通風安全課件 第09章 防火

學習思路礦井火災內因火災外因火災預測預防預報煤自燃理論礦井火災時期通風和控制原因分析預防第9章火災防治第一節(jié)概述一、按引火原因分類1火災與礦井或煤田火災的概念內因(自燃)火災自燃物自身發(fā)生物理化學變化，產生并積聚熱量，達到自燃點而形成的火災。外因火災

可燃物在外界火源(明火或高溫熱源)的作用下，引起燃燒而形成的火災。在礦井或煤田范圍內發(fā)生，威協(xié)安全生產、造成一定資源和經(jīng)濟損失或者人員傷亡的燃燒事故，稱之為礦井或煤田火災。2礦井火災的類型及其特性第一節(jié)概述2礦井火災的類型及其特性二、按消防分類A類火災固體可燃物質燃燒形成的火災稱為A類火災。Ｂ類火災可燃液體燃燒形成的火災。C類火災可燃氣體燃燒形成的火災。D類火災如鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災。E類火災

指帶電物體和精密儀器等物質的火災。F類火災烹飪器具內的烹飪物（如動植物油脂）火災。

第二節(jié)礦井外因火災及其預防1物質燃燒的充要條件一、必要條件（1）有充足的可燃物；（2）有助燃物存在。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。二、充分條件（1）燃燒的三個必要條件同時存在，相互作用；（2）可燃物的溫度達到燃點，生成熱量大于散發(fā)熱量。第二節(jié)礦井外因火災及其預防2外因火災的預防一、我國的消防方針消防工作實行“預防為主，防消結合”的方針。二、防火對策技術(Engineering)對策

災前：防止起火、防止擴大；災后：報警、控制、滅火、避難教育（Education）對策管理（法制(Enforcement））對策三、外因火災的技術措施防止火源產生；防止已發(fā)生的火災事故擴大，以盡量減少火災損失。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎1煤炭自然機理學說黃鐵礦作用學說細菌作用學說酚基作用學說煤氧化合學說第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎2煤的氧化特性所有品種煤在常溫下都吸氧，但吸氧速度不同。煤的吸氧速度與所在空氣中的氧濃度成正比: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:吸氧速度常數(shù)Ｕ與煤自身溫度之間符合冪函數(shù)關系:煤在氮氣中加熱后再冷卻可使它的活性增加，并有重新恢復到原有活性的可能。吸氧速度常數(shù)Ｕ與粒度之間成復雜關系。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎3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，產生熱量使其溫度升高，出現(xiàn)明火和冒煙的現(xiàn)象。

界定：1）明火、或煙霧

2）70℃以上

3）釋放標志性氣體，濃度有上升趨勢自然發(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為止，所經(jīng)的時間。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎4煤炭自燃條件具有自燃傾向的煤被開采后呈破碎堆積狀態(tài)。有較好的蓄熱條件。有適量的通風供氧。上述三條件共存的時間大于煤的自然發(fā)火期。第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎5影響煤炭自然發(fā)火的因素煤的分子結構。煤化程度。煤的自燃傾向性隨煤化程度增高而降低。煤巖成分。煤中的瓦斯含量。水分煤中硫和其它礦物質一、煤的自燃性能二、開采技術三、漏風四、地質因素傾角煤層厚度地質構造開采深度遺煤煤柱破碎程度工作面推進速度第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎6采空區(qū)自燃“三帶”散熱帶：空隙漏風大，Q生<Q散自燃帶：空隙、漏風小，Q生>Q散窒息（不自燃）帶：漏風小，氧氣濃度低

劃分指標：漏風風速

0.24~0.1m/min

采空區(qū)氧氣濃度18~10%采空區(qū)遺煤溫升速度1℃/dV＝(L1+L2)/τL2L16采空區(qū)自燃“三帶”觀測觀測內容主要包括采空區(qū)遺煤溫度、氣體成分(氧氣濃度、一氧化碳濃度和瓦斯)和進回風巷道風溫等參數(shù)。觀測系統(tǒng)測點布置圖(單位：m)進風巷回風巷測點12345采空區(qū)1033工作面觀測站觀測站84測點9

10

11

1210016161616161620202020201367816151416一、觀測系統(tǒng)第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎二、參數(shù)觀測結果274050753766O2＝18%等值線O2＝8%等值線1033工作面10046O2＝5%等值線96采空區(qū)氧氣濃度分布示意圖第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎6采空區(qū)自燃“三帶”觀測第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎7煤的自燃過程1）潛伏（自燃準備）期：以物理吸附為主，無宏觀現(xiàn)象。2）自熱階段：自熱過程是煤氧化反應自動加速、氧化生成熱量逐漸積累、溫度自動升高的過程。3）燃燒階段：煤溫達到其自燃點后，若能得到充分的供氧（風），則發(fā)生燃燒，出現(xiàn)明火。4）熄滅：降到燃點以下。潛伏期自熱期燃燒風化時間溫度／℃TbTc=60~80第四節(jié)礦井火災預測和預報1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)礦井火災預測和預報2煤層自然發(fā)火期的估算方法及其延長途徑減小煤的氧化速度和氧化生熱增加散熱強度，降低溫升速度一、煤層自然發(fā)火期的估算二、延長煤層自然發(fā)火期的途徑統(tǒng)計比較法類比法第四節(jié)礦井火災預測和預報3礦井火災的預報1）利用人體生理感覺預報自然發(fā)火

1）嗅覺；2）視覺；3）感（觸）覺。2）氣體成分分析法（1）指標氣體能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、并可用來作為火災早期預報的氣體。條件是：靈敏性、規(guī)律性和可測性。（2）常用的指標氣體一氧化碳（ＣＯ）、Ｇｒａｈａｍ系數(shù)（CO增量/O2減少量）、乙烯其它指標氣體。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)來預測煤的自熱與自燃。第五節(jié)開采技術防火措施1礦井自燃火源的分布規(guī)律采空區(qū)。（采空區(qū)火災占50％以上）煤柱。巷道頂煤。斷層和地質構造附近。第五節(jié)開采技術防火措施2開拓開采技術防火措施提高回采率。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。使流向可燃物質的漏風，在數(shù)量上限制在不燃風量之下，在時間上限制在自燃發(fā)火期以內。一、要求第五節(jié)開采技術防火措施2開拓開采技術防火措施合理地進行巷道布置；選擇合理的采煤方法和先進的回采工藝，提高回采率，加快回采進度；選擇合理的的通風系統(tǒng)；堅持自上而下的開采順序；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。二、主要技術措施第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火1灌漿防火充填煤巖裂隙及其孔隙的表面，增大氧氣擴散的阻力，減小了煤與氧的接觸和反應面；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，增加采空區(qū)的氣密性。一、灌漿防滅火的機理灌漿就是把粘土、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，達到防火和滅火的目的。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火1灌漿防火二、灌漿系統(tǒng)1）制漿漿液性能濃度適當、滲透能力強漿材的選?。?）材質：不含或少含可燃和自燃物質；不含催化物質；粒度一般不大于2mm；（2）來源：豐富；（3）成本：價格低廉。制漿工藝（1）水力取土自然成漿（2）人工或機械取土機械制漿灌漿系統(tǒng)由制漿、輸漿和灌漿三部分組成。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火1灌漿防火2）輸漿動力：靜壓輸送、加壓輸送輸漿倍線：輸漿管路阻力與壓力之間關系，用N表示。靜壓輸送時：N＝L/H加壓輸送時：N＝L/(H+h)

輸漿被線在3~8為宜。管道管徑以控制漿液不沉淀，此時的速度為臨界流速。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火1灌漿防火3）灌漿鉆孔灌漿在煤層底板的集中運輸或回風巷道或專門開掘的灌漿巷道內，每隔一定距離（10～15m）向采空區(qū)打鉆灌漿埋管灌漿工作面灑漿綜采工作面插管灌漿第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火2阻化劑防滅火增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活化能；形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面；充填煤柱內部裂隙；增加煤體的蓄水能力；水分蒸發(fā)吸熱降溫。實質是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發(fā)火期。一、作用機理在化學上，凡是能減小化學反應速度的物質皆稱為阻化劑。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火2阻化率

E=100(A-B)/A，%阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。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。二、阻化劑的評價指標阻化劑防滅火τ

=E/V第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火2三、阻化劑選擇阻化劑防滅火四、阻化劑防火工藝方法煤礦用阻化劑：氯化鈣、氯化鎂、氯化銨以及水玻璃以及工業(yè)廢液等。表面噴灑用鉆孔向煤體壓注利用專用設備向采空區(qū)送入霧化阻化劑第七節(jié)均壓防滅火1特性（1）風窗上風側風流壓能增加，下風側風流壓能降低；（2）因風量減小，風窗前后風路上的壓力坡度線實質：增阻減風，改變調壓風路上的壓力分布，達到調壓目的。前提條件：以本風路風量可減少為條件。調節(jié)風窗調壓的原理利用調壓設施，降低漏風壓差，減小漏風，預防與控制自燃。第七節(jié)均壓防滅火2特性1）風機的上風側(AF段)風流的壓能降低，下風側(FB段)風流的壓能增加；2）因風路上風量增加，故其壓力坡度線變陡；I分支壓力坡度線的坡度變緩。前提條件：以本風路風量可減少為條件。風機調壓的原理ABIIIABFIIa’b’cdbafL1OE第七節(jié)均壓防滅火3風窗－風機增壓調節(jié)

是指使兩調壓裝置中間的風路上風流的壓能增加。增壓調節(jié)又可分為風量不變和減少兩種。風窗-風機聯(lián)合調壓的原理ABCDbaL1OEHhwcdd’c’ABCDa’L1OEbaHcd’c’db’第八節(jié)惰氣防滅火1氮氣防滅火惰氣系指不可燃氣體或窒息性氣體。主要包括：氮氣、二氧化碳以及燃料燃燒生成的煙氣等。注入采空區(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；在封閉火區(qū)的過程中，氮氣注入火區(qū)后，兼有抑爆作用。氮氣滅火的作用：深冷空分法；碳分子篩變壓吸附法；膜分離法。氮氣制取：

分離空氣要求：氮氣濃度>97%第八節(jié)惰氣防滅火1氮氣防滅火注氮方式：

連續(xù)式非連續(xù)式(出現(xiàn)高溫后再注)混合注氮置換注氮第八節(jié)惰氣防滅火2CO2防滅火特點：1）惰化速度快；2）降溫效果明顯；3）抑爆效果明顯；4）灌注流量大；來源：大型化工廠第一次注20t第二次注20t第三次注20t山西潞安溫莊煤礦第九節(jié)礦井火災處理與控制1滅火原理冷卻，把燃燒物質的溫度降低到燃點以下。隔離和窒熄，使燃燒反應體系與環(huán)境隔離，抑制參加反應的物質。稀釋，降低參加反應物(液、氣體）的濃度。中斷鏈反應。第十節(jié)礦井火災處理與控制2直接滅火采用滅火劑或挖除火源等方法把火直接撲滅成為直接滅火。一、滅火劑水泡沫干粉二氧化碳四氯化碳鹵代烷惰氣砂子巖粉第十節(jié)礦井火災處理與控制2直接滅火二、消除可燃物三、凝膠處理高溫點和自燃火源四、灌漿滅火清除可燃