第十章礦井火災(zāi)防治

河南理工大學(xué)能源與安全學(xué)院《通風(fēng)安全學(xué)》

第九章火災(zāi)防治本章主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報第五節(jié)開采技術(shù)防火措施第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火第七節(jié)均壓防滅火第八節(jié)惰氣防滅火第九節(jié)礦井火災(zāi)時期通風(fēng)第十節(jié)礦井火災(zāi)處理與控制第一節(jié)概述一、火災(zāi)與礦井或煤田火災(zāi)的概念在礦井或煤田范圍內(nèi)發(fā)生，威協(xié)安全生產(chǎn)、造成一定資源和經(jīng)濟(jì)損失或者人員傷亡的燃燒事故，稱之為礦井或煤田火災(zāi)。新疆最大的煤田火區(qū)拜城鐵熱克煤田火區(qū)。第一節(jié)概述二、礦井火災(zāi)的類型及其特性1、消防分類從選用滅火劑的角度出發(fā)，消防上根據(jù)物質(zhì)及其燃燒特性對火災(zāi)進(jìn)行如下分類:

Ａ類火災(zāi):煤炭、木材、橡膠、棉、毛、麻等含碳的固體可燃物質(zhì)燃燒形成的火災(zāi)稱為A類火災(zāi)。Ｂ類火災(zāi)：指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液體燃燒形成的火災(zāi)。Ｃ類火災(zāi)：指煤氣、天燃?xì)?、甲烷、乙炔、氫氣等和可燃?xì)怏w燃燒形成的火災(zāi)。Ｄ類火災(zāi)：象鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi)。其特點(diǎn)是火源溫度高。第一節(jié)概述2、按引火原因分類（1）內(nèi)因(自燃)火災(zāi)自燃物在一定的外部（適量的通風(fēng)供氧）條件下，自身發(fā)生物理化學(xué)變化，產(chǎn)生并積聚熱量，使其溫度升高，達(dá)到自燃點(diǎn)而形成的火災(zāi)稱之為內(nèi)因火災(zāi)。（2）外因火災(zāi)可燃物在外界火源(明火或高溫?zé)嵩?的作用下，引起燃燒而形成的火災(zāi)叫外因火災(zāi)2010年3月15日20點(diǎn)30分，新密市東興煤業(yè)有限公司主井西大巷第一繞巷發(fā)生電纜著火事故。當(dāng)班入井31人，6人安全升井，25人遇難。第一節(jié)概述３、其它分類方法除上述兩種常用分類方法外，還有按火源特性，可分為原生火災(zāi)與再生火災(zāi)；按火源產(chǎn)生的位置，可分為井上火災(zāi)與和井下火災(zāi)等。第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防2002年國有重點(diǎn)煤礦事故嚴(yán)重度的統(tǒng)計一切能夠產(chǎn)生高溫、明火、火花的以及由可燃材料制成的器材和設(shè)備，如使用不當(dāng)都可能引起外因火災(zāi)。隨著科技的發(fā)展，礦井開采技術(shù)不斷進(jìn)步和開采環(huán)境的不斷改善，但礦井火災(zāi)與爆炸災(zāi)害并沒有呈現(xiàn)下降趨勢。究其原因，一是更多的新材料，包括各種樹脂、塑料、液體燃料和液壓機(jī)液等應(yīng)用到礦井中，另外就是機(jī)械化程度不斷提高，機(jī)電設(shè)備增多，這些都增加了火災(zāi)的發(fā)生概率。現(xiàn)在礦井災(zāi)害事故中犧牲的人員絕大多數(shù)是在礦井火災(zāi)和爆炸事故中喪生的，因此，礦井火災(zāi)的防治一直是采礦安全關(guān)注的重點(diǎn)。第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防一、物質(zhì)燃燒的充要條件（火災(zāi)三要素）１、必要條件

（1）有充足的可燃物；（2）有助燃物存在。凡是能支持和幫助燃燒的物質(zhì)都是助燃物。常見的助燃物是含一定氧濃度的空氣。（3）具有一定溫度和能量的火源。２、充分條件（1）燃燒的三個必要條件同時存在，相互作用；（2）可燃物的溫度達(dá)到燃點(diǎn)，生成熱量大于散發(fā)熱量。可燃物源熱氧氣第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防煤礦常見的外因火源主要有以下幾種：

（1）電能熱源：電(纜)流短路或?qū)w過熱；電弧電火花；烘烤（燈泡取暖）靜電等。（2）摩擦熱。（3）放明炮、糊炮等。（4）明火（高溫焊碴、吸煙）。第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防二、外因火災(zāi)的預(yù)防1、我國的消防方針：“預(yù)防為主，消防結(jié)合”2、防火對策（1）技術(shù)(Engineering)對策防止火災(zāi)發(fā)生的關(guān)鍵對策。要求從工程設(shè)計開始，在生產(chǎn)和管理的各個環(huán)節(jié)中，針對火災(zāi)產(chǎn)生的條件，制定切實可行的技術(shù)措施。（2）教育（Education）對策包括知識、技術(shù)和態(tài)度教育三個方面。（3）管理（法制(Enforcement））對策制定各種規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，且強(qiáng)制性執(zhí)行。前兩者是防火的基礎(chǔ)，后者是防火的保證。第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防三、預(yù)防外因火災(zāi)的技術(shù)措施預(yù)防火災(zāi)發(fā)生有兩個方面：一是:防止火源產(chǎn)生；第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防三、預(yù)防外因火災(zāi)的技術(shù)措施二是:防止已發(fā)生的火災(zāi)事故擴(kuò)大，以盡量減少火災(zāi)損失。第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防四、外因火災(zāi)的控制新密3·15火災(zāi)事故回放2010年3月15日20時30分，河南新密市東興煤業(yè)有限公司主井西大巷第一繞巷發(fā)生電纜著火事故，當(dāng)班入井31人，截至16日2時整，搶救工作結(jié)束，6人安全升井，25人遇難。事故調(diào)查據(jù)礦工崔某介紹，出事地點(diǎn)位于礦井南井西大巷第一繞巷。事發(fā)時，共有31名工人用壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。他們的任務(wù)主要是將巷道打通，與別的巷道連接起來，以求建立起新鮮的通風(fēng)口。礦工們要打通的巷道長80米，經(jīng)過多天的作業(yè)已打了50米，再有30米就打通了。事故發(fā)生時，先是聽見壓風(fēng)機(jī)發(fā)生爆炸，緊接著直徑約10厘米的電纜線被引燃，大量的塑料毒害氣體驟然聚集，由于它們沒有地方飄散，很快向巷道彌漫倒灌。事故調(diào)查“置身毒氣環(huán)境中，幾秒鐘的工夫就可以要人的命。這個時候，應(yīng)屏住呼吸摸著巷道邊沿往外沖才有可能生還?！钡V工們稱，他們事后清理遇難者遺體的時候發(fā)現(xiàn)，遇難的25人方向跑錯了，他們受到驚嚇竟然朝巷里面撤，最終全部因呼入大量有害氣體窒息死亡。事故調(diào)查據(jù)調(diào)查，“3·15”礦難25名遇難礦工均未配備自救器。救援人員稱，如果礦主按照國家規(guī)定給礦工配備自救器，一些礦工還是有生還機(jī)會的。據(jù)了解，礦工在井下遇到火災(zāi)或瓦斯事故時，打開自救器，通過吸氧可維持生命，能贏得15分鐘～45分鐘的救援時間。按國家有關(guān)規(guī)定，煤礦應(yīng)給礦工配備自救器。一位多年從事煤礦工作的人士稱，礦主為了省錢，讓那些老化的機(jī)器超期服役，帶來了巨大的安全隱患。相關(guān)鏈接2010年以來，全國煤礦已發(fā)生4起重大以上事故，其中3起為火災(zāi)事故。除“3·15”事故外，湖南省湘潭市湘潭縣立勝煤礦“1·5”特別重大火災(zāi)事故，造成34人死亡和下落不明；江西省新余市廟上煤礦“1·8”重大火災(zāi)事故，造成12人死亡。相關(guān)鏈接這3起火災(zāi)事故，都是發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，都是技改礦井，都是違法違規(guī)生產(chǎn)，都是因電纜及設(shè)備（移動空壓機(jī)）著火引燃木支護(hù)而發(fā)生的火災(zāi)事故，問題十分突出，性質(zhì)十分惡劣，教訓(xùn)十分深刻。相關(guān)規(guī)定井下嚴(yán)禁使用不符合防滅火要求和管理規(guī)定的電氣設(shè)備、材料等。井下空氣壓縮機(jī)等電氣設(shè)備必須具有“MA”標(biāo)志，必須按規(guī)定將保護(hù)裝置安裝齊全，并嚴(yán)格履行使用審批程序。相關(guān)規(guī)定要認(rèn)真落實確保電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠的各項制度和規(guī)定，禁止非阻燃電纜、皮帶、風(fēng)筒等材料在井下使用，防止發(fā)生火災(zāi)事故。要加快推進(jìn)采煤方法和支護(hù)方式改革，盡快淘汰木支護(hù)。要按規(guī)定組織開展反風(fēng)試驗、避災(zāi)路線演習(xí)等應(yīng)急演練，提高應(yīng)急能力。井下發(fā)生火災(zāi)時怎樣避災(zāi)逃生井下發(fā)生火災(zāi)時，處于險區(qū)的人員應(yīng)保持頭腦清醒，嚴(yán)守紀(jì)律，聽從指揮，迎著新鮮風(fēng)流走，沿著救災(zāi)計劃規(guī)定的安全路線迅速撤離險區(qū)，同時要注意風(fēng)流方向的變化。井下發(fā)生火災(zāi)時怎樣避災(zāi)逃生如遇到煙氣可能中毒時，要戴好自救器，盡快通過附近風(fēng)門進(jìn)入新鮮風(fēng)流中。如果確實無法撤退時，也不要驚慌和失望，應(yīng)盡快進(jìn)入避難硐室或找到并打開壓風(fēng)自救裝置，等待救援。應(yīng)急措施如來災(zāi)情緊急來不及戴自救器時，用濕毛巾捂住口鼻也可以暫時應(yīng)急。試驗表明，折到8層的干手巾，可濾掉10%~30%的一氧化碳；因一氧化碳微溶于水，折到8層的濕毛巾，可濾掉10%~40%的一氧化碳。折到8層的毛巾的除煙率為60%。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)我國存在有煤炭自燃的礦井占礦井總數(shù)的56%,具有自然發(fā)火危險的煤層占累計可采煤層數(shù)的60%;煤炭自燃而引起的火災(zāi)占礦井火災(zāi)總數(shù)的85～90%.

近年來我國廣泛采用綜采放頂煤開采技術(shù),使生產(chǎn)效率大幅提高.但這種采煤方法采空區(qū)遺留殘煤多,冒落高度大,漏風(fēng)嚴(yán)重,使得自然火災(zāi)發(fā)生頻繁,常常價值幾千萬元的綜采裝備被封閉在火區(qū)中,此外還使大量的煤炭被火區(qū)凍結(jié),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.煤炭自燃已成為制約高產(chǎn)高效礦井安全生產(chǎn)與發(fā)展的主要因素之一.

第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)一、煤炭自然機(jī)理早在1862年,德國人戈朗布曼(Grumbman)發(fā)表了第一篇關(guān)于煤炭自燃起因的文章.一百多年來，先后提出闡述煤炭自燃機(jī)理學(xué)說有多種，其中主要的有黃鐵礦作用學(xué)說、細(xì)菌作用學(xué)說、酚基作用學(xué)說以及煤氧化合學(xué)說等。

黃鐵礦導(dǎo)因?qū)W說認(rèn)為煤的自燃是由于煤層中的黃鐵礦(FeS2)與空氣中的水分和氧相互作用放出熱量而引起的，其實質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)放出熱量，熱量的積聚又加速了反應(yīng)進(jìn)行，煤中的硫燃點(diǎn)較低，易于達(dá)到燃點(diǎn)從而引起自燃。這一學(xué)說尚無法解釋不含硫鐵礦或硫鐵礦含量較小的煤的自燃。

細(xì)菌學(xué)說認(rèn)為在細(xì)菌的作用下，煤體發(fā)酵，放出一定熱量，隨著這些熱量的積聚引起煤的自燃。在30度以下親氧的真菌和放線菌起到主導(dǎo)作用，60到65度嗜熱菌開始發(fā)展，72到75度時，所有的進(jìn)程均受到破壞。英國學(xué)者溫米爾與格瑞哈姆對其可靠性進(jìn)行了考察，此學(xué)說無法解釋煤的自燃機(jī)理。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)一、煤炭自然機(jī)理一百多年來，先后提出闡述煤炭自燃機(jī)理學(xué)說有多種，其中主要的有黃鐵礦作用學(xué)說、細(xì)菌作用學(xué)說、酚基作用學(xué)說以及煤氧化合學(xué)說等。

酚基作用學(xué)說認(rèn)為煤的自熱是由于煤體內(nèi)不飽合的酚基化合物強(qiáng)烈地吸附空氣中的氧，同時放出一定量的熱量所致。這一學(xué)說的實質(zhì)是煤與氧的作用問題。

煤氧復(fù)合作用學(xué)說認(rèn)為在常溫條件下，穩(wěn)定、絕熱、氧化過程能自身加速的煤能導(dǎo)致自燃。其氧化反應(yīng)的特點(diǎn)是分子的基鏈反應(yīng)。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)二、煤的氧化特性１、所有品種煤在常溫下都吸氧，但吸氧速度不同。２、煤的吸氧速度與所在空氣中的氧濃度成正比，即dm/dτ＝ＵＣ

３、在溫度不變條件下，吸氧速度常數(shù)隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減，即:Ｕ＝Ｕ1τ—H

４、吸氧速度常數(shù)Ｕ與煤自身溫度之間符合冪函數(shù)關(guān)系５、煤在氮?dú)庵屑訜岷笤倮鋮s可使它的活性增加，并有重新恢復(fù)到原有活性的可能。６、吸氧速度常數(shù)Ｕ與粒度之間成復(fù)雜關(guān)系。沒有接觸過氧的新鮮煤粒度越小，其表面積越大，吸氧速度也越大，但隨時間衰減得也越快。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)三、自然發(fā)火與自然發(fā)火期

自然發(fā)火：有自然發(fā)火的煤層被開采破碎后在常溫下與空氣接觸發(fā)生氧化，產(chǎn)生熱量使其溫度升高，出現(xiàn)明火和冒煙的現(xiàn)象?！兜V井防滅火規(guī)范》規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一：煤因自燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象；由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至70℃以上；由于煤炭自熱而分解出CO、C2H4或其他指標(biāo)氣體，在空氣中的濃度超過預(yù)報指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢。

自然發(fā)火期：煤層被開采破碎、接觸空氣之日起，至出現(xiàn)自燃現(xiàn)象或溫度上升到自燃點(diǎn)為止，所經(jīng)的時間。以月或天為單位。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)四、煤炭自燃的充要條件1、具有自燃傾向的煤被開采后呈破碎堆積狀態(tài).2、有較好的蓄熱條件。3、有適量的通風(fēng)供氧。＞15%，方可較快氧化4、上述三條件共存的時間大于煤的自然發(fā)火期。必要條件第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)五影響煤炭自然發(fā)火的因素1、煤的自燃性能（1）煤的分子結(jié)構(gòu)。（2）煤化程度。煤的自燃傾向性隨煤化程度增高而降低。（3）煤巖成分。各種單一的煤巖成分具有不同的氧化活性，其氧化能力按鏡煤＞亮煤＞暗煤＞絲煤的順序遞減。（4）煤中的瓦斯含量。它類似用惰性氣體稀釋空氣對氧化發(fā)生的影響。（5）水分。既有加速氧化的一面，也有阻滯氧化的因素。（6）煤中硫和其它礦物質(zhì)。煤中含有的硫和其它催化劑，則會加速煤的氧化過程。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)2、開采技術(shù)礦井的開拓方式、采區(qū)巷道布置、回采方法和回采工藝、通風(fēng)系統(tǒng)和技術(shù)管理等開采技術(shù)和管理水平，對自然發(fā)火起決定性影響。（1）礦井開拓方式和采區(qū)巷道布置。（2）回采方法和回采工藝，但其決定的因素是回采率和工作面推進(jìn)速度。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)3、影響采空區(qū)自燃的因素（1）采空區(qū)三帶劃分對于后“U”通風(fēng)系統(tǒng)(一源一匯)的采空區(qū)，按漏風(fēng)大小和遺煤發(fā)生自燃的可能性采空區(qū)可分為三帶：散熱帶Ⅰ：寬度為L1＝5~20m自燃帶Ⅱ：寬度為L2＝20~70m窒息（不自燃）帶Ⅲ。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)劃分三帶的指標(biāo)有三種：①采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)速VV>0.9m/s為散熱帶；0.9≥V≥0.02m/s為自燃帶,∨＜0.02m/s為自窒息帶。②采空區(qū)氧濃度（C）分布認(rèn)為C＜8%為窒息帶，C≥8%為自燃帶。③采空區(qū)遺煤溫升速度

（dt>1℃/d為自燃帶）。由于缺少深入的理論研究和試驗結(jié)果，此指標(biāo)目前尚難以應(yīng)用。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)（2）采空區(qū)遺煤自燃的條件及其影響因素設(shè)自燃帶的最大寬度為L1+L2，工作面的推進(jìn)速度為V，自然發(fā)火期為τS，在自燃帶內(nèi)煤暴露于空氣的最長時間為τ(月)，則

τ＝(L1+L2)/V當(dāng):τS≤τ時，可能發(fā)生自燃。4、漏風(fēng)在煤炭氧化過程的熱平衡關(guān)系中，漏風(fēng)起兩方面的作用：一是：向煤提供氧化所必須的氧氣，促進(jìn)氧化發(fā)展二是：帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，抑制氧化過程發(fā)展第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)5、地質(zhì)因素（1）傾角。（2）煤層厚度。（3）地質(zhì)構(gòu)造。在有地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū)，自燃危險性加劇。（4）開采深度。六、煤的自燃過程１、潛伏（自燃準(zhǔn)備）期自煤層被開采、接觸空氣起至煤溫開始升高止的時間區(qū)間稱之為潛伏期。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)２、自熱階段溫度開始升高起至其溫度達(dá)到燃點(diǎn)的過程叫自熱階段。自熱過程是煤氧化反應(yīng)自動加速、氧化生成熱量逐漸積累、溫度自動升高的過程。３、自燃階段煤溫達(dá)到其自燃點(diǎn)后，若能得到充分的供氧（風(fēng)），則發(fā)生燃燒，出現(xiàn)明火。4、熄滅潛伏期自熱期燃燒風(fēng)化時間溫度／℃TbTc第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報根據(jù)煤田地質(zhì)勘探或在礦井開采的過程中，所采集的煤樣的分析化驗結(jié)果和自然發(fā)火的統(tǒng)計資料，判定待開采煤層的自燃嚴(yán)重程度及其在空間上的分布規(guī)律，為有針對性制定防滅火措施提供可靠的依據(jù)。一、煤層自燃傾向性的鑒定方法1992年版的《煤礦安全規(guī)程》執(zhí)行說明規(guī)定采用吸氧量法。煤的自燃傾向性分類第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報二、煤層自然發(fā)火期的估算方法及其延長途徑1、煤層自然發(fā)火期的估算（１）統(tǒng)計比較法。（２）類比法。２、延長煤層自然發(fā)火期的途徑

其途徑有：（１）減小煤的氧化速度和氧化生熱。（２）增加散熱強(qiáng)度，降低溫升速度。第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報三、礦井外因火災(zāi)預(yù)測礦井外因火災(zāi)預(yù)測是，通過井巷中的可燃物和潛在火源分布調(diào)查，確定可能產(chǎn)生外因火災(zāi)的空間位置，及其危險性等級。遵循如下程序：調(diào)查井下可能出現(xiàn)火源(包括潛在火源）的類型及其分布；調(diào)查井下可燃物的類型及其分布；劃分發(fā)火危險區(qū)（井下可燃物和火源同時存在的地區(qū)）。第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報四、礦井火災(zāi)的預(yù)報根據(jù)火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，應(yīng)用成熟的經(jīng)驗和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，采集處于萌芽狀態(tài)的火災(zāi)信息，進(jìn)行邏輯推斷后給出火情報告。1、利用人體生理感覺預(yù)報自然發(fā)火依靠人體生理感覺預(yù)報礦井火災(zāi)的主要方法有：（1）嗅覺：煤的自熱會產(chǎn)生煤油味、汽油味或輕微芳香氣味非飽和碳?xì)浠衔?；橡膠、塑料制品加熱到一定溫度，會產(chǎn)生燒焦味。（2）視覺：煙霧、煤壁掛汗（3）感（觸）覺：溫度升高，頭痛、悶熱、精神疲乏。第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報2、氣體成分分析法（1）指標(biāo)氣體及其臨界指標(biāo)能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、并可用來作為火災(zāi)早期預(yù)報的氣體叫指標(biāo)氣體。第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報(2）常用的指標(biāo)氣體一氧化碳（ＣＯ）同時滿足：濃度或絕對值要大于臨界值；并有穩(wěn)定增加的趨勢。乙烯。其它指標(biāo)氣體。國外有的煤礦采用烯炔比（乙烯和乙炔（C2H2）之比）和鏈烷比（C2H6/CH4)來預(yù)測煤的自熱與自燃。第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報(2）常用的指標(biāo)氣體Graham系數(shù)ＩCO

用流經(jīng)火源或自熱源風(fēng)流中的CO濃度增加量與氧濃度減少量之比作為自然發(fā)火的早期預(yù)報指標(biāo)。第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報五、連續(xù)自動檢測系統(tǒng)

1、束管系統(tǒng)２、礦井火災(zāi)監(jiān)測與監(jiān)控第五節(jié)開采技術(shù)防火措施一、礦井自燃火源的分布規(guī)律1、采空區(qū)。（采空區(qū)火災(zāi)占50％以上。）兩道一線2、煤柱。3、巷道頂煤。4、斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近。二、開拓開采技術(shù)防火措施

開拓開采技術(shù)防止自然發(fā)火總的要求是：1、提高回采率。2、限制或阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自燃的供氧條件。3、使流向可燃物質(zhì)的漏風(fēng)，在數(shù)量上限制在不燃風(fēng)量之下，在時間上限制在自然發(fā)火期以內(nèi)。第五節(jié)開采技術(shù)防火措施主要技術(shù)措施有：（1）、合理地進(jìn)行巷道布置（2）、選擇合理的采煤方法和先進(jìn)的回采工藝，提高回采率，加快回采進(jìn)度。（3）、選擇合理的的通風(fēng)系統(tǒng)。（4）、堅持自上而下的開采順序。（5）、合理確定近距離相鄰煤層和厚煤層分層同采時兩工作面之間的錯距，防止上、下之間采空區(qū)連通。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火一、灌漿防火

灌漿就是把粘土、粉碎的頁巖、電廠飛灰等固體材料與水混合、攪拌，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路注入或噴灑在采空區(qū)里，達(dá)到防火和滅火的目的。1、灌漿防滅火的機(jī)理機(jī)理：充填煤巖裂隙及其孔隙的表面，增大氧氣擴(kuò)散的阻力，減小了煤與氧的接觸和反應(yīng)面；漿水浸潤煤體，增加煤的外在水份，吸熱冷卻煤巖；加速采空區(qū)冒落煤巖的膠結(jié)，增加采空區(qū)的氣密性。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火2、灌漿系統(tǒng)灌漿系統(tǒng)由制漿、輸漿和灌漿三部分組成。（1）、漿液的制備漿液性能?；疽螅簼舛冗m當(dāng)，滲透能力強(qiáng)。漿材的選取漿材必須滿足一定的基本要求。漿液的制備工藝。（2）、漿液的輸送

①輸漿壓力與輸漿倍線輸送漿液的壓力有兩種：靜壓輸送和加壓輸送第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火靜壓輸送－是利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進(jìn)行輸送。加壓輸送－是當(dāng)靜壓不能滿足要求時應(yīng)采用。輸漿倍線：表示輸漿管路阻力與壓力之間關(guān)系，用N表示。靜壓輸送時：N＝L／H加壓輸送時N＝L／(H＋h)倍線一般控制在3～8之間。過大時，應(yīng)加壓；過小時,容易發(fā)生裂管跑漿事故可在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b閘閥進(jìn)行增阻。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火②灌漿管道的選擇當(dāng)管道中漿液恰好處于無沉積的懸浮狀態(tài)時的流速，稱為臨界流速(vc)時，也叫不淤流速。

③灌漿鉆孔3、灌漿防火方法按與回采的關(guān)系分，預(yù)防性灌漿有：（1）采前預(yù)灌（2）隨采隨灌（3）封閉灌漿第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火二、阻化劑防滅火在化學(xué)上，凡是能減小化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì)皆稱為阻化劑(inhibitors)。1、作用機(jī)理：（1）增加煤在低溫時的化學(xué)惰性，或提高煤氧化的活能（2）形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面；（3）充填煤柱內(nèi)部裂隙；（4）增加煤體的蓄水能力；（5）水分蒸發(fā)吸熱降溫。實質(zhì)是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發(fā)火期。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火2、阻化劑的評價指標(biāo)及其影響因素（1）阻化率按下式計算阻化率:E=100(A-B)A，%式中:E--煤的阻化率，%;A，B--分別為原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實驗條件下氧化5小時放出的CO(pmm)或SO2(mg)。阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。（2）阻化劑的阻化壽命阻化劑噴灑至煤體表面后，從開始生效至失效所經(jīng)過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。阻化劑的壽命可用下式表示：τ＝Ｅ／Ｖ第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火3、阻化劑選擇

煤礦使用的阻化劑有：氯化鈣、氯化鎂、氯化銨以及水玻璃等。以及工業(yè)廢液等。4、阻化劑防火工藝方法

主要方法是：表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設(shè)備向采空區(qū)送入霧化阻化劑。第七節(jié)均壓防滅火均壓防滅火的實質(zhì)：利用風(fēng)窗、風(fēng)機(jī)、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設(shè)施，改變漏風(fēng)區(qū)域的壓力分布，降低漏風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)，從而達(dá)到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū)，或熄滅火源的目的。第七節(jié)均壓防滅火一、調(diào)壓設(shè)施均壓防滅火的原理1、調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓的原理特性：（1）、風(fēng)窗上風(fēng)側(cè)風(fēng)流壓能增加，下風(fēng)側(cè)風(fēng)流壓能降低；（2）、因風(fēng)量減小，風(fēng)窗前后風(fēng)路上的壓力坡度線變緩；

實質(zhì)：增阻減風(fēng)，改變調(diào)壓風(fēng)路上的壓力分布，達(dá)到調(diào)壓目的。前提條件：以本風(fēng)路風(fēng)量可減少為條件。第七節(jié)均壓防滅火2、風(fēng)機(jī)調(diào)壓的原理在需要調(diào)壓的風(fēng)路上安裝帶風(fēng)門的風(fēng)機(jī)，利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的增風(fēng)增壓作用，改變風(fēng)路上的壓力分布，達(dá)到調(diào)壓目的。特性：（1）風(fēng)機(jī)的上風(fēng)側(cè)(AF段)風(fēng)流的壓能降低，下風(fēng)側(cè)(FB段)風(fēng)流的壓能增加；（2）因風(fēng)路上風(fēng)量增加，故其壓力坡度線變陡；I分支壓力坡度線的坡度變緩。前提：以增加風(fēng)量為前提。ABIIIABFIIa’b’cdbafL1OE、第七節(jié)均壓防滅火3、風(fēng)窗-風(fēng)機(jī)聯(lián)合調(diào)壓的原理（1）風(fēng)窗－風(fēng)機(jī)增壓調(diào)節(jié)所謂增壓調(diào)節(jié)是指使兩調(diào)壓裝置中間的風(fēng)路上風(fēng)流的壓能增加。增壓調(diào)節(jié)又可分為風(fēng)量不變和減少兩種。ABCDbaL1OEHhwcdd’c’ABCDhwa’L1OEbaHcd’c’db’風(fēng)量不變風(fēng)量減少第七節(jié)均壓防滅火（2）風(fēng)窗－風(fēng)機(jī)聯(lián)合降壓調(diào)節(jié)作降壓調(diào)節(jié)時，風(fēng)窗安裝在上風(fēng)側(cè)，風(fēng)機(jī)安裝在下風(fēng)側(cè)。二、生產(chǎn)工作面采空區(qū)自燃火源或高溫點(diǎn)的調(diào)壓處理1、并聯(lián)漏風(fēng)如圖是后退式回采U形通風(fēng)系統(tǒng)工作面采空區(qū)漏風(fēng)分布平面示意圖。2、調(diào)壓處理方法（1）、當(dāng)火源或高溫點(diǎn)處于自燃帶Ⅱ中后部（靠近窒息帶）時，則可用降低漏風(fēng)壓差的方法，減小漏風(fēng)帶寬度，使窒息帶復(fù)蓋高溫點(diǎn)。ABCDABCD漏風(fēng)路線第七節(jié)均壓防滅火（2）、高溫點(diǎn)位于自燃帶的前部，可采用在工作面下端掛風(fēng)簾的方法來減小火源所在區(qū)域內(nèi)的漏風(fēng)，同時加快工作面的推進(jìn)速度，使窒息帶快速復(fù)蓋高溫點(diǎn)。3、角聯(lián)漏風(fēng)采空區(qū)內(nèi)除存在并聯(lián)漏風(fēng)外，還有部分漏風(fēng)與其它風(fēng)巷發(fā)生聯(lián)系，這種漏風(fēng)叫角聯(lián)漏風(fēng)。4、調(diào)壓處理方法：（1）在風(fēng)路中安裝風(fēng)門和風(fēng)機(jī)等調(diào)壓裝置，降低漏風(fēng)源的壓能,提高漏風(fēng)匯的壓能。第七節(jié)均壓防滅火（2）改變相鄰支路的風(fēng)阻比，使之保持：具體措施：在5~7分支安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，提高5點(diǎn)壓能；若工作面風(fēng)量要求不變，則在5~7分支安調(diào)節(jié)風(fēng)窗的同時，在2~4分支安設(shè)調(diào)壓風(fēng)機(jī)；在2~3分支安風(fēng)窗，在5~7安風(fēng)機(jī)進(jìn)行降調(diào)節(jié)。2783465R23R25R57R37第七節(jié)均壓防滅火三、調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓防滅火的原理與應(yīng)用一般適用于封閉火區(qū)滅火。有單氣室與雙氣室調(diào)壓兩種。1、雙調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓原理與應(yīng)用（1）布置方式K1、K2－密閉墻。

F1、F2－輔助密閉墻。在密閉墻和輔助密閉墻形成的調(diào)壓氣室之間鋪一根金屬管。（2）調(diào)壓原理輔助密閉墻增加火區(qū)的漏風(fēng)風(fēng)阻，降低火區(qū)的漏風(fēng)壓差；連通管與火區(qū)并聯(lián)，起到并聯(lián)分風(fēng)和降壓的作用?；餕1K2F1F2ABCD連通管火K1K2F1F2AB第七節(jié)均壓防滅火2、單調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓原理與應(yīng)用（1）布置方式及其調(diào)壓原理。

在回風(fēng)側(cè)構(gòu)成調(diào)壓氣室，同時利用金屬管將調(diào)壓氣室與火區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)相連。由圖b知，火區(qū)變成角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中的對角分支。要消除火區(qū)漏風(fēng)，需滿足下式：

式中：RT--連通管(包括閘門)風(fēng)阻；RM--輔助密閉墻M與CB巷道風(fēng)阻之和；RAB，RDA--分別為巷道AB和DA的風(fēng)阻；C連通管火K1K2MBdDAdMAB火DCK2K1圖a圖b第七節(jié)均壓防滅火四、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差1、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的原則（1）增加火區(qū)或采空區(qū)的并聯(lián)(低風(fēng)阻)風(fēng)路；或減少火區(qū)并聯(lián)分支的風(fēng)阻或風(fēng)量(不得在該分支增阻)。（2）增加火區(qū)所在分支或其漏風(fēng)流經(jīng)路線上其它分支的風(fēng)阻；在非漏風(fēng)流經(jīng)的路線上減阻。增阻或減阻巷道離火區(qū)或采空區(qū)越近，效果越好。（3）當(dāng)火區(qū)的漏風(fēng)源與漏風(fēng)匯分別處于進(jìn)回風(fēng)井附近時，應(yīng)設(shè)法降低主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓；（4）降低火區(qū)漏風(fēng)源的壓能，增加其漏風(fēng)匯的壓能。第七節(jié)均壓防滅火2、通風(fēng)構(gòu)筑物的合理位置在有漏風(fēng)源或漏風(fēng)匯附近的風(fēng)路上，設(shè)置增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物時，應(yīng)遵循的總原則是：

既起到應(yīng)有的風(fēng)流調(diào)節(jié)和控制作用，又不增大火區(qū)或采空區(qū)的漏風(fēng)壓差。具體而言：（1）若在有并聯(lián)漏風(fēng)的風(fēng)路上設(shè)置風(fēng)窗等增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物時，其位置不應(yīng)選擇在漏風(fēng)的源與匯之間。第七節(jié)均壓防滅火如圖：為增加工作面風(fēng)量，需在ABC風(fēng)路上加調(diào)節(jié)風(fēng)窗。

因為：漏風(fēng)風(fēng)路2C與風(fēng)路ABC并聯(lián)。故加調(diào)節(jié)風(fēng)窗不應(yīng)設(shè)在ABC段，而應(yīng)設(shè)在BE或CD段。ABECD集運(yùn)巷回風(fēng)巷總回風(fēng)巷12第七節(jié)均壓防滅火（2）在有漏風(fēng)源或漏風(fēng)匯附近的風(fēng)路上安設(shè)增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物時，應(yīng)將其設(shè)在漏風(fēng)源的上風(fēng)側(cè)，或漏風(fēng)匯的下風(fēng)側(cè)。

（3）風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門和密閉墻等控制風(fēng)流的設(shè)施設(shè)置后，應(yīng)使采空區(qū)或火區(qū)同處于進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)側(cè)，以降低其漏風(fēng)壓差。采空區(qū)EFD采空區(qū)ABC第八節(jié)惰氣防滅火惰氣系指不可燃?xì)怏w或窒息性氣體。主要包括：氮?dú)?、二氧化碳以及燃料燃燒生成的煙氣等。一、氮?dú)夥罍缁鸬獨(dú)饧瓤梢匝杆儆行У膿錅缑骰?，又可以防止采空區(qū)遺煤自燃。使用注氮滅火的火區(qū)具有恢復(fù)工作量小、不損壞設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。1、（液）氮?dú)夥罍缁鹪?/p>

氮?dú)庾⑷氩煽諈^(qū)后具有降低氧濃度的作用。液氮滅火還具有冷卻降溫作用。在２０℃的環(huán)境溫度下，液氮的汽化熱為４２３kJ/kg。直接用液氮注入火區(qū)時，液氮?dú)饣?，吸收熱量，使火區(qū)氣體、煤層和圍巖的溫度降低，火區(qū)冷卻會加速火源熄滅；在封閉火區(qū)的過程中，氮?dú)庾⑷牖饏^(qū)后，兼有抑爆作用。第八節(jié)惰氣防滅火2、氮?dú)庵迫∪N工藝方法：

一是:深冷空分法；二是:碳分子篩變壓吸附法；三是：膜分離法。第九節(jié)礦井火災(zāi)時期通風(fēng)一、火風(fēng)壓的概念火災(zāi)時期，燃燒生成的火災(zāi)氣體與流過火源被加熱的風(fēng)流混合后形成高溫?zé)熈鳎涿芏缺然馂?zāi)前減小。高溫?zé)熈髁鬟^巷道所在的回路中的自然風(fēng)壓發(fā)生變化，這種因火災(zāi)而產(chǎn)生的自然風(fēng)壓變化量，在災(zāi)變通風(fēng)中稱之為火風(fēng)壓,也稱之為熱負(fù)壓。第九節(jié)礦井火災(zāi)時期通風(fēng)二、火風(fēng)壓計算方法在如下圖所示的模型化的通風(fēng)系統(tǒng)中，在Ｆ點(diǎn)發(fā)火，由于火源下風(fēng)側(cè)34風(fēng)路的風(fēng)溫和空氣成分發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其密度減小，該回路產(chǎn)生火風(fēng)壓，根據(jù)火風(fēng)壓定義可得：式中：Hf—火災(zāi)時1-2-3-4-1回路的火風(fēng)壓，Pa。Z—1-2-3-4-1回路的高差，m。ρma、ρmg－分別為3-4分支火災(zāi)前后空氣和煙氣的平均密度，kg/m3。ρmoρmaρmg1234Z火第九節(jié)礦井火災(zāi)時期通風(fēng)三、火風(fēng)壓的特性１、火風(fēng)壓出現(xiàn)的位置。火風(fēng)壓產(chǎn)生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中。2、火風(fēng)壓的作用相當(dāng)于在高溫?zé)熈髁鬟^的風(fēng)路上安設(shè)了一系列輔助通風(fēng)機(jī)；3、火風(fēng)壓的作用方向總是向上?；痫L(fēng)壓的大小和方向取決于：煙氣流過巷道的高度、通過火源的風(fēng)量、巷道傾角、火源溫度和火源產(chǎn)生的的位置。第九節(jié)礦井火災(zāi)時期通風(fēng)四、火災(zāi)時期風(fēng)流紊亂規(guī)律及防治

1、風(fēng)流的紊亂形式。風(fēng)流紊亂的形式主要有：

旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)

主干風(fēng)路煙流逆退

火煙滾退三種形式（1）旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。當(dāng)火勢發(fā)展到一定的程度時，通風(fēng)網(wǎng)路中與火源所在排煙主干風(fēng)路相連的某些旁側(cè)分支的風(fēng)流可能出現(xiàn)與正常風(fēng)向相反的流動，在災(zāi)變通風(fēng)中把這種現(xiàn)象叫做旁側(cè)支路風(fēng)流的逆轉(zhuǎn)。第九節(jié)礦井火災(zāi)時期通風(fēng)（2）主干風(fēng)路煙流逆退（3）火煙滾退123456火火新風(fēng)煙第九節(jié)礦井火災(zāi)時期通風(fēng)五、災(zāi)變時期風(fēng)流控制

1、礦井發(fā)火時對通風(fēng)制度的基體要求是：（1）保護(hù)災(zāi)區(qū)和受威協(xié)區(qū)域的職工迅速撤至安全地區(qū)或井上（2）限制煙流在井巷中發(fā)生非控制性蔓延,防止火災(zāi)范圍擴(kuò)大（3）不得使火源附近瓦斯聚積到爆炸濃度，不容許流過火源的風(fēng)流中瓦斯達(dá)爆炸濃度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地區(qū)（4）為救護(hù)創(chuàng)造條件。2、火災(zāi)時常用的通風(fēng)制度有以下幾種：（1）維持正常通風(fēng)，穩(wěn)定風(fēng)流。（2）停風(fēng)機(jī)（3）反風(fēng)（4）風(fēng)流短路

第十節(jié)礦井火災(zāi)處理與控制一、滅火原理１、冷卻，把燃燒物質(zhì)的溫度降低到燃點(diǎn)以下。２、隔離和窒熄，使燃燒反應(yīng)體系與環(huán)境隔離，抑制參加反應(yīng)的物質(zhì)。３、稀釋，降低參加反應(yīng)物(液、氣體）的濃度。４、中斷鏈反應(yīng)。二、直接滅火

采用滅火劑或挖出火源等方法把火直接撲滅，稱謂直接滅火法。第十節(jié)礦井火災(zāi)處理與控制1、常用滅火劑及其使用方法可用于撲滅火源的物質(zhì)，稱為滅火劑。常用的滅火劑有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、鹵代烷、惰氣、砂子和巖粉等。（1）水水是不燃液體，是消防上常用的滅火劑之一。使用方法有水射流和水幕兩種形式。

第十節(jié)礦井火災(zāi)處理與控制（2）、泡沫泡沫是一種體積小，表面被液體圍成的氣泡群。泡沫的比重小，且流動性好，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離立體滅火，具有持久性和抗燃燒性，導(dǎo)熱性能低，粘著力大。泡沫復(fù)蓋在火源周圍，形成嚴(yán)密的復(fù)蓋層，并能保持一定時間，使燃燒區(qū)與空氣隔絕，具有窒息作用；復(fù)蓋層具有防輻射和熱量向外傳導(dǎo)作用；泡沫中的水份蒸發(fā)可以吸熱降溫，起到冷卻作用。泡沫滅火劑可分為化學(xué)滅火劑和空氣泡沫滅火劑兩類。第十節(jié)礦井火災(zāi)處理與控制（3）干粉干粉滅火劑是目前公認(rèn)的滅火效力較高的一種新型的化學(xué)滅火劑。應(yīng)用范圍比較廣泛。干粉滅火的原理：干粉靠加壓氣體的壓力從噴咀內(nèi)噴出，形成一股霧狀氣流，射向燃燒物，接觸火焰和高溫后，受熱分解，吸熱并放出不燃?xì)怏w（NH3和H2O(g))，可以稀釋火區(qū)范圍內(nèi)的氧濃度；干粉及其熱解產(chǎn)物可抑止碳?xì)渥杂苫?，破壞燃燒鏈反?yīng)；細(xì)的粉沫在高溫作用下溶化、膠結(jié)，形成復(fù)蓋層具有良好的“熱帳”作用。第十節(jié)礦井火災(zāi)處理