矿井火灾防治教学课件PPT.ppt

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1、第二章矿井防灭火,1、煤炭自燃理论；2、煤炭自燃预测预报；3、防灭火技术4、均压防灭火；5、火灾时期风流控制,重点与难点,一、火灾与矿井火灾的概念 1、火灾：通常把违背人们意愿而发生的非控制性燃烧称之火灾。2、矿井火灾：在矿井或煤田范围内发生，威协安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故，称之为矿井火灾。,第一节 概述,二、矿井火灾的类型及其特性（一）按引火原因分类、内因(自燃)火灾。在一定的条件下，自身发生化学或物理化学变化而着火称之内火灾。2、外因火灾。外部热源引起可燃着火称之为外因火灾。,第一节 概述,类火灾:煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质 类火灾：指汽油

2、、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体 类火灾：指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。类火灾：象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。,（二）消防分类,（三）其它分类方法,还有按火源特性，可分为原生火灾与再生火灾；按火源产生的位置，可分为井上火灾与和井下火灾等。,三、矿井火灾的危害,1、造成停产；2、烧毁设备和煤炭资源；3、封闭火区冻结大量的煤炭；4、引起瓦斯、煤尘爆炸。5、中毒。,我国的消防方针,中华人民共和国消防条例规定，消防工作实行“预防为主，消防结合”的方针。所谓预防为主，即是在消防工作中坚持重在预防的指导思想，在设计、生产和日常管理工作中应严格遵守有关防火的规定，把防火放在首位

3、。消防结合，即是在预防的同时积极做好灭火的物质和技术准备。,防火对策,矿井火灾的防治可以采取下列三个对策：）技术(Engineering)对策 技术对策是防止火灾发生的关键对策。它要求从工程设计开始，在生产和管理的各个环节中，针对火灾产生的条件，制定切实可行的技术措施。技术对策可分为：,）灾前对策。灾前对策的主要目标是破坏燃烧的充要条件，防止起火；其次是防止已发生的火灾扩大。（1）防止起火。主要对策有：确定发火危险区-潜在火源和可燃物共同存在的地方，加强明火与潜在高温热源的控制与管理，防止火源产生。,防火对策,消除燃烧的物质基础。防止火源与可燃物接触和作用。安装可靠的保护设施，防止潜在热源转化

4、为显热源。例如，变电所安装过电流保护装置，防止电缆短路,防火对策,（2）防止火灾扩大。有潜在高温热源的前后范围内应使用不燃支架。划分火源危险区，在危险区的两端设防火门；矿井有反风装置，采区有局部反风系统。在有发火危险的地方，设置报警、消防装置和设施。在发火危险区内设避难硐室。,防火对策,（）灾后对策 主要有：报警。采集处于萌芽状态的火灾信息，发出报警。控制。利用已有设施控制火势发展，使非灾区与灾区隔离。灭火。迅速采取有效措施灭火。避难。使灾区受威协的人员尽快选择安全路线逃离灾区，或撤至灾区内预设的避难硐室等待救援。,防火对策,）教育（Education）对策 教育对策包括知识、技术和态度教育三

5、个方面。）管理（法制(Enforcement）对策。制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。这三种对策简称“三”对策。前两者是防火的基础，后者是防火的保证。如果片面的强调某一对策都不能收到满意的效果。,防火对策,第二节煤炭自燃,简述：1、国内情况：目前中国是世界上煤炭自燃灾害最严重的国家，煤炭自燃面积已达720平方公里，正在燃烧的煤田和矿区有62处，形成中国北方煤火燃烧带。专家们在北纬35以北，从帕米尔高原到大兴安岭西坡的煤火燃烧带上，进行了面积约500万平方公里的野外实地观测，了解到，中国煤火集中分布在中国北方的沙漠干旱带上，形成东西长5000公里、南北宽150350公里的煤火燃烧带。累积燃

6、烧面积达720平方公里。目前，正在燃烧的地区有62处，正在燃烧的面积1720平方公里。,年烧失的煤炭量万吨，年破坏的优质煤炭资源量达亿吨，若按每吨煤炭坑口价元计算，年损失煤炭资源的潜在价值达亿元。对我们矿业集团矿来讲：煤炭极容易自燃，发火期在36个月，多数发生在老区的采空区漏风而造成的，均压防灭火技术在淮南矿区的应用更为重要。,第二节煤炭自燃,淮南属多煤层群开采，开采煤层均具有自燃倾向性，煤层自然发火期一般36个月，最短发火期28天。历年来，发生自然发火226次，其中13煤层131次，11煤层31次，8煤层28次。急倾斜煤层自然发火频率高。老区孔李公司大都为急倾斜煤层，开采煤层自燃威胁十分严重

7、，共发生自然发火125次。其中，孔集井投产以来自然发火45次，1990年以后自然发火18次，多次封闭工作面；李咀孜井1988年以后自然发火20次，封闭工作面9处。急倾斜煤层是淮南矿区防火工作重点之一。,淮南情况,综采、综放工作面自燃隐患大。新区几乎所有的综采、综放工作面自开采之日，CO（20150PPM）便一直尾随其后，工作面收作期间这一隐患更大。1999矿区首个综放工作面谢桥1121(3)，因自然发火而被迫封闭，一时设备无法撤出。综采综放工作面是淮南矿区防火工作另一重点。2000.10.17潘一1171（3）溜煤眼、2001.8谢桥1212（3）下顺槽、2003.10.29潘三矿1781（3

8、）风巷边钻窝、2004.7.21潘一C13-1底板轨道车场高冒相继发生自然发火。,淮南情况,矿区井下主要发火隐患地点：老区急倾斜煤层巷道高冒、采空区，新区综放工作面收作期间、回采跳压过程。新出现的防火问题是：高瓦斯强抽采高产高效工作面防火难度越来越大。,淮南情况,淮南矿业集团开采煤层煤层自燃发火倾向、煤尘爆炸性鉴定结果表,一、煤炭自燃机理及发展过程,（一）、煤炭自然机理早在1862年，德国人戈朗布曼（Grumbman）发表了第一篇关于煤炭自燃起因的文章。一百多年来，人们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。,（一）机理 黄铁矿作用学说 认为煤的自燃

9、是由于煤层中的黄铁矿(FeS2)与空气中的水份和氧相互作用、发生热反应而引起的 细菌作用学说 认为在细菌作用下，煤在发酵过程中放出一定热量对煤自热起了决定性作用。酚基作用学说 认为煤的自热是由于煤体内不饱和的酚基化合物强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定量的热量而造成的。,一、煤炭自燃机理及发展过程,煤氧复合作用学说,年苏联学者维谢洛夫斯基(.)等人提出，煤的自燃是氧化过程自身加速发展的结果。煤能在常温下吸附空气中的氧，氧化生热，如果这种热量不能很好的散发，并继续集聚，当煤温上升到300400就着火,（二）煤炭自燃发展过程,潜伏期,自热期,7090,燃烧期,温度,时间,1、低温氧化阶段（潜伏期）

10、：吸氧、氧化生热、煤的着火温度降低。2、自热阶段（自热期）：氧化速度加快，煤温增高，空气中氧气含量下降，一氧化碳和二氧化碳显著增加，煤中的水分被蒸发，空气中湿度增大并形成雾气，在支架及巷道壁上有水珠。3、自燃阶段（燃烧期）：煤温继续上升至（7090度）时，氧化急剧加快，当温度达到300500度时，煤就会着火燃烧。放出大量的一氧化碳和二氧化碳以及碳氢化合物，着火。,（三）各阶段特点：,二、煤炭自燃的条件,1、煤具有自燃倾向性。（煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度一般要大于.m）2、热量易于集聚。3、有连续供氧条件。4、上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。,三、影响煤炭自燃的因素,（一）影响煤炭

11、自燃倾向性的因素 1、煤的化学成分和煤化程度。各种牌号的煤，即各种不同化学成分的煤，都有自燃的可能性。认为：煤的炭化程度超高，挥发分越低，由小到大的顺序是：,无烟煤,炼焦煤,肥煤,气煤,长烟煤,褐煤,、煤岩成分 组成煤炭的种煤岩成分是：丝煤、暗煤、亮煤和境煤。丝煤具有纤维构造，因而在常（低）温下吸氧能力强，着火温度低，可以“引火物”的作用。所以，丝煤含量越大，煤炭自燃倾向性越大。暗煤硬度大，密度大，难易自燃。亮煤和境煤脆性大，易破裂且着火温度低，灰分含量少，最利于煤的自燃。,三、影响煤炭自燃的因素,、煤的含硫量 煤中的硫以三种形式存在，即黄铁矿、有机硫、硫酸盐。对煤的自燃倾向性特别大的是以黄铁

12、矿形式存在的硫。黄铁矿容易与空气中水分和氧相互作用，放出大量热，因此，黄铁矿的存在，将会对煤的自燃起加速作用，其含量越高，煤的自燃倾向性越大。,三、影响煤炭自燃的因素,4、煤中的水分 首先，煤炭中的水分在初期阶段会因为蒸发作用而散失，因此，一部分热量就会以水分潜热的形式被水蒸气带走，这就有阻止煤体温度升高的趋势。另一方面，煤体也会从空气中吸收水分。这就是所谓的吸收热（有时也叫湿润热）会促使煤的温度升高。,三、影响煤炭自燃的因素,5、煤的粒度、孔隙特性和破碎程度 完整的煤体一般不会发生自燃，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

13、也明显降低。有人研究，当煤粒度小于1mm时氧化速率与粒径无关，并认为孔径大于100的孔在煤氧化中起重要作用。根据波兰的试验，当烟煤的粒度直径为1.52mm时，其着火点温度大多在330360；粒度直径小于1mm以下时，着火点温度可能降低到190220。因此，可以说，煤的自燃性随着其孔隙率、破碎度的增加而上升,三、影响煤炭自燃的因素,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。,三、

14、影响煤炭自燃的因素,（二）影响煤炭自燃的地质、开采因素,1、煤层厚度2、煤层倾角3、顶板岩石性质4、地质构造5、开采技术因素6、漏风条件,漏风给煤炭自燃提供必须的氧气，漏风的强度的大小直接影响着煤体的散热。认为：Q1.2m3/min.m2或0.06m3/min.m2不会自燃。Q=0.4m3/min.m20.8m3/min.m2,最危险,（三）漏风强度,（四）影响采空区自燃的因素,）采空区三带划分 对于后”U”通风系统(一源一汇)的采空区，按漏风大小和遗煤发生自燃的可能性采空区可分为三带：散热带（宽度为L1）：靠近工作面的采空区内冒落岩石处于自由堆积状态，空隙度大，漏风大，氧化生热小而散发热量多

15、，故不能发生自燃，叫散热带。其宽度大约520。自燃带（宽度为L2）：岩石的空隙度较小，因而漏风小，蓄热条件较好，该带的条件保持时间超过其自然发火期，就可能自燃。故此带称为自燃带。窒息（不自燃）带：该带距工作面较远，漏风甚小或消失，氧浓度低，不具备自燃条件。故此带处于惰化状态，故叫窒息（不自燃）带。,三带的划分,自燃带2075m,窒息带。,散热带,采空区遗煤的条件及影响因素,设自燃带宽度为L1+L2，工作面推进速度为v，自燃发火期为S，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为（月）当：S（L1+L2）/v时说明自燃带内有L=L1+L2vS，宽度存在时间超过自燃发火期，有自燃危险，由此可见，采空区遗煤自

16、燃与否主要取决于工作的推进速度和自燃带最大宽度L1+L2（m）,四、自然发火与自然发火期,、自然发火的定义 在矿井防灭火规范中规定出现下列现象之一，即为自然发火。（）煤因自燃出现明火、火炭或烟雾等现象；（）由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至以上；(）由于煤炭自热而分解出、24(乙烯)或其它指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。,、煤层自然发火期 从煤层被开采破碎、接触空气之日到煤温度上升到自燃点为止，所经历的时间叫煤层的自然发火期。以月或天为单位。煤层的自然发火期取决于煤的内部结构和物理化学性质、被开采破坏后的堆积状态参数（分散度）、裂隙或空隙度、通风供氧、蓄热和散热

17、等外部环境等因素。,四、自然发火与自然发火期,五、煤炭自燃倾向性鉴定,煤的自燃倾向性是指煤炭在常温下具有氧化能力的内在属性。鉴定方法：一般都是模拟在低温条件下氧化过程并以氧化能力作为自燃倾向性的依据。其方法有：,(一)吸氧量法,1、依据：煤在一定温度下，吸氧量大小，来鉴定自燃倾向性。,1）煤在60时吸氧量最大，不易自燃的煤较小,2）以60和30吸氧量差V作辅助指标,3）根据在60吸氧量和V作辅助指标查表,2、具体做法,以60煤在4h内的吸氧量作为自燃倾向的主要指标,根据吸氧量对煤炭自燃倾向性分级,2、双氧水法,1、依据：煤与双氧水反应升温速度不同为原理。2、具体做法：用双氧水制做氧化煤样（煤样

18、粒径为0.15cm)。装入试管，用温度计测量煤温，易自燃煤，煤温上长到50度时，煤温上升速度到90度时所需时间。3、查下表,根据双氧水法划分自燃类别,3、色普吸氧法,1、依据：是根据煤低温时吸附氧为单分子层物理吸附原理，应用双气路色普分析检测技术，测定约定温度下吸附流态氧量的大小，区分煤炭自燃等级。2、具体做法：（1）制煤样：取粒度为O.15cm，重量为1g煤；（2）以氮气为载气，流量为（20+0.5)cm3/min；（3）吸氧气为20min。测定前，煤样除水分，在氮气流入下于105的温度下处理1.5h，除去水分。装入样品管，t=30,P=1.0133104环境下每克煤吸氧量。下图。,四通阀,

19、导热沲,样品管,放空1,放空2,平衡气出口,载气出口,后混合器,稳压阀,稳压阀,稳压阀,拉阀,拉阀,2,1,前混合气,五、煤炭自燃的预测预报,（一）煤炭自燃发火经常发生的地点（1）断层附近（2）高冒区（3）采煤工作面进风巷、回风巷和停采线附（4）风墙内（5）溜煤眼及联络巷（6）其它地点,（二）煤炭自燃发火的初期预兆（1）煤体温度、空气温度、水温比往常高（2）附近的氧气降低（3）附近巷道中湿度增大，有雾气（4）巷壁和支架出汗（5）出现有害气体（6）出现火灾的异味（如CO、CO2等）,五、煤炭自燃的预测预报,五、煤炭自燃的预测预报,（三）人体生理感觉预报自然发火 依靠人体生理感觉预报矿井火灾的主要

20、方法有：）嗅觉。）视觉。）感（触）觉。,根据至今的考查，煤炭自燃期矿内大气成份发生的变化，首先反映在其中的。1、一氧化碳增量法：一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高按指数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。确定临界值时一般要考虑下列因素 各采样地点在正常时风流中的本底浓度；临界值时所对应的煤温适当，即留有充分的时间寻找和处理自热源。,（四）测定矿内空气成分预报火灾,应该指出的是，应用作为指标气体预报自然发火时，要同时满足以下两点：的浓度或绝对值要大于临界值；的浓度或绝对值要有稳定增加的趋势。,（四）测定矿内空气成分预报火灾,1）氧的减少（-）,3）一氧化碳增加量（）,2

21、）二氧化碳增加量（）,（四）测定矿内空气成分预报火灾,4）计算出发火系数：R1、R2、R3,（二）测定矿内空气成分预报火灾,我国煤矿火灾系数,2、一氧化碳绝对量法,式中：,CO-回风侧空气中CO含量，Q-回风侧风量，Hco0.0049m3/min,无自燃现象.Hco0.0059m3/min,为自燃预报值。,预报率在90以上。,发火指数；,3、连续自动检测系统,抽气泵,水分捕集器,粉尘过滤器,四大系统,采样系统,控制装置,气体分析,数据储存,由抽气泵、取样泵和管路组成，抽气泵采用真空泵，取样泵无油真空压缩泵,控制装置主要有三通电磁阀，对井下多样点进行循回取样,气体分析可使用气相色普仪、红外线气体

22、分析仪,数据储存、显示和报警。分析的结果可在分析器配套,第四节开采权技术防火措施,一、矿井自燃火源的分布规律 1、采空区，采空区火灾占50以上。2、煤柱，尺寸偏小、服务期较长、受采动压力影响的煤柱，容易压酥碎裂，其内部产生自燃火源。3、巷道顶煤，采区石门、综采放顶煤工作面沿底掘进的进回风巷等，巷道顶煤受压时间长，压酥破碎，风流渗透和扩散至内部（深处），便会发热自燃。4、断层和地质构造附近。,（二）开拓开采技术防火措施,1、总的要求是：（1）提高回采率，减少丢煤，即减少或消除自燃的物质基础。（2）限制或阻止空气流入和渗透至疏松的煤体，消除自燃的供氧条件。防止空气流入可燃物，可从两方面着手：一是消

23、除漏风通道；二是减少漏风压差。（3）使流向可燃物质的漏风，在数量上限制在不燃风量之下，在时间上限制在自燃发火期以内。,二、主要技术措施,3、推广无煤柱开采技术，减少煤柱发火。4、选择合理的开采顺序，坚持自上而下的开采顺序。5、选择合理的的通风系统,1、合理地进行开拓布置 2、选择合理采煤方法,七、均压防灭火,均压防灭火的实质:,利用风窗、风机、调压气室和连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，减少漏风，从而达到抑制遗煤自燃、惰化火区，或熄灭火源的目的。,一、调压设施均压防灭火的原理,（一）调节风窗调压的原理,A,B,0,a,a,b,0,E,L,b,1、特性：上风侧风流压力增加，

24、下风侧风流压力降低 2、实质：增阻减风，改变调压风路上的压力布达到调压目的。3、前提条件：本分支风量允许减少。由此可见，风窗调压的实质是增阻减风，改变调压风路上的压力分布，达到调压目的。因此，其应用是以本风路可以减少为前提。,（二）风机调压的原理,1、原理：在需要调压的风路上安装带风门的风机，利用风机产生的增风增压作用，改变风路上的压力分布，达到调压目的。2、特性：上风侧压力减小，下风侧压力升高。3、前提：以增加风量为前提。4、具体布置（如下图所示）,E,L1,b,a,b,c,O,a,A,F,F,A,C,B,B,f,（三）风窗-风机联合调压的原理,、风窗风机增压调节 所谓增压调节是指使两调装置

25、中间的风路上风流的压能增加。为此，风机安装在风窗的上风侧。增压调节又可以分为风量不变和减少两种。如图所示。,图示（续）,E,A,C,D,B,a,b,C,d,c,d,A,C,D,B,c,d,d,b,b,a,E,L,L,、风窗风机联合降压调节,作降压调节时，风窗安装在上风侧，风机安装在下风侧。,二、生产工作面采空区自燃火源或高温点的调压处理,（一）采空区的漏风形式1、并联漏风：如图是后退式回采U形通风系统工作面采空区漏风分布平面示意图。,并联漏风(图),B,A,C,D,A,B,C,D,漏风路线,2、角联漏风,采空区内除存在并联漏风以外，还有部分漏风与其他风巷发生联系，这种漏风叫角联漏风，如下图淮南

26、李一矿同时开采层间距较近两层煤时，因两工作面间交错距较小（20m左右）造成上下工作面相互连通，面产生漏风。,1,2,3,4,5,6,2,6,1,3,4,5,B8,B7,2、角联漏风,（二）调压处理方法：,1）、当火源或高温点处于 自燃带中后部（靠近窒息带）时，则可用降低漏风压差的方法，减小 漏风带宽度，使窒息带复盖高温点。（2）、高温点位于自燃带的前部，可采用在工作面下端挂风帘的方法来 减小火源所在区域内的漏风，同时加快工作面的推进速度，使窒息带快速复盖高温点。,（三）调压窒连通管的调压原理,1、调压原理：辅助密闭墙增加火区的漏风风阻，降低火区的漏风压差；连通管与火区并联，起到并联分风和降压的

27、作用。2、调压室,单侧调压室,双侧调压室,调压室的建立,P0,连通管,水柱计,K1防火墙,F1辅助墙,3、具体布置,F1,K1,F2,K2,第五节灌浆与凝胶防火,一、灌浆防火（一）灌浆概念与作用1、灌浆概念 就是把粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合、搅拌、配制成一定的浆液，借助输浆管路注入采空区，达到防灭火目的。2、作用：充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，减小了煤与氧的接触和反应面；浆水浸润煤体，增加煤的外在水份，吸热冷却煤岩；加速采空区冒落煤岩的胶结，增加采空区的气密性。灌浆防火的实质是，抑制煤在低温时的氧化速度，延长自燃发火期。,（二）灌浆系统,灌浆系统：制浆、输浆

28、、灌浆1、浆液的制备1）浆液性能。对浆液性能的基本要求是，浓度适当，渗透能力强。水土比 注：在浆液中，固体浆材与水的（体积）比例称之为浆液的（体积）浓度。用黄土做浆材时也叫土水比。浓度是影响灌浆质量、防火效果和经济指标的重要参数。渗透性取决于浆材粒度和浆液粘度，粒度和粘度小，则渗透能力就强。从渗透性这个角度来看，浆材的固体颗粒愈小愈好,2）浆材的选取 浆材必须满足一定的基本要求。,（1）不含或少含可燃和自燃物质。（2）不含催化物质，（3）粒度一般不大于2mm，而且细小颗粒应占大部分。对于d0.005mm的颗粒应占6070；页岩，d0.077mm者应占7075。（4）比重一般要求为2.52.6。

29、（5）胶体混合物浓度（按MgO计）。（6）塑性指数IP*塑性指数IP土壤由固态变成可塑状态的重量湿度（%），称为塑性下限；土壤由可塑状态变成液体状态的重量湿度（%），称为塑性上限。IP是指土壤的塑性上限的重量湿度与下限的重量湿度之差。根据苏联经验认为IP=911最适宜用于灌浆。重庆所认为，IP7的岩浆不适宜用于灌浆。,）浆液的制备工艺,(1)水力取土自然成浆。这种方法适用以山坡表土层或贮土场的积土为浆材。制浆过程是，先用放炮使表土层变松，或直接用高压水枪（水力喷射器）冲刷。黄土随水而流，在流动的过程中混合均匀，形成泥浆，用筛板过滤除去颗粒较大的砂石后，流入输浆管，灌浆站的布置参见图。,（2）人

30、工或机械取土机械制浆 人工或机械取土。,、浆液的输送,1）输浆压力与输浆倍,（1）输送浆液的压力静压输送：浆液自重及浆液在地面入口与井下出口之间高差形成的静压力进行输送叫加压输送：当静压不能满足要求时应采用是利用泵压力，叫,（2）输浆倍线,a、静压输送倍线N=L/Hb、加压输送N=L/H+h式中：N输浆倍线；H浆液入出口之间的高差，m；L浆液自地面管路的入口至灌浆区管路的出口管线总长度，m；h泥浆泵的压力。N=38之间，过大时，应加压；过小时，容易发生裂管跑浆事故。,2）灌浆管道的选择,当管道中浆液恰好处于无沉积的悬浮状态时的流速，称为临界流速(vc)时，也叫不淤流速。,灌浆量Qm值一定时，与

31、Qm对应的（di，vi）有很多组，可采用试算法确定dC。泥浆在管道中临界流速表4-2,（三）灌浆防火方法,按与回采的关系分，预防性灌浆有：采前预灌、随采随灌、采后封闭灌浆等三种。方法,1)钻孔灌浆。,在煤层底板的集中运输或回风巷道或专门开掘的灌浆巷道内，每隔一定距离（1015m）向采空区打钻灌浆，,2)埋管灌浆。,把灌浆管铺设在工作面的回风巷内,灌浆支管,高压胶管,预埋钢管520m,埋压采空区内58m,3）工作面洒浆,洒浆软管,采区灌浆支管,4)综采工作面插管灌浆,总之，采用灌浆时，必须遵守规程规定：采用灌浆防灭火时，应遵守下列规定（1）采区设计必须明确规定巷道布置方式、隔离煤柱尺寸、灌浆系统

32、、疏水系统、预筑防火墙的位置以及采区顺序。（2）安排生产计划时，必须同时安排防火灌浆计划，落实灌浆地点、时间、进度、灌浆浓度和灌浆量。（3）对采区开采线、停止线、上下煤柱线内的采空区，应加强防火灌浆。（4）应有灌浆前疏水和灌浆后防止溃浆、透水措施。,二、凝胶防灭火,由基料（硅酸盐（水玻璃）+促凝剂（碳酸氢氨等盐类）+水（90%左右）组成。其基料和促凝剂都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的压力下，注入到高温点周围的煤体中。在成胶前凝胶易于流动，能够渗透到煤体碎裂的内部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏风（裂隙）通道，防止漏风渗入；其内固聚的大量水份，遇高温受热蒸发，还可以起到吸热降温作用。

33、因此，用凝胶处理高温点和自燃火源效果较好。,1、凝胶防火技术的特点,1）固水性。2）吸热降温。3）密闭堵漏性。4）耐热性。5）阻化性。6）成胶可控性。2、凝胶材料的选择教材P116（1）（5）,3、凝胶的性能指标及其影响因素,凝胶的性能指标及其影响因素主要有：1）成胶时间，根据使用条件不同，要求不同的成胶时间。用于灭火和处理高温点，成胶时间控制在喷出后30s50s较好；用于堵漏防火，压注碎裂煤体，要求有较强的渗透性，成胶时间控制在510min为宜。2）热稳定性，热稳定性是指在较高温度下维持其胶体状态的性能。试验表明，基料中SiO2浓度越高，其热稳定性越好，防灭火效果越好。3）胶的强度，基料浓度

34、及其中的SiO2浓度是影响胶体强度的主要因素，其浓度越高强度越大。用于防火时，基料浓度在3%6%较好；用于灭火浓度在6%9%为宜。,4、胶体压注系统,清水管路,阀门,泵,凝胶防火技术,通过压注系统,基 料,按比例与水混合注入煤体固化,堵漏、防火作用,胶体泥浆防灭火技术,通过压注系统,基 料,做增强剂，增加胶体强度,提高耐温延长寿命,堵漏、防火作用,（三）、阻化剂防灭火,1、定义：在化学上，凡是能减小化学反应速度的物质皆称为(inhibitors)。2、作用机理：增加惰性、形成液膜、充填、蓄水、降温（1）阻化剂的评价指标及其影响因素 阻化率 按公式计算阻化率:E=100(A-B)/A，%式中：E

35、-煤的阻化率，%;A，B-分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化5小时放出的CO(pmm)或SO 2(mg)。阻化剂的阻化寿命 阻化剂喷洒至煤体表面后，从开始生效至失效所经过的时间叫阻化剂寿命。单位为月。阻化剂的寿命可用下式表示：V-衰减速度,2、阻化剂选择 煤矿使用的阻化剂有：氯化钙、氯化镁、氯化铵以及水玻璃等。以及工业废液等。3、阻化剂防火工艺方法 主要方法是：表面喷洒、用钻孔向煤体压注以及利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂。,（三）、阻化剂防灭火,贮液池,水泵,电动机,水门,回采工作面,喷枪,阻化剂喷洒工艺。,喷枪,三、氮气防灭火,氮气是一种无毒的不可燃气体。在标准状态下，密度为1

36、.25kg/m3，比重为0.96；无腐蚀性，化学性质稳定，可液化成液态氮。液氮与氮气相比，具有体积小（时两者体积比为），运输量小等优点。,氮气既可以迅速有效的扑灭明火，又可以防止采空区遗煤自燃。使用注氮灭火的火区具有恢复工作量小、不损坏设备等优点。因此，注氮防灭火技术引起了国内外煤矿工作者的重视。西德的氮气灭火技术应用得较为广泛和成功。年月至年月，共应用氮气灭火次，消耗氮气量亿3，救出综采设备套。近年来我国应用氮气防灭火技术发展较快，特别是采用放顶煤综采的工作面，注氮防火已成为一项重要的安全技术措施。,三、氮气防灭火,1、（液）氮气防灭火原理 氮气注入采空区后具有降低氧浓度的作用。液氮灭火还具

37、有冷却降温作用。在的环境温度下，液氮的汽化热为kJ/kg。直接用液氮注入火区时，液氮气化，吸收热量，使火区气体、煤层和围岩的温度降低，火区冷却会加速火源熄灭；在封闭火区的过程中，氮气注入火区后，兼有抑爆作用。,三、氮气防灭火,2、氮气制取和输送,（1）深冷空分法：深冷空分优点是产氮纯度高，可达.，可同时生产出氮气和氧气。缺点是，从开机到产氮需要时间，生产液氮需要高压，设备不易维护。（2）碳分子筛变压吸附法：它是利用氮氧分子对分子筛的扩散速度不同使其分离。（3）膜分离法：膜分离法是利用空气中氧气和氮气等组分对高分子薄膜的渗透率不同，氧气透过膜壁而富集，氮气未透过膜层滞留于原始气体一侧而富集。根据

38、膜分离原理制成的井下移动式制氮装置，运行可靠，操作方便，随机产生的氮气就地注入采空区，进行防灭火，可节省地面地建和井下管路工程投资。,输送,液氮防灭火效果好，但贮存和运输较困难。用液氮灭火的矿井，发火时用大型槽车将液氮运至井口，在井口汽化站气化后用管道输送至井下火区；也可在井口将其分装在小槽车中运往井下，直接把液氮注入火区，这样可提高灭火效果。若用管路输送液氮至井下，一般要在井口汽化。其目的是防止在管路中汽化大量吸热而导致管道冻裂。输送气氮的管路可以用专用管路，也可用灌浆管路。输氮压力要克服管道损失和保持输氮管出口有左右的压力。输氮管一般采用无缝钢管，要求不漏气，无堵塞。,注氮工艺,1、生产工

39、作面采空区注氮防火 向采空区注入氮气要根据具体条件确定注氮制度（方式）。在有自燃早期预报时，一般应采用非连续注氮，以降低成本。并根据高温点的温度或CO浓度大小选择注氮强度、注氮口的位置以及注氮时工作面风量选择等。注氮方法取决于注氮目的（是防火还是灭火）和注氮方式，一般有两种。一种是压管注氮，即注氮管口由进风顺槽压埋在采空区里，借助于漏风将注入的氮气散布在采空区内。这种方法的优点是注氮工艺简单，适用于连续注氮。另一种是在采空区附近的巷道内向采空区打钻，利用钻孔注入氮气。氮气释放口的位置选择合理与否对防火效果影响较大。一般氮气释放口位于进风侧的采空区内；释放口不得向上，罩以金属网并用坚硬的护体（石

40、块或木垛）加以保护，以防砸坏或孔口堵塞。注氮口一般距工作面。,4、注氮处理封闭火区,）向封闭火区注氮。有条件时注氮过程中逐渐缩封火区，以提高注氮效果。）定向注氮，目标惰化。注氮时使氮气流经火源点，用氮气流置换漏风气流；或者用数个钻孔能包围火源点进行注氮，这就是目标惰化。当采空区内有高温点或火源存在、且火源的位置已知时，在不封闭或不完全封闭火区的条件下，可通过选择合适的注氮口实现。某矿胶带输送机巷发火，火源位置如图425、26所示。,氮气防灭火注意事项,1、注入氮气浓度不得低于97%；2、注氮前检查注氮区漏风情况，先用六氟化硫SF6示踪气体，检查漏风，找出漏风地点进行堵截漏；3、注氮过程中，在工

41、作面上、下隅角建立隔离墙；4、工作面采用均压；5、建立束管系统。,第七节矿山灭火技术,知识目标 发生火灾时应采取的措施 学会灭火的方法能力目标 掌握矿井各种灭火技术，能采取有效措施扑灭矿井火灾任务分析 火灾是煤矿五大灾害之一，火灾事故时时刻刻威胁着井下作业人员的生命安全，从事进下作业人员，一定要掌握井下火灾的特点和规律，针对不同的火灾，采取相应措施，把火灾事故的损失降低到限度。,矿井灭火,导入新课1、火风压概念 式中：Hf 火灾时1-2-3-4-1回路的火风压，Pa;Z1-2-3-4-1回路的高差，m。,矿井灭火技术,知识连接,Z,mg,火风压：火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自然风压发生

42、变化，这种因火灾而产生的自然风压变化量，在灾变通风中称之为火风压。2、火风压特性（1）火风压出现的位置。火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中。（2）火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机（3）火风压的作用方向总是向上。因此，当其产生于上行风巷道时，作用方向与主要通风机风压相同；产生于下行风巷道时与主要通风机风压作用方向相反，成为通风阻力，称之为负火风压。,矿井灭火技术,知识连接,一、直接灭火法,采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭，称谓直接灭火法。（一）常用灭火剂及其使用方法 可用于扑灭火源的物质，称为灭火剂。常用的灭火剂有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳

43、、卤代烷、惰气、砂子和岩粉等。,、用水灭火,水是不燃液体，是消防上常用的灭火剂之一。使用方法有水射流和水幕两种形式。1）作用（1）水吸热降温，能力能使燃烧物冷却；（2）水与高温接触生成大量水蒸汽，稀释空气中氧浓度；（3）强力水射流能压灭燃烧物火焰。1）注意事项（1）要有足够水量；（2）扑灭火势猛烈火灾时，先外围后中心；（3）灭火人员必须站在火源上风侧保持畅通排烟路线。,2、泡沫灭火,1)化学泡沫灭火剂 化学泡沫是由两种化学泡沫粉与水混合后发生化学反应而生成的水溶液，经发泡机后形成。2)高倍空气泡沫 空气泡沫可分为普通蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、抗溶性泡沫以及中倍泡沫和高倍泡沫多种。,高倍泡沫灭火器的

44、使用,泡沫喷射器,3、干粉,干粉灭火的原理：干粉靠加压气体的压力从喷咀内喷出，形成一股雾状气流，射向燃烧物，接触火焰和高温后，受热分解，吸热并放出不燃气体（NH3和H2O(g)，可以稀释火区范围内的氧浓度；干粉及其热解产物可抑止碳氢自由基生成，破坏燃烧链反应；细的粉沫在高温作用下溶化、胶结，形成复盖层具有良好的“热帐”作用。干粉灭火剂可以扑灭、类和电气火灾，常见的灭火器有：(1)灭火手雷，将干粉灭火剂装在成型的容器(2)喷粉灭火器,灭火手雷,1、结构,护盖,拉火环,雷管固定管,外壳盖,雷管,药粉,使用时打开护盖，拉开火雷管后，立即抛向火源，借助拉火雷管和炸药的爆炸力，将干粉撒在燃烧物上。,喷粉

45、灭火器使用,1、结构,撞击按扭,锥子,手柄,二氧化碳,潜管,干粉,喷嘴,2、使用方法：将灭火器提到现场，在距离火源78m的地方将灭火器直立在地上，然后一手握住喷嘴，另一手打开阀门，并向火源移近，将机内喷出的粉沫气流射向火源。,概念：当火源不能直接将火扑灭时，为了迅速控制火势，使其熄灭，可在通往火源的所有巷道内砌筑密闭墙，使火源与空气隔绝。1、防火墙（密闭墙）（1）防火墙的位置选择 在保证灭火效果和作业人员条件下应缩小封闭范围，尽量减少防火墙数量 为便于作业人员的工作，防火墙的位置不应新风流10m5m，留有复墙位置 防火墙前后5m范围内围岩稳定，无裂隙否则堵塞裂隙缝,二、隔绝灭火法,运料方便，保

46、证迅速完成防火墙的彻筑保证墙的严密性，完工后应对墙面上刷上一层水泥和防漏涂料火区密闭后，防火墙与火源之间无旁侧风路存在以免火区封闭后风流逆转，将有爆炸性的火灾气体和瓦带回火源发生爆炸不管有无瓦斯，防火墙的位置，特别是在进风侧应距火源尽可能近些，这样使火区空间小，爆炸气体体积小，发生爆炸威力小。如图所示。,矿井灭火,防火墙位置选择,矿井灭火,防火墙位置选择,采空区,回风巷,采空区,回风巷,采空区,回风巷,进风巷,进风巷,进风巷,分为：临时密闭、永久密闭和防爆密闭三种。）临时密闭墙 其作用是暂时切断风流，控制火势发展。为砌筑永久密闭墙或直接灭火创造条件。（1）风障密闭墙帆布制作,矿井灭火,2、防火

47、墙的种类,风障密闭墙,（2）木板防火墙 选好建墙地点的巷道支架上打23根立柱，再从巷道顶板往下钉木板，巷道两帮再钉小木板条，用黄泥抹严板缝。用石灰抹刷面。,矿井灭火,2、防火墙的种类,木板防火墙,（3）泡沫塑料防火墙,矿井灭火,2、防火墙的种类,2）半永久防火墙 这种防火墙的使用时间短，密闭性较好，也便于启封。常用的有木段和黄泥防火墙。,矿井灭火,2、防火墙的种类,（1）木段防火墙,（2）黄泥防火墙,矿井灭火,2、防火墙的种类,2）永久密闭墙。较长时间地（至火源熄灭为止）阻断风流，使火区因缺氧而熄灭。其要求是具有较高的气密性、坚固性和不燃性，同时又要求便于砌筑和启开。,矿井灭火,2、防火墙的种

48、类,0.5m,0.6m,0.6m,0.3m,4）防爆墙 在有瓦斯爆炸危险时，需要构筑防爆密闭，以防止封闭火区时发生瓦斯爆炸。防爆密闭墙一般是用砂袋堆砌而成。,矿井灭火,2、防火墙的种类,过风筒,采样检测管,封闭火区是一项复杂而有危险的工作，尤其是瓦斯矿井，在封闭过程中可能性形成瓦斯积聚而导致瓦斯爆炸事故。（1）先封闭进风口，后封闭回风口。在没有瓦斯爆炸危险的情况下，可先在火区的进风口迅速构筑临时防火墙，切断风流，控制和减弱火势；然后再在回风口构筑临时防火墙；最后，在临时防火墙的掩护下建造永久防火墙。这种方法也称锁风法。具体操作如下：,矿井灭火,3、封闭火区顺序,矿井灭火,永久防火墙,临时防火墙

49、,永久防火墙,临时防火墙,先封闭进风口，后封闭回风口,（2）先封闭回风口，后封闭进风口。这种封闭方法，一般在火势不大，温度不高、无瓦斯存在以及烟流不大的情况下实施，是为了迅速截断火源蔓延时采用。,矿井灭火,封闭顺序,永久防火墙,临时防火墙,永久防火墙,临时防火墙,（3）进、回风口同时封闭。在瓦斯矿井中，为防止因封闭火区引起瓦斯爆炸，稍大采取进、回风口同时封闭的方法。也叫通风封闭火区。所谓同时封闭，仍是先构筑进风口防火墙，只是在防火墙将要建成时，先不急封严，留出一定断面的通风孔；待回风口防火墙也即将完工时，约好时间，同时将进、回口防火墙上的通风孔迅速封堵严密，这种方法封闭时间短，能很快封闭火区。

50、切断供氧，火区内瓦斯浓度不易达到爆炸界限。,矿井灭火,封闭顺序,矿井灭火,进、回风口同时封闭,永久防火墙,永久防火墙,总之，在瓦斯矿井封闭火区时，应考虑火区内气压的变化、瓦斯涌出量、是否会产生风流逆转、封闭空间的容积、火区瓦斯浓度达到爆炸浓度所需的时间等因素，全面慎重选择封闭顺序和防火墙的位置。常用的是进、回风口同时封闭的顺序。,临时防火墙,临时防火墙,（1）防火墙数目要尽可能减少。防火墙也多，控制范围越大，漏风就越大不利于灭火；同时，防火墙数目少，可避免人力、物力和财力的浪费。（2）封闭火区用的材料充足，供应及时。（3）采用进、回风口同时封闭顺序时，进回风口必须按约定时间同时封堵“通风孔”，