火災防治(胡衛(wèi)民高新春鹿廣利主編)

火災防治10第一節(jié)概述礦井火災是指發(fā)生在礦井井下或地面井口附近、威脅礦井安全生產、形成災害的一切非控制燃燒，是煤礦生產中的主要自然災害之一。礦井火災的發(fā)生和發(fā)展不僅會燒毀大量的煤炭資源和設備，而且產生大量的高溫煙流和有害氣體，危及井下工作人員的生命安全，有時還誘發(fā)瓦斯、煤塵爆炸，進一步擴大其災難性。一、礦井火災概念和條件1、礦井火災凡是發(fā)生在井下巷道、工作面、采空區(qū)等地點的火災，以及發(fā)生在井口附近的地面，火焰或氣體隨同風流進入井下而威脅到礦井安全生產的火災均稱為礦井火災。一、礦井火災概念和條件2、火災三要素產生外源火災的三個必要條件是：有可燃物存在、有足夠的氧氣和足以引起火災的熱源。這也稱火災三要素，缺少任何一個要素，火災都不能發(fā)生，或者正在發(fā)生的火災也會熄滅?？扇嘉镌礋嵫鯕舛?、火災的類型及其特點按引火源因分類：外因火災和內因火災1、外因火災它是外部高溫熱源(如爆破、燒焊、電流短路、明火等)引起可燃物質燃燒造成的火災。這種火災多發(fā)生在井口房、井筒、井底車場、石門及機電硐室和有機電設備的巷道等地點。外因火災具有火源明顯、發(fā)生突然、來勢兇猛等特點，若發(fā)現(xiàn)不及時，則可能釀成惡性事故。二、火災的類型及其特點2、內因火災內因火災是煤炭在一定的條件和環(huán)境下(如煤柱破裂、浮煤集中堆積又有一定的風流供給)本身發(fā)生物理化學變化(吸氧、氧化、發(fā)熱)，聚集熱量導致著火而形成的火災。自燃火災大多發(fā)生在采空區(qū)、遺留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的冒高處以及浮煤堆積的地點。自燃火災具有發(fā)生和發(fā)展緩慢、須經歷一段時間、有預兆和火源比較隱蔽等特點?；痫L壓（浮力效應）礦井發(fā)生火災時，火災的熱力作用會使空氣的溫度增高而發(fā)生膨脹，密度小的熱空氣在有高差的巷道中就會產生一種浮升力，這個浮升力的大小與巷道的高差及火災前后的空氣密度差有關。在地面建筑中這種現(xiàn)象也很普遍，被稱為煙囪效應，即通常室內空氣的密度比外界小，這便產生了使氣體向上運動的浮力，尤其是高層建筑中的許多豎井，如樓梯井、電梯井等，氣體的上升運動十分顯著，這種現(xiàn)象有時也叫熱風壓?；痫L壓（浮力效應）在礦井中，火災產生的熱動力是一種浮升力，這種浮力效應(Thebuoyancyeffect)就被稱為火風壓。火風壓就是高溫煙流經傾斜或垂直的井巷時產生的自然風壓的增量?；痫L壓與礦井自然風壓的產生機制是一致的，都是在傾斜和垂直的巷道上出現(xiàn)的空氣的密度差所至，只是使空氣密度發(fā)生變化的熱源不同，故這二者都可稱為熱風壓。礦井發(fā)生火災后，由于火風壓的作用會改變原通風系統(tǒng)中壓力的分布和風量的分配，即可能使通風系統(tǒng)風流發(fā)生紊亂，擴大事故范圍，造成更為嚴重的損失。

火風壓的計算火風壓的作用在風路中發(fā)生火災時，火風壓的作用只有在高溫煙流流經的上行或下行巷道里才能表現(xiàn)出來。高溫火煙對礦井通風的影響就好象在其流過的上行或下行巷道里安設了局部通風機一樣，它們的作用方向在上行風路中與煙流方向相同，在下行風路中則相反。節(jié)流效應（TheChokeeffect）節(jié)流效應是礦井火災過程中的一種典型現(xiàn)象。礦井火災時期，由于火煙的熱力作用等的影響，主干風路以及旁側支路中的風量往往會隨著火勢的發(fā)展而發(fā)生變化。如果由于火災的發(fā)生，主干風路的進風量可能下降，這種現(xiàn)象稱之為節(jié)流效應。三、礦井火災危害1、產生大量高溫煙流高溫煙流在它流經的沿途不僅毒化礦內空氣，而且可引起再生火災，嚴重威脅井下人員安全；另一方面它也會使礦井空氣嚴重缺氧，使人員窒息而亡。2、引起瓦斯、煤塵爆炸，使災情擴大礦井內發(fā)生火災，使接近火區(qū)的煤層于餾，產生一些可燃易爆氣體，如甲烷、乙烯、乙炔和氫氣等，有發(fā)生瓦斯爆炸的危險。三、礦井火災危害3、引起礦井風流狀態(tài)紊亂(1)風流逆轉在浮力和節(jié)流效應共同作用下，致使礦井某些巷通風流方向發(fā)生變化。風流逆轉主要發(fā)生在其反向熱風壓大于正向機械風壓的旁側支路。(2)煙流逆退在浮力與節(jié)流效應分別作用下，加上巷道縱、橫斷面方向溫度、壓力梯度的影響，在著火巷道火源上風側，新鮮風流繼續(xù)沿巷道底部供風的同時，煙流沿巷道頂部逆向流出。風流逆退可能發(fā)生在著火巷及其相連的主干風路上。

三、礦井火災危害3、引起礦井風流狀態(tài)紊亂(3)煙流滾退。在火源下風側節(jié)流效應和巷道斷面溫度、壓力梯度影響下，在新鮮風流沿巷道底部按原風向流入的同時，火源產生的煙流沿上風側巷道頂部逆向回退并流向火源。在一定條件下，這種現(xiàn)象也可能發(fā)生在下風側。逆轉是以同種流體單向流動為主，逆退是不同流體(煙流與新鮮風流)異向流動，滾退是在同一端面上既有新風和煙流的異向流動，又有煙流翻卷引起的同種流體異向流動。滾退是逆退和逆轉發(fā)生的先兆?；馂膶νL系統(tǒng)的影響

1、煙流逆退（rollback）2、風（煙）流逆轉

四、防滅火研究的內容煤礦火災防治是一項系統(tǒng)工程其理論與技術的研究內容應圍繞一個目標和三個問題。一個目標就是防止礦井火災發(fā)生，對于已發(fā)生的火災要防止其擴大并最大限度地減小火災中的人員傷亡和經濟損失。三個問題：①火災是如何發(fā)生的?

②如何防止火災發(fā)生?

③火災發(fā)生后如何進行及時而有效地控制和處理?在礦井里非煤炭自然發(fā)火引起的所有火災，如電氣失火、爆破起火、電焊、火焊殘火引火、膠皮摩擦起火、瓦斯燃燒或爆炸起火，以吸煙或共他點火工具引火等事故，均謂之外因火災事故。外因火災事故和礦井自然發(fā)火事故統(tǒng)稱為礦井火災事故。

第二節(jié)外因火災及其預防一、外因火災的條件(一)必要條件

1)有充足的可燃物。

2)有助燃物存在。

3)具有一定溫度和能量的火源。(二)充分奈件1)燃燒的三個必要條件同時存在，相互作用。2)可燃物的溫度達到燃點，生成熱量大于散發(fā)熱量。一、外因火災的條件煤礦常見的外因火源主要有以下幾種：

(1)電能熱源電(纜)流短路或導體過熱，電弧電火花，烘烤(燈泡取暖)；靜電等。(2)摩擦熱。(3)放明炮、糊炮、裝藥密度過大或過小、鉆孔內有水、炸藥受潮以及封孔炮泥長度不夠或用可燃物代替炮泥等違反爆破操作規(guī)程的操作都有可能發(fā)生爆燃。

(4)液壓聯(lián)軸器噴油著火引燃周圍可燃物，釀成多起火災。

(5)明火(高溫焊碴、吸煙)。二、外因火災預測礦井外因火災預測的任務是，通過井巷中的可燃物和潛在火源分布調查，確定可能產生外因火災的空間位置，及其危險性等級。外因火災預測可遵循如下程序：①調查井下可能出現(xiàn)火源(包括潛在火源)的類型及其分布；②調查并下可燃物的類型及其分布；②劃分發(fā)火危險區(qū)，井下可燃物和火源(包括潛在火源)同時存在的地區(qū)視為危險區(qū)。三、外因火災的預防煤炭外因火災發(fā)生的原因主要是：使用明火疏忽大意；電器設備和維護不好(如電纜、電動車、電鉆損壞或過負荷、電流短路、用銅絲或鐵絲代替可焙保險絲及電纜的雞爪子或羊尾巴接頭等)；井下爆破時違反技術操作規(guī)程。三、外因火災的預防預防外因火災的措施有以下幾種。

(一)杜絕產生明火源；

(二)設置防火門和消防器材及滅火設備

(三)采用不燃型材料支護

(四)設置井下消防供水系統(tǒng)

用水撲滅剛剛發(fā)生的火災（電器和油類火災除外）是有效的。第三節(jié)煤炭自燃一、煤炭自燃機理早在1862年，德國人戈朗布曼（Grumbman）發(fā)表了第一篇關于煤炭自燃起因的文章。一百多年來，人們提出了若干學說來解釋煤的自燃，如黃鐵礦作用、細菌作用、酚基作用，煤氧復合作用等學說。黃鐵礦作用學說認為煤的自燃是由于煤層中的黃鐵礦(FeS2)與空氣中的水份和氧相互作用、發(fā)生熱反應而引起的。一、煤炭自然發(fā)火機理細菌作用學說認為，在細菌作用下，煤在發(fā)酵過程中放出一定熱量對煤自熱起了決定性作用。酚基作用學說認為，煤的自熱是由于煤體內不飽和的酚基化合物強烈地吸附空氣中的氧，同時放出一定量的熱量而造成的。煤氧復合作用學說認為，原始煤體自暴露于空氣中后，與氧氣結合，發(fā)生氧化并產生熱量，當具備適宜的儲熱條件，就開始升溫，最終導致煤的自燃。二、煤炭自燃過程根據現(xiàn)有的研究成果，人們認為煤炭的氧化和自燃是基一鏈反應。煤炭自燃過程大體分為3個階段：

①潛伏期②自熱期②燃燒期在自熱階段，若改變了散熱條件，使散熱大于生熱；或限制供風，使氧濃度降低至不能滿足氧化需要，則自熱的煤溫度降低到常溫，稱之為風化。風化后煤的物理化學性質發(fā)生變化，失去活性，不會再發(fā)生自燃。三、自然發(fā)火與自然發(fā)火期有自燃傾向性的煤層被開采破碎后在常溫下與空氣接觸，發(fā)生氧化，產生熱量使其溫度升高，出現(xiàn)發(fā)火和冒煙的現(xiàn)象叫自然發(fā)火。在《礦井防滅火規(guī)范》中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即為自然發(fā)火。①煤因白燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象；②由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至70℃以上；③由于煤炭自熱而分解出CO、C2H4(乙烯)或其他指標氣體，在空氣中的濃度超過預報指標，并呈逐漸上升趨勢。三、自然發(fā)火與自然發(fā)火期從(火源處的)煤層被開采破碎、接觸空氣之日起，至出現(xiàn)上述定義的自燃現(xiàn)象或溫度上升到自燃點為止，所經歷的時間叫煤層的自然發(fā)火期，以月或天為單位。采煤工作面中煤層自然發(fā)火期以工作面開切眼掘完之日起到自然發(fā)火時為止計算。煤層的自然發(fā)火期取決于煤的內部結構和物理化學性質、被開采破壞后的培積狀態(tài)參數(分散度)、裂隙或空隙度、通風供氧、蓄熱和散熱等外部環(huán)境等因素。發(fā)火期一般為幾個月，個別情況下可以達兩年左右。三、自然發(fā)火與自然發(fā)火期習慣上認為，自然發(fā)火期短的煤易自燃，自然發(fā)火期長的煤難自燃。其實這種看法是不全面的，改變技術條件，就可以使自然發(fā)火期改變。四、煤炭自燃條件及分布地點(一)煤體發(fā)生自燃的條件(1)具有低溫氧化性，即有自燃傾向的煤以破碎狀態(tài)存在；(2)有氧含量大于12％的空氣通過這些碎煤；(3)空氣流動速度適中，使破裂煤體有積聚氧化熱的環(huán)境；(4)在上述三個條件同時具備的狀態(tài)下，持續(xù)一定的時間，使煤體可以達到著火溫度。上述四個條件缺一不可，前三個條件是煤炭白燃的必要條件，最后一個條件是充分條件。四、煤炭自燃條件及分布地點

(二)煤發(fā)自燃經常發(fā)生的地點

(1)有大量遺煤而未及時封閉或封閉不嚴的采空區(qū)(特別是采空區(qū)內的聯(lián)絡眼附近和停采線處)；

(2)巷道兩側和遺留在采空區(qū)內受壓的煤柱；

(3)巷道內堆積的浮煤或煤巷的冒頂、垮幫處。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素（一）影響煤炭自燃的內因（1）煤的變質程度煤的變質過程伴隨著煤分子結構的變化，碳化程度越高，煤體內含有的活性結構越少。所以煤的變質程度是煤自燃傾向性的決定性因素?，F(xiàn)場的統(tǒng)計表面，褐煤最易自燃，無煙煤最不易自燃，煙煤介于二者之間。煤化程度越高的煤，自然傾向性越小。煙煤的煤化度低于無煙煤而高于褐煤，因燃燒時煙多而得名。根據煤化度的不同，我國將其劃分為長焰煤、不黏煤、弱黏煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤和貧煤等。（2）煤巖成分煤巖成分一般分為絲煤、暗煤、亮煤和鏡煤四種。不同的煤巖成分有著不同的氧化性。在低溫下，絲煤吸氧最多，但是，隨著溫度的升高，鏡煤吸附氧能力最強，其次是亮煤，暗煤最難于自燃。鏡煤與亮煤脆性大，易破碎，而且灰分少，在其次生的裂隙中常伴有黃鐵礦，開采中易碎裂為微細的顆粒，細微狀的煤?；螯S鐵礦都有較高的自燃氧化特性，因此它的氧化接觸面積大，著火溫度低。故鏡煤與亮煤在絲煤吸附氧化升溫的促使誘導下很容易自燃。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素（3）煤的含硫量硫在煤中有三種存在形式：硫化鐵即黃鐵礦(FeS2)、有機硫以及硫酸鹽。對煤自燃起主導作用的是黃鐵礦。黃鐵礦的比熱小，它與煤吸附相同的氧量而溫度的增值比煤大3倍。黃鐵礦在低溫氧化時產生硫酸鐵和硫酸亞鐵，體積增大，使煤體膨脹而變得松散，增大了氧化表面積，而且其分解產物比煤的吸氧性更強，能將吸附的氧轉讓給煤粒使之發(fā)生氧化。在煤中含黃鐵礦越多，就越易自燃。我國西南主要礦區(qū)的統(tǒng)計資料表明，含硫3%以上的煤層均為自然發(fā)火煤層。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素（4）煤的粒度、孔隙特性、破碎程度及脆性完整的煤體一般不會發(fā)生自燃，一旦受壓破裂，呈破碎狀態(tài)存在，其自燃性能顯著提高。這是因為破碎的煤炭不僅與氧接觸的表面積增大，而且著火溫度也明顯降低。煤的自燃性隨著其孔隙率、破碎度的增加而上升。煤炭孔隙率越大，越易自燃。變質程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素（5）煤的瓦斯含量瓦斯或者其它氣體含量較高的煤，由于其內表面含有大量的吸附瓦斯，使煤與空氣隔離，氧氣不易與煤表面發(fā)生接觸，也就不易與煤進行復合氧化，使煤炭自燃的潛伏期加長。煤層中瓦斯具有較好的阻化作用，是防止煤自然發(fā)火的有利因素。當煤中殘余瓦斯量大于5m3/t時，煤往往難以自燃。但是隨著瓦斯的放散，煤與氧就更易結合。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素（6）水分對煤炭自燃過程的影響有兩個相互對立的過程。首先，煤炭中的水分在初期階段會因為蒸發(fā)作用而散失，因此，一部分熱量就會以水分潛熱的形式被水蒸氣帶走，這就有阻止煤體溫度升高的趨勢。另一方面，煤體也會從空氣中吸收水分。這就是所謂的吸收熱（有時也叫濕潤熱）會促使煤的溫度升高。水分的催化作用隨煤溫的增高而增大。水分對煤的總的作用就取決于這兩種過程誰占主導地位。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素五、影響煤炭自然發(fā)火的因素（二）影響煤炭自燃的外因煤炭自燃的外在條件決定于煤炭接觸到的空氣量和外界的熱交換作用，這兩個因素與煤層的埋藏條件(地質條件)和其開采方法(采掘技術因素)有著錯綜復雜的聯(lián)系。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素

1.地質因素

煤層厚度或傾角越大，自燃危險性就越大。這是因為，開采厚煤層或急傾斜煤層時，煤炭回收率低、采區(qū)煤柱易遭破壞、采空區(qū)不易封閉；煤是不良導體，煤層越厚，越易積聚熱量；松散巖石的熱導率很低，冒落的巖石包圍浮煤，浮煤產生的熱量也不易散發(fā)，所以，煤層越厚，傾角越大發(fā)火幾率就越大。五、影響煤炭自然發(fā)火的因素

2.開采技術因素

(1)開拓方式

實踐經驗表明，開拓布置對有自然發(fā)火煤層的礦井影響很大。要求巷道系統(tǒng)簡單，采用石門、巖巷開拓、少留煤檢、減少對煤體的切割，這對消除發(fā)火隱患是積極的，有利的。

(2)采煤方法

采煤方法對發(fā)火的影響主要表現(xiàn)在采空區(qū)、煤柱、煤壁裂隙的漏風。漏風使這些地點煤氧化生熱，生熱多少和生熱能否積聚取決于漏風風速的大小。。我國目前預測自然發(fā)火的方法有：①在實驗室確定自燃傾向性等級；②根據本礦或條件相似(近)礦井或采區(qū)的已有的自然發(fā)火的統(tǒng)計資料，確定待采(或本)煤層的自然發(fā)火期。

第四節(jié)煤炭自燃的預測與監(jiān)測一、煤層自燃傾向性等級我國煤層自燃傾向性的鑒定采用吸氧量法，反映的是煤炭的常溫吸氧能力。鑒定結果按下表分類確定自燃傾向性等級。煤的自燃傾向性可分為容易自燃、自燃和不易自燃三類。二、煤層自然發(fā)火期的估算方法及其延長途徑(一)煤層的自然發(fā)火期估算方法（1）統(tǒng)計比較法。適用于生產礦井。（2）類比法。適用于新建礦井。(二)延長煤層自然發(fā)火期的途徑煤炭自燃的發(fā)展過程受自燃傾向性（即低溫時的氧化性）、堆積狀態(tài)、通（漏）風強度（風量和風速）以及與周圍環(huán)境的熱交換條件等多種因素影響。因此，煤層的自然發(fā)火期是可以延長的。二、煤層自然發(fā)火期的估算方法及其延長途徑(二)延長煤層自然發(fā)火期的途徑

（1）減小煤的氧化速度和氧化生熱（2）增加散熱強度，降低溫升速度三、自燃火災的預報所謂礦井火災預報，就是根據火災發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，應用成熟的經驗和先進的科學技術手段，采集處于萌芽狀態(tài)的火災信息，進行邏輯推斷后給出火情報告。(一)利用人體生理感覺預報自然發(fā)火①嗅覺煤油味、汽油味和輕微芳香氣味非飽和碳氫化合物②視覺煙霧、水蒸氣、掛汗等③感（觸）環(huán)境溫度升高、氧濃度降低，CO、CO2等有害氣體增加三、自燃火災的預報(二)氣體成分分析法1、指標氣體及其臨界指標

能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期特征的、并可用來作為火災早期預報的氣體叫指標氣體。指標氣體要具備：①靈敏性；②規(guī)律性；③可測性。三、自燃火災的預報2、常用指標氣體（1）一氧化碳（CO）一氧化碳生成溫度低，生成量大，其生成量隨溫度升高按指數規(guī)律增加，是預報煤炭自燃火災的較靈敏的指標之一。確定預報的臨界值時一般要考慮下列因素：①各采樣地點在正常時風流中CO的本底濃度；②臨界值時所對應的煤溫適當，即留有充分的時間尋找和處理自熱源。應用CO作指標氣體要同時滿足兩點：①CO的濃度或絕對值要大于臨界值；②CO的濃度或絕對值要有穩(wěn)定增加的趨勢。三、自燃火災的預報2、常用指標氣體（2）Graham系數ICO

J．JGraham提出了用流經火源或自熱源風流中的CO濃度增加量與氧濃度減少量之比作為自然發(fā)火的早期預報指標。其計算式如下：三、自燃火災的預報2、常用指標氣體（3）乙烯（C2H4）一般礦井的大氣中是不含有乙烯的，因此，只要井下空氣中檢測出乙烯，則說明已有煤炭在自燃了。同時根據乙烯和丙烯出現(xiàn)的時間還可推測出煤的自熱溫度。（4）其他指標氣體選擇指標氣體時一定要在實驗基礎上進行，而且采用多種指標氣體配合預報較為合適。四、采樣點設置測點設置的總要求是，既要保證一切火災隱患都要在控制范圍之內，并有利于準確地判斷火源的位置，同時要求安裝傳感器少。測點布置一般原則是：①在已封閉火區(qū)的出風側密閉墻內設置測點，取樣管伸入墻內1m以上；②有發(fā)火危險的工作面的回風巷內設測點；③潛在火源的下風側，距火源的距離應適當；④溫度測點設置要保證在傳感器的有效控制范圍之內；⑤測點應隨采場變化和火情的變化而調整。五、連續(xù)自動檢測系統(tǒng)（一）束管系統(tǒng)（1）采樣系統(tǒng)（2）控制裝置（3）氣樣分析（4）數據貯存、顯示和報警。缺點是：管路長，維護工作量大。五、連續(xù)自動檢測系統(tǒng)（二）環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)2010年國辦23號文《國務院關于進一步加強企業(yè)安全生產工作的通知》強制性地要求各地煤礦在3年內完成安全監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和通信聯(lián)絡系統(tǒng)等安全避險“六大系統(tǒng)”的安裝。逾期未安裝的，將依法暫扣安全生產許可證、生產許可證。一、開拓開采技術防火措施（一）開拓開采技術防止自然發(fā)火總的要求是：

(1)提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質基礎。

(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。一方面消除漏風通道；另一方面減小漏風壓差。

(3)使流向可燃物質的漏風，在數量上限制在不燃風量之下，在時間上限制在自然發(fā)火期以內。

第五節(jié)煤炭自燃火災的防治措施一、開拓開采技術防火措施

（二）技術措施

(1)合理進行巷道布置

①對一些服務時間較長的巷道應盡量采用巖石巷道，若將其布置在煤層中時應采用煤柱護巷。采區(qū)巷道布置應有利于采用均壓防火技術。②區(qū)段巷道分采分掘。

③推廣無煤柱開采技術，減少煤柱發(fā)火。并采取階段跳采、巷旁充填技術等措施解決取消煤柱之后所帶來的采空區(qū)難以密閉和隔離等問題。一、開拓開采技術防火措施

（二）技術措施

(2)開采方法

①合理確定采區(qū)范圍和加快回采速度。要考慮在自然發(fā)火期內將圈定的采區(qū)煤量全部采完。

②提高回收率，降低煤炭損失。清浮煤，使采空區(qū)盡量減少遺煤。

③正確選擇開采程序。

④及時封閉廢舊巷道。廢舊巷道要及時封閉，有條件的礦井可用黃泥澆灌法進行封閉，再設永久性防火墻。一、開拓開采技術防火措施

（二）技術措施

(3)選擇合理的通風系統(tǒng)礦井采用對角式和分區(qū)式通風系統(tǒng)比中央式通風系統(tǒng)更有利防火。當某個采區(qū)發(fā)生火災時，能夠根據救災的需要，做到隨時停風、減風或反風。在巷道布置上，要為分區(qū)通風和局部反風創(chuàng)造條件。選擇采區(qū)和工作面通風系統(tǒng)的原則也是盡量減少采空區(qū)的漏風壓差，不要讓新、乏風從來空區(qū)邊緣流過。一、開拓開采技術防火措施

（二）技術措施

(4)堅持自上而下的開采順序

(5)合理確定近距離相鄰煤層(下煤層頂板冒落簡度大于層間距)和厚煤層分層同來時兩工作面之間的錯距，防rL上、下之間采宅區(qū)連通。二、均壓防滅火

均壓防滅火的實質是利用風窗、風機、調壓氣室和連通管等調壓設施，改變漏風區(qū)域的壓力分布，降低漏風壓差，減少漏風，從而達到抑制遺煤自燃、情化火區(qū)，或熄滅火源的目的。均壓技術是在20世紀50年代由波蘭漢·貝斯特朗（H.Bystron）教授首先提出。均壓（“以風治火”），簡單，成本最低，控制火勢的發(fā)展常常立竿見影，深受現(xiàn)場歡迎。根據煤礦井下煤炭自燃發(fā)火區(qū)域是否封閉，均壓技術可分為開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓兩種類型。1、開區(qū)均壓開區(qū)均壓通常是指在生產工作面建立的均壓系統(tǒng)，其特點是在保證工作面所需通風風量的條件下，通過通風調節(jié)實施，盡量減少向采空區(qū)漏風，抑制煤的自燃，防止CO等有毒有害氣體涌入工作面，從而保證正常生產的進行。漏風通道和工作面周圍的通道可以形成多種風流流動方式(如并聯(lián)、角聯(lián)和復雜聯(lián)等)，開區(qū)均壓也有幾種不同類型。二、均壓防滅火（1）調節(jié)風窗均壓適用于工作面采空區(qū)內形成的并聯(lián)漏風方式。通常在工作面的回風巷內安設調節(jié)風窗，使工作面內的風流壓力提高，以降低工作面與采空區(qū)的壓差，減少采空區(qū)中氣體涌出。適用于采空區(qū)內已有自燃跡象，并抑制采空區(qū)中的火災災氣體（CO等）涌到工作面，威脅工作面的安全生產。安設調節(jié)風窗后，通風巷道的壓力如圖（b）所示。二、均壓防滅火二、均壓防滅火1

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當在回風巷內3-4間安設調節(jié)風窗A以后，風窗前的壓力升高，采空區(qū)與工作面的壓差就降低，采空區(qū)內的氣體就不易涌出。其降低值取決于可調節(jié)風門的風阻大小。（2）風機調壓有時為提高風路的壓力，需在風路上安設帶風門的風機（即輔助通風機），利用風機產生的增風作用，改變風路上的壓力分布，達到均壓的目的。局部通風機調壓原理如圖。單獨使用調壓風機調壓是以增加風量為前提。二、均壓防滅火（3）調節(jié)風窗與局部通風機聯(lián)合均壓工作面采空區(qū)內部的漏風通道有時是比較復雜的，當相鄰為采空區(qū)是，還有外部漏風，這些最后都要經過經回采工作面上隅角排出。因此采空區(qū)的自燃征兆往往是從上隅角表現(xiàn)出來的。調節(jié)風門與扇風機聯(lián)合均壓常常采用工作面進風巷安設扇風機而回風巷安設調節(jié)風門的聯(lián)合均壓措施。二、均壓防滅火（4）利用角聯(lián)結構進行均壓調節(jié)角聯(lián)漏風要在風路中適當位置安裝風門和風機等調壓裝置，降低漏風源的壓能，提高漏風匯的壓能。漏風通道為角聯(lián)分支，漏風方向3→1。為了消除對角漏風，可改變相鄰支路的風阻比，使之保持：二、均壓防滅火2、閉區(qū)均壓閉區(qū)均壓就是對已經封閉的區(qū)域進行均壓，它一方面可以防止封閉區(qū)中的煤炭自燃，又可加速封閉火區(qū)的熄滅速度。常用的閉區(qū)均壓主要技術措施有：并聯(lián)風路與調節(jié)風門聯(lián)合均壓調壓風機與調節(jié)風門聯(lián)合均壓連通管均壓二、均壓防滅火（1）并聯(lián)風路與調節(jié)風門聯(lián)合均壓封閉區(qū)（F）進回風口5、8兩點的壓差過大，漏風嚴重，有自然發(fā)火的危險。為了控制漏風采取了兩項措施，取消了5-8上山內的兩道密閉，使之成為與封閉區(qū)漏風并聯(lián)的通道。二、均壓防滅火同時在8-9區(qū)段內構筑調節(jié)風門4，將通過3-4上山的風量限制在最小的范圍之內。閉區(qū)進回風口5、8兩點壓差顯著減小，漏風量降低，這樣就消除了封閉區(qū)自然發(fā)火的危險。如果封閉的是個火區(qū)，當然也會加速火的熄滅。（2）調壓風機與調節(jié)風門聯(lián)合均壓當上山5-8區(qū)段的風量不允許控制時，為實現(xiàn)對封閉的采空區(qū)（F）進行均壓，可在封閉區(qū)的兩端進回風口采取調壓風機與調節(jié)風門聯(lián)合組成均壓硐室的方法。啟動通風機后，調節(jié)風門窗口的大小以消除原有密閉墻內外的壓差，從而阻止了通過密閉墻的漏風。二、均壓防滅火（3）連通管均壓二、均壓防滅火在可能發(fā)生煤炭自燃的封閉區(qū)（F）的回風側密閉外面，再加筑一道密閉墻。穿過外部密閉墻安設金屬管路（1’、2’）直通地面。在管路上安設調節(jié)閥門，或在外部密閉墻上構筑風窗調節(jié)孔，以控制通過連接管的風量。使其阻力h1-2與進風1-2-5區(qū)段的阻力（h1-5）相等，則封閉區(qū)進回風兩端（5、2’）的壓能一樣而漏風消失。如果將連通管各作一條風流支路，則封閉區(qū)處于角聯(lián)支路上，通過相鄰支路風阻的調節(jié)不僅可以使其漏風風流停止流動，而且可以根據需要調節(jié)其風流方向。所以，連通管均壓措施實質上也是改變通風系統(tǒng)均壓的一種方法。三、預防性灌漿方法灌漿就是把粘土、粉碎的頁巖、電廠煤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，達到防火和滅火的目的。灌漿防滅火的作用為：漿液充填煤巖裂隙及其孔隙的表面，增大氧氣擴散的阻力，減小煤與氧的接觸和反應面；漿水浸潤煤體，增加煤的外在水分，吸熱冷卻煤巖；加速采空區(qū)冒落煤巖的膠結，增加采空區(qū)的氣密性。灌漿防火的實質是，抑制煤在低溫時的氧化速度，延長自然發(fā)火期。三、預防性灌漿方法灌漿系統(tǒng)由制漿、輸漿和灌漿三部分組成。（1）漿液的制備包括：①漿液性能；

②漿材的選??；

③漿液的制備工藝。（2）漿液的輸送①輸漿壓力與輸漿倍線；

②輸漿管道的選擇；

③灌漿鉆孔。三、預防性灌漿方法預防性灌漿按與回采的關系分采前預灌、隨采隨灌和采后封閉灌漿三種。采前預灌是在工作面尚未回采前對其上部的采空區(qū)進行灌漿。這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自燃、特厚煤層。采后注漿是采空區(qū)封閉后，利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內注漿。隨采隨灌則是隨著采煤工作面推進的同時向有發(fā)火危險的采空區(qū)灌漿，這是預防性灌漿采用的主要方法。隨采隨灌分為鉆孔灌漿、埋管灌漿和灑漿三種方式。（1）鉆孔灌漿從底板或鉆窩打鉆注漿三、預防性灌漿方法（2）埋管注漿三、預防性灌漿方法（3）工作面灑漿或插管灌漿從回風巷灌漿管上接出一段漿管，沿傾斜方向向采空區(qū)均勻地灑一層泥漿。灑漿量要充分，使采空區(qū)新冒落的矸石能均勻地為泥漿包圍。灑漿通常作為埋管灌漿的一種補充措施，使整個采空區(qū)特別是下半段也能灌到足夠的泥漿。對綜采工作面常采用插管灌漿的方式，即注漿主管路沿工作面傾斜鋪設在支架的前連桿上，每隔20m左右預留一個三通接頭，并分裝分支軟管和插管。將插管插入支架掩護梁后面的跨落巖石。

三、預防性灌漿方法四、阻化劑防滅火阻化劑也稱阻氧劑。將其溶液噴灑在采空區(qū)的煤壁或者煤塊上，具有阻止煤的氧化和防止煤的自燃的作用，因此稱為阻化劑。阻化劑包括如氯化鈣（CaCl2）、氯化鈉（NaCl）、氯化鎂（MgCl2）、水玻璃(Na2SiO3)等無機鹽類化合物。該項防滅火技術是在60年代初發(fā)展起來的，在國外和國內的一些礦井都進行了應用，取得了很好的效果。它是進行煤礦防滅火的一個重要手段之一。阻化劑防火由于技術工藝系統(tǒng)簡單，設備少，成本低，防火效果好等優(yōu)點，在一些礦區(qū)得到了廣泛應用。四、阻化劑防滅火五、凝膠膠體是指含分散顆粒的尺寸在1~100nm的水溶液。在適當的條件下，溶膠或高分子溶液中的分散顆粒相互聯(lián)結成為網絡結構，水介質充滿網絡之中，體系成為失去流動性的半固體狀態(tài)的膠凍，處于這種狀態(tài)的物質稱為凝膠。凝膠介于固體與液體之間的一種特殊狀態(tài)，固體特征（無流動性，有一定的幾何外形，有彈性、強度和屈服值等。但另一方面它又保留某些液體的特點，例如離子的擴散速率在以水為介質的凝膠中與水溶液中相差不多。為了封阻煤體中的裂隙或撲滅高位處的火災，凝膠較其它防滅火介質具有優(yōu)越性。（1）無機凝膠無機凝膠主要由基料、促凝劑和水按照一定比例配置成水溶液。成膠的過程是一個吸熱過程。由兩種原料在水中經過物理或化學作用形成的膠體，通常把主要成膠原料稱為基料，把促成基料成膠的材料稱為促凝劑或膠凝劑。在礦井防滅火常用的硅凝膠，水玻璃是基料，碳酸氫銨或硫酸氨或鋁酸鈉為促凝劑。無機凝膠存在失水后會干裂、粉化和滅火后的火區(qū)易復燃的不足。五、凝膠（2）有機凝膠（高分子凝膠）有機凝膠也稱高分子凝膠。高分子凝膠是指分子量很高的高分子化合物的溶液。這種高分子化合物吸水能力很強，與水接觸后，短時間內溶脹且凝膠化，最高吸水能力可達自身重量的千倍以上。目前用于礦井的高分子防滅火材料以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉為主要成分。這種膠體材料在井下使用方便，且對井下環(huán)境無污染。這種膠體附著力強，可充分包裹煤炭顆粒，隔絕與氧氣的接觸。高分子凝膠材料的不足在于其成本較高，且吸熱與成膠能力均不如由水玻璃與碳酸氫銨構成的銨鹽凝膠。五、凝膠（3）復合膠體在黃土、粉煤灰或其它原料的泥漿中，將成膠材料按一定比例添加到泥漿中，使泥漿稠化，形成漿體凝膠，也稱復合膠體。因復合膠體含有固體介質，即使膠體脫水后仍可較好地包裹煤體，可克服一般水凝膠的特點，因而具有更好的防滅火性能。五、凝膠六、惰性氣體可以被用作礦井防滅火的惰性氣體主要有CO2燃燒惰性氣體氮氣1、二氧化碳二氧化碳的密度相對于空氣是1.52，利用其密度大的特點可用來對付礦井中發(fā)生在位置較低處的火災；但是，二氧化碳對控制水平和上行巷道或工作面的火災效果就較差。二氧化碳作為惰性氣體防滅火存在以下不足：二氧化碳易溶于水，因此在潮濕的環(huán)境下要損失部分氣態(tài)二氧化碳。二氧化碳比較容易吸附在煤體和燒焦的煤炭上，甚至比瓦斯的吸附性更強。當二氧化碳與燃燒成白熾的碳化物的表面相接觸時，二氧化碳就生成一氧化碳。二氧化碳的使用成本一般高于氮氣。六、惰性氣體2、燃燒惰性氣體將火區(qū)封閉后，火區(qū)內的氧氣將被消耗而成為煙氣。煙氣的主要成分是二氧化碳、氮氣和水蒸氣，這樣的混合氣體可看作是窒息火區(qū)的惰性氣體，會使火區(qū)惰化，使火勢熄滅。但是，這樣的混合氣體可能含大量的可燃性氣體，如果有新鮮空氣進入的話，就可能發(fā)生爆炸。直接利用火災氣體滅火，因實際使用困難，很少采用；但可采用燃油燃燒的惰氣滅火。六、惰性氣體2、燃燒惰性氣體目前，國內外礦山救護隊一般裝備有用燃油燃燒的惰氣發(fā)生裝置。惰氣發(fā)生裝置的特點是產生的惰氣量大，如燃燒煤油的噴氣式發(fā)動機，當燃燒速率為0.7kg/s時，會產生30m3/s的惰性煙氣，發(fā)動機在產生大量煙氣的同時，還會產生大約30MW的電力，可以作其它用途。為使惰氣裝置滅火性能更優(yōu)，需用水對煙氣進行冷卻處理，經冷卻的濕式惰氣注入火區(qū)，可快速控制火勢、窒息火區(qū)。六、惰性氣體3、氮氣捷克于1949年在Doubrava礦井最早使用氮氣滅火。另外，如英國、德國、法國、前蘇聯(lián)、保加利亞、印度、波蘭等國也較早使用了氮氣。在常溫常壓下，氮分子結構與化學性質非常穩(wěn)定，很難與其它物質發(fā)生化學反應，它是一種良好的滅火用惰性氣體。當氧含量降低到5~10％時，可抑制煤的氧化自燃，氧含量降低到3％以下時，則可以使煤炭燃燒熄滅并阻止其復燃。氮氣防滅火技術以其特有的物理性質，豐富的氮氣資源，簡單的注氮工藝，使其成為自燃礦井不可或缺的防滅火技術。六、惰性氣體南四JXZD-700型制氮機南二DM-600型制氮機制氮機組六、惰性氣體（1）氮氣防滅火的優(yōu)缺點氮氣防滅火有以下優(yōu)點：①注入氮氣可使防治區(qū)域缺氧惰化，迅速滅火，并能為搶險救災工作提供較安全可靠的環(huán)境。②可使防治區(qū)域呈正壓，防止或杜絕新鮮空氣流入，以保持防治區(qū)域的氮氣惰化度。③具有降溫作用。氮氣在管路中帶壓輸送，在注氮口氮氣膨脹吸熱，可部分地吸收煤炭氧化生成的熱量。④氮氣比重和空氣相近，易于和空氣混合，氮分子能滲入采空區(qū)的所有地點，擴散半徑大，惰化覆蓋面廣。⑤注氮不污染防治區(qū)，無腐蝕或不損壞綜采設備。六、惰性氣體（1）氮氣防滅火的優(yōu)缺點注氮防滅火有以下缺點：①氮氣在防治區(qū)滯留的時間不是太長，特別是存在漏風通道的情況下，氮氣易遺失，不能像泥漿那樣長期起到防滅火作用。②注氮能迅速遏制火災，但滅火降溫困難，使火區(qū)完全熄滅時間相當長。因此，注氮滅火的同時，要輔助其它滅火措施，處理殘火，以防復燃。③氮氣本身雖無毒，但具有窒息性，對人體有害。井下作業(yè)場所所需氧含量下限值為19％，所以有氮氣泄漏的工作地點的氧含量不得低于19％。六、惰性氣體（2）氮氣的制取

氮氣是空氣中的主要成分，因此空氣為氮氣的制取提供了取之不盡、用之不竭的來源。礦井防滅火工作中所用的氮氣，都是通過對空氣中的氣體成分進行分離而制取的。以往，它是制氧過程中的一種副產品，現(xiàn)在成為了主要生產目標。對空氣進行分離而制取氮、氧的基本方法有深冷空分、變壓吸附和膜分離方法三種工藝技術。六、惰性氣體（3）注氮工藝氮氣防滅火技術的實質是向工作面采空區(qū)注入氮氣，使采空區(qū)氧化自燃帶惰化，使空氣中氧氣的體積濃度降至7％以下；要將陰燃完全熄滅時，氧氣濃度應該低于2％。一般采取沿順槽埋管方式進行注氮防火。可在工作面進風順槽外側巷幫敷設無縫鋼管，并埋入采空區(qū)內。如采空區(qū)埋管兼作灌漿管時，則該埋管分別通過三通與注氮、灌漿管相連，根據需要，通過埋管注氮或灌漿。六、惰性氣體（3）注氮工藝采空區(qū)埋管管路每隔一定距離預設氮氣釋放口，其位置應高于煤層底板20~30cm，并采用石塊或木垛加以妥善保護，以免孔口堵塞。為控制注氮地點，提高注氮效果，可采用拉管移動式注氮方式，即采用回柱絞車將埋管向外牽引，埋管移動周期與工作面推進速度保持同步，使注氮孔始終在采空區(qū)氧化自燃帶內注入氮氣，據經驗，埋管距工作面17m之內，采用回柱絞車能夠牽移動埋管。六、惰性氣體（3）注氮工藝利用惰化火區(qū)的措施進行防滅火是非常有效的，也是很重要