气焊安全措施制定不完善，审批不严，在作业地点胶末、胶条等易燃物清理不彻底的情况下进行气焊；作业地点没有洒水措施。缺乏必要的安全教育，工人没有学习安全措施就工作；灾害时不会使用消防器材；没有
7、配备自救器，致使人员伤亡严重。,三、矿井外因火灾易发地点,主要是矿井地面及井下风流畅通的地点如地面井口房、井筒附近、坑木场、变电所、通风机房等 井下井筒、井底车场、大巷、硐室、采掘工作面等,四、外因火灾的预防,1、预防火源1）预防明火的措施 井下严禁使用明火、吸烟。 井下一般禁止从事电焊、气焊和喷灯焊接工作；如必须从事这项工作时，要制定专门措施并报批， 井口房和通风机房2）预防电火的措施,3）预防炮火的措施, 使用安全炸药，不准将药卷内的消焰剂倒掉； 不准放明炮、糊炮、不准用明火、动力线放炮； 炮眼封泥要装满并使用水炮泥； 严格按放炮作业规程规定装药、连线和放炮。 4）预防机械摩擦生热起火 做
8、好井下机械设备的保养维护，可靠的润滑油，使其保持良好的工作状态。 皮带机和使用液压联铀节的运输机的机头部分是容易引起摩擦生热起火的地方，其附近要用不燃性材料支护。,2、控制可燃物 采用不燃性材料支护 采用不燃性材料支护井巷，可以减少发生火灾的可能性，一旦发生了火灾也容易控制。目前许多小矿仍以木材作为主要支护材料。但是在井口房、井架和井口建筑物、井筒平硐、主要生产水平的井底车场主要巷道的连接处井下主要硐室和采区变电所等，都应用不燃性材料支护。如砌碹、锚喷，金属支架等。,3、阻止火焰传播,设置防火门为了防止地面火灾蔓延到井下，进风井口都应设置防火门。 进风井与各水平的井底车场连接处应设置两道防火门
9、，防止井筒和井底车场火灾扩大蔓延，危及全矿井。 防火门可用铁板或木板包铁皮制应。必须关闭严密，打开时不妨碍提升、运输和人员通行如下图所示。,4、设置安全设施并严格管理 、按规定在井上、下设置消防材料库； 、按规定配备灭火器材； 、按规定建造井上、下防火设施和建立管理制度； 、按规定建设消防水池和井下消防管路系统。,第三节 煤炭自燃,四川煤矿矿井火灾主要形式是煤层自燃发火，全省约有35%的矿井不同程度存在煤层自燃发火倾向。 芙蓉矿区煤层自燃发火现象最为突出。该矿区煤层自燃发火期一般为612月，最短为26月。主要是煤层含硫高、氧化快、燃点低，通常由采空区呈破碎状堆积的浮煤引起。 四川煤矿多数具有煤
10、尘爆炸危险性，煤尘爆炸指数1059.24间。,一、煤炭自然发火机理早在1862年，德国人戈朗布曼发表了第一篇关于煤炭自燃起因的文章。一百多年来，为了解答煤为什么能够自燃，人们进行了不懈的努力与探索，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。黄铁矿作用学说细菌作用学说酚基作用学说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：潜伏期；自热期；燃烧期。,1、自热温度自热
11、温度也称临界温度，是能使煤自发燃烧的最低温度。一旦达到了该温度点，煤氧化的产热与煤所在环境的散热就失去了平衡，即产热量将高于散热量，就会导致煤与环境温度的上升，从而又加速了煤的氧化速度并又产生更多的热量，直至煤自燃起来。,2、煤的着火点温度自热期的发展有可能使煤温上升到着火温度(Ts)而导致自燃。煤的着火点温度由于煤种不同而变化无烟煤一般为400烟煤为320380褐煤为270350。,3、煤炭自燃的条件煤具有自燃倾向性 有连续的供氧条件热量易于积聚,三、影响煤炭自然发火的因素,（1）煤的变质程度煤的变质程度是煤自燃倾向性的决定性因素。然而煤是很复杂的固体化合物，影响煤自燃的因素又很多，所以同一
12、变质程度的煤可能自燃，也可能不自燃。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。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。烟煤是自然界最重要，分布最广，储量最大，品种最多的煤种。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）地质与开采因素,（3）煤的含硫量在煤中硫越多，就越易自燃。我国许多高硫矿区如贵州的六枝，四川的芙蓉和重庆的中梁山，江西的萍乡、英岗岭，湖南的杨梅山均属自燃比较严重的矿区。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。,（4）煤的粒度、孔隙特性和破碎程度完整的煤体一般不会
13、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。,（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。当煤中残余瓦斯量大于5 m3 / 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。,水分对煤炭自燃过程的影响有两个相互对立的过程。吸收热蒸发作用水分对煤的总的作用就取决于这两种过程谁占主导地位。,煤炭自燃倾向性,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能力和发热能力，
14、是煤发生自燃能力总的量度。不同的煤，其自燃倾向性不同。即使同一矿区、同一煤层的煤，自燃难易程度也不一样。所以，掌握煤的自燃倾向性非常重要。它不仅是恰当地设计采煤方法，选择采区规模，合理设计矿井通风和风压条件的重要依据之一，也是采取适当措施存储的重要依据。,煤的自燃发火期,煤的自然发火期：对一定的煤，在具有供氧和蓄热环境的条件下，产生自然发火需要的时间，一般用月表示。这里谈的时间是煤炭暴露在有氧和可蓄热环境条件的时间。煤的自燃发火期是一个统计数据。包括煤的自燃倾向性（内因），也反映了煤炭开采的外因条件。,第四节、煤炭自燃预测与监测,前述的煤炭自燃发展过程中各种物理与化学变化，是早期识别和预报的根
15、据。识别的方法可归为：（1）人的直接感觉；（2）测定矿内空气和围岩的温度；（3）测定矿内空气成分的变化；（4）物探测定方法。,1、人的直接感觉,利用人的感观进行探测是最简便的方法，虽然常带有一定的主观性，但是这种方法仍然比较可靠嗅觉视觉感(触)觉,2、测定矿内空气和围岩温度,直接测定是将测温传感器直接放入测温钻孔中或埋在采空区内测定煤岩体的温度，常采用的温度传感器为热电偶和热敏电阻。间接测温方法主要有无线电测温仪、测气味法和红外辐射仪等方法。无线电测温方法是将含有热记录装置的无线电传感器埋入采空区，根据测得的热量而发射出无线电信号。,2、测定矿内空气和围岩温度,测温法操作简便，结果可靠，但也存在局限性直接测温无线电传感器气味剂法,连续自动监测系统,
