第三章矿井火灾防治.ppt
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1、第三章 矿井火灾防治目 录,第一节 基本概念第二节 自然火灾和煤炭自燃第三节 预防煤炭自燃火灾第四节 预防外因火灾第五节 矿井灭火第六节 火区管理与启封,第一节 基本概念,一、矿井火灾发生的基本要素 二、矿井火灾的分类,一、矿井火灾发生的基本要素,(1)热源。(2)可燃物。(3)空气。火灾的3个要素必须同时存在,且达到一定的数量,才能引起矿井火灾,缺少任何一个要素,矿井火灾就不可能发生。,二、矿井火灾的分类,(1)根据不同引火热源,矿井火灾可分为外因火灾和内因火灾。(2)根据不同发火地点,矿井火灾分为井筒火灾、巷道火灾、采煤工作面火灾、煤柱火灾、采空区火灾和硐室火灾。(3)根据不同燃烧物,矿井
2、火灾可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾和煤炭自燃火灾。,外因火灾:1、概念:由于外来的热源如明火、瓦斯煤尘爆炸、机电设备运转不良、机械摩擦、电流短路等原因造成的火灾。2、特点:发火突然,来势凶猛,如不及时发现,可造成恶性事件。,内因火灾:1、概念:煤在一定的条件和环境下,自身发生物理化学变化聚积热量导致着火而形成的火灾。2、发生地点:采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁。煤巷的高冒区及浮煤堆积地点。3、特点:发生有一个或长或短的过程,而且有预兆,易于早期发现。但火源隐蔽,不宜扑灭。,三、火灾的危害,矿井火灾的发生具有严重的危害性,主要表现在以下几个方面:(1)人员伤亡
3、。(2)矿井生产接续紧张。(3)巨大的经济损失。(4)污染环境产生大量有毒有害气体在矿井火灾事故中遇难的人员95%以上是烟雾中毒。,第二节 自燃火灾,主要内容:,一、煤炭自燃的条件二、煤炭自燃发火过程三、煤的自燃倾向性四、煤自燃影响因素及自燃发火期,第二节 自燃火灾,一、煤炭自燃的条件从煤的氧化自燃过程可以看出,煤炭自燃必须具备以下三个条件:(1)煤炭具有自燃的倾向性,并呈破碎状态堆积存在;(2)连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展;(3)煤氧化生成的热量能大量蓄积,难以及时散失。,二、煤炭自燃发火过程,1、潜伏期。2、自热期。3、自燃。,图4-2-1 煤自燃发展过程示意图,1、潜伏期(1
4、)反应:低温氧化,煤表面附有不稳定的氧化物(0H)(COOH)。(2)特点:释放热量少,能及时散热,氧化反应平稳缓慢。(3)预兆:煤自重增加,着火点降低,化学活性增强。,2、自热期自热初期:(1)反应特点:经过潜伏期,煤被活化,氧化反应增加(2)预兆:a、煤温上升但低于临界点(60-80);b、空气氧气浓度降低;c、空气湿度增加,出现CO、CO2气体。自热后期:(1)反应特点:氧化急剧加快,煤温迅速上升。(2)预兆:a、火源点温度增大,出现雾气,煤壁出汗;b、出现煤氧化和干馏的物质,如CO、CO2、甲烷、乙烷气体,有煤油味、松节油味等;c、空气、煤、水温度增加;d、水酸度增加。,3、燃烧期(1
5、)反应特点:温度上升达到着火点,发生燃烧。(2)征兆:CO、CO2气体剧增,巷道内出现浓烟、浓雾、出现明火。在矿井防灭火规范中规定出现下列现象之一,即为自燃发火。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70 以上;由于煤炭自热而分解出CO、CH4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。,三、煤的自燃倾向性,(一)煤的自燃倾向性主要取决于:1、煤的变质程度2、煤的水分3、煤岩成分4、煤的含硫量5、煤的粒度(二)煤自燃倾向性分为:容易自燃、自燃、不易自燃三类。,四、煤层自燃危险程度及自燃发火期1煤的自燃发火期 煤炭自燃发火是一渐变过程,要
6、经过潜伏期、自热期和燃烧期三个阶段,因此,具有自燃倾向性的煤层被揭露后,要经过一定的时间才会自燃发火。这一时间间隔叫做煤层的自燃发火期,是煤层自燃危险在时间上的量度。自燃发火期愈短的煤层,其自燃危险性愈大。,2、影响煤炭自燃发火的因素(1)煤的自燃倾向性(2)煤层的赋存地质条件 煤层越厚与倾角。地质构造。围岩的性质。,(3)开拓系统(4)采煤方法(5)通风条件,第三节 预防煤炭自燃火灾主 要 内 容,一、开采技术措施二、预防性灌浆措施三、均压防火四、阻化剂防火五、凝胶防灭火六、氮气防灭火,一、开采技术措施,对开拓、开采的要求:最小的煤层暴露面、最大的采出率、最快的回采速度,易于隔绝的采空区。,
7、为满足上述要求,通常应采取以下技术措施:1、合理确定开拓方式(1)尽可能采用岩石巷道。(2)分层巷道垂直重叠布置。(3)分采分掘布置区段巷道。,图2-2-1 上下区段分采同掘l工作面运输巷;3 联络巷2 下区段工作面回风巷;,(3)分采分掘布置区段巷道。见图2-2-1、图2-2-2。,图2-2-2 上下区段分采分掘1工作面运输巷掘进头;2下区段工作面回风巷掘进头,(4)推广无煤柱开采技术。在确定开拓方式和采取巷道布置时,还要考虑通有利于通风系统防火及均压放灭火等有关通风系统管理的要求。2、选择合理的采煤方法(1)长壁式采煤方法的巷道布置简单,采出率高,有较大的防火安全性,特别是综合机械化的长壁
8、工作面,回采速度快、生产集中、单产高,在相同产量的条件下煤壁暴露的时间短、面积小,对于防止自燃发火非常有利。,(2)在合理的采煤方法中也应包括合理的顶板管理方法。(3)选择先进的回采工艺和合理的工艺参数,以便尽可能提高回采率,加快回采进度。(4)合理确定近距离相邻煤层(下煤层顶板冒落高度大于层间距)和厚煤层分层同采时两工作面之间的错距,防止上、下采空区之间连通。(5)选择合理的开采顺序,二、灌浆防灭火,灌浆就是把粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合、搅拌,配制成一定浓度的浆液,借助输浆管路注入或喷洒在采空区里,达到防火和灭火的目的。(一)灌浆防灭火的机理(1)泥浆中的沉淀物将碎煤包裹起
9、来,隔绝或减小煤与空气的接触和反应面;(2)浆水浸润煤体,增加煤的外在水分,吸热冷却煤岩,减缓其氧化进程;(3)沉淀物充填于浮煤和冒落的岩石缝隙之间,堵塞漏风通道,减少漏风,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 灌浆系统由制浆设备、输浆管道和灌浆钻孔三部分组成。(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。,(四)灌浆量的测定主要取决于灌浆的形式、灌浆区的容积、采煤方法等因素。(五)灌浆后的排水措施,三、均压防火,采空区浮煤自燃,采空区按漏风大小和遗煤发生自燃的可能性将采空区沿推进方向分为三个区域:窒息带、自燃带
10、(宽度为L2)和散热带I(不自燃带)(宽度为Ll),图4-3-1 采空区散热、自燃、窒息三带分布示意图,(一)均压防火的原理 均压防火就是设法改变通风系统内的风压分布,人为的降低漏风风路两端的风压差,使漏风量减少或趋近于零,以消除煤炭自然供氧条件,达到抑制自燃的目的。根据作用原理和使用条件不同,均压防火可分为开区均压和闭区均压。,(二)均压防灭火的方法1、开区均压1)并联漏风的开区均压 如图2-3-8。,图2-3-8 采空区并联漏风,其措施有:(1)调节风门均压:在工作面进风或回风中安设调节风窗,或稍稍启开与工作面并联风路中的风门d。(2)改变工作面的通风系统,2)角联漏风的调压 采空区内除存
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