煤矿矿井防灭火的技术

1第四章矿井防灭火第一节矿井防灭火基础知识393、什么叫矿井火灾？矿井火灾指的是，发生在矿井井下各处的火灾，以及发生在井口附近的地面火灾。井下各处的火灾包括井下巷道、硐室和采掘工作面等处的火灾。又因为井口附近的火灾也可能影响矿井井下安全，所以也列为矿井火灾范围。394、矿井火灾分哪几类？矿井火灾根据可燃物的种类、火灾的燃烧状态和引起火灾的热源不同，可进行以下分类：（1）按可燃物种类分类①A类火灾，由木材、纸张、锯木屑、煤炭和垃圾等普通可燃物发生的火灾。②B类火灾，在易燃液体表面或可燃气体中发生的火灾。③C类火灾，在电气设备内部及其附近开头处发生的火灾。④D类火灾，在可燃金属中发生的火灾。（2）按燃烧状态分类①阴燃火灾，无明显火焰的火灾。②明火火灾，有较长火焰的火灾。（3）按引燃热源分类①外因火灾，由于外来热源引起的火灾。②内因火灾，由于煤炭本身发生的物理化学变化而引起的煤炭燃烧的火灾。395、矿井火灾有什么危害？矿井火灾除了与一般地面火灾危害相同以外，还具有以下特点：（1）井下发生火灾时，因为矿井空间的限制，井下人员难以躲避，设备难以搬移，煤炭固定不动，因而造成的人员伤亡和国家财产、资源损失较一般地面火灾更为严重。（2）矿井火灾由于封闭火区，将会影响煤炭的可采储量、严重影响正常的生产秩序。恢复生产时，启封火区非常困难，而且危险性很大。（3）矿井发生火灾时，会在井下巷道中生成大量的一氧化碳等有毒有害气体，而且难以冲淡和排除，导致大量井下人员中毒、窒息甚至死亡。（4）矿井火灾会烧毁矿井通风设施，使矿井通风系统紊乱，造成瓦斯积聚超限，火灾还会烧毁电气设备和电缆，造成提升、排水中断、通风停止，影响矿井安全生产和人员生命安全。（5）井下火源隐蔽性很强，有的难以接近火源，所以不能及时发现，发现了灭火也非常困难。有的井下火灾可能延续几个月甚至几年。（6）矿井火灾还可能成为引发瓦斯和煤尘爆炸的火源。用水灭火时，还可能引起水煤气发生爆炸。这些情况使矿井灾害危险性更大，损失更加惨重。（7）矿井火灾还可能产生局部火风压，造成局部风流逆转，使火焰、高温烟雾出现在原火灾前的一些侧旁风流或新鲜风流中，使灾情扩大，给灭火救灾和现场作业人员自救互救带来很大的困难。396、矿井火灾时期造成风流紊乱有哪几种形式？2矿井火灾时期风流紊乱主要有以下形成：（1）风流逆转风流逆转指的是，烟流沿着原风流相反方向流动，一般表现为沿巷道全断面逆转。它主要发生在旁侧支路中。（2）风流逆退风流逆退指的是，火源进风侧同一巷道断面出现不同流体异向流动。它主要发生在发火巷道、上行、平巷通风和下行通风的风路中。（3）风流滚退风流滚退指的是，火源进风侧巷道断面既出现流体异向流动，又出现烟流反卷异向流动。它主要发生在发火巷迎风侧的风路中。397、如何确定火灾事故？凡因矿井火灾（包括外因火灾和内因火灾）而导致以下情形之一的，即确定为火灾事故：（1）造成人员伤亡（2）造成以下直接损失①工作面停止生产8h以上②烧毁煤炭、设备或材料折合价值1万元及其以上。（3）造成以下间接损失①封闭1个工作面②冻结煤量1万t以上③封闭设备、设施和材料折合价值1万元及其以上第二节预防内因火灾措施398、内因火灾经常发生在井下哪些地点？煤矿井下经常发生内因火灾主要有以下地点：（1）采空区，特别是大量遗煤而又未及时封闭或封闭不严时。（2）巷道两侧受地压破坏的煤块。（3）巷道中长期堆积的浮煤。（4）巷道发生冒顶后的高冒空洞中。（5）与老窑相连通处。399、形成煤自然发火的因素有哪些？形成煤自然发火主要有以下3个因素：（1）煤的自燃倾向性煤的自燃倾向性是形成煤自然发火的内在因素，煤的自燃倾向性越高，自然发火的可能性越大，自然发火期越短。（2）合适的供氧条件空气不仅使煤氧化，又能带走因煤氧化生成的热量。供氧量不足，产生的热量就少；供氧量过大，热量不能积聚，所以供氧量不足或过大都不能形成煤自然发火。只有在合适的供氧条件下煤才可能自燃。（3）良好的蓄热环境3煤是热的不良导体，煤层越厚，越容易造成良好的热量集聚条件，同时形成煤自燃必须有一个时间过程，经过潜伏期、自热期而发生自然发火。400、影响煤自燃的因素有哪些？影响煤的自燃主要有以下两类因素：（1）自然因素①煤的化学成分、②煤的物理性质、③煤岩成分、④煤层地质条件（2）开采技术因素①开拓系统、②回采方法、③通风条件、④采空区管理方法401、煤层地质条件对煤的自燃性有什么影响？煤层地质条件对煤的自燃性影响表现在以下三方面：（1）煤层厚度和倾角煤层厚度和倾角越大，开采时容易造成大量遗煤，同时造成煤的破碎程度大。另外，采区回采时间往往超过煤层自然发火期，而且不易封闭隔绝采空区。（2）地质构造破坏带在断层、褶曲、破碎带和岩浆侵入等地质构造破坏带，煤层松软易碎、裂隙多。吸氧能力强，煤的自燃性强。（3）围岩性质围岩坚硬，容易压碎煤体，形成裂隙，而且坚硬的顶板冒落难以充填密实采空区，造成采空区漏风，给遗煤连续不断提供氧气，故顶板坚硬时，煤的自燃性强。402、煤岩成分对煤的自燃性有什么影响？包含在煤体中的煤岩成分有：丝煤、暗煤、亮煤和镜煤等四种成分。因为丝煤有纤维结构，因而在低温下吸氧能力强，着火温度低；而亮煤和镜煤在温度升高时吸氧能力变得最强烈。所以，煤中含有亮煤、镜煤和丝煤时，煤的自燃性最强；而煤中含有暗煤量多时，煤的自燃性弱。403、煤质对煤的自燃性有什么影响？各种牌号的煤都可能有自燃性，一般认为煤的碳化程度越高、挥发分含量越低，灰分越高，煤的自燃性越弱。反之，煤的碳化程度越低、挥发分含量越高、灰分越低，煤的自燃性越强。据有关资料，各种牌号煤的着火温度是：褐煤、长焰煤着火温度＜305℃；长焰煤、气煤着火温度为305℃-345℃；气煤、肥煤、焦煤着火温度为345℃-385℃；贫煤、瘦煤着火温度为380℃-410℃；无烟煤着火温度＞400℃。404、煤的物理性质对煤的自燃性有什么影响？煤的物理性质对煤的自燃性有以下四种影响：（1）煤的破碎性煤的破碎性对煤的自燃性影响很大，因为煤越破碎，表面积越大，与空气接触面积越大，越容易氧化自燃。脆性大的煤容易破碎，因而对煤的氧化条件有利。（2）煤的含水性煤的含水性对煤的自燃性影响有其特殊性。对同一牌号的煤，水分越高，由于水分蒸发时要吸收热量，则着火温度越高，但是，当其水分被蒸发后，干燥的煤着火温度显著的降低这是因为浸过水的煤，其表面氧化层被清洗，而且水使煤体松散，使煤更有利于氧化自燃。4（3）煤的含矸性煤中含有的矸石影响煤的自燃性。大多数情况下煤中矸石为不发热的，所以煤中含矸越多，煤的自燃性越低；但是，煤中含硫铁矿时，将会对煤的自燃起加速作用，硫铁含量越高，煤的自燃性越强。（4）煤的温度煤的温度对煤的氧化放热性、煤体蓄热和热风压有着影响，从而影响煤的自燃性。在温度高时，在一般情况下煤体蓄热条件就好，煤表面活性结构越多，煤的氧化性越强。405、为什么要对煤的自燃倾向性进行鉴定？煤的自燃倾向性是煤在常温下氧化能力的内在属性，是煤炭自燃的条件之一。随着煤的牌号、煤的组成和煤岩成分、结构的不同，煤的自燃倾向性也不同。掌握煤的自燃倾向性不仅是合理选择矿井防治火灾措施的重要依据之一，还是科学设计开拓系统、通风方式和采煤方法的主要资料之一。所以必须对煤的自燃倾向性进行鉴定。406、矿井自燃危险等级划分为哪几级？凡开采易自燃和自燃煤层的矿井都属于自燃矿井，或叫做自然发火矿井。矿井自然发火危险程度根据矿井近10年内百万吨发火率和自然发火期划分为以下四级：（1）Ⅰ级自然发火危险程度矿井（2）Ⅱ级自然发火危险程度矿井（3）Ⅲ级自然发火危险程度矿井（4）Ⅳ级自然发火危险程度矿井407、《煤矿安全规程》对鉴定煤的自燃倾向性有哪些规定要求？《煤矿安全规程》规定，对煤的自燃倾向性进行鉴定必须符合下列要求：（1）鉴定的时间：①新建矿井时②生产矿井延深新水平时（2）提供鉴定用煤样和资料的单位：①新建矿井：由地质勘探部门提供。②在建矿井：由设计部门提供采样点、建设部门提供煤样和资料。③生产矿井：由煤矿企业提供（3）鉴定单位：鉴定单位必须是国家授权单位。（4）鉴定结果报送单位：鉴定结果报省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理部门备案。408、煤炭自燃有哪几个发展阶段？煤炭自燃的发生，一般要经过以下3个发展阶段：（1）低温度氧化阶段（潜伏期）煤在常温下能吸附空气中的氧，在煤的表面生成一些不稳定的初级氧化物，其氧化放热量很少，煤的温度不会升高，但内部却在发生的变化，在煤的潜伏期内表现出煤的重量略有增加，化学活性增加，着火温度降低。（2）自热阶段（自热期）5经过低温氧化阶段，煤被活化，煤的氧化速度加快，氧化放热量增大，煤温逐渐升高，此阶段叫做自热阶段。在煤的自热期内空气中的氧含量减少，一氧化碳和二氧化碳含量增加，当达到临界值温度（60℃-80℃）时，开始出现特殊的火灾气沫，如煤油味、焦油味等。（3）自燃阶段（自燃期）燃烧阶段是煤从低温氧化发展到自燃的最后阶段。在煤的自燃期内空气中的氧含量显著减少，二氧化碳含量剧增，并产生更多的一氧化碳，在巷道内出现浓烈烟雾，有时还出现明火现象。409、如何确定自然发火隐患？凡井下出现以下现象之一时，即确定为自然发火隐患。（1）采空区或井巷风流中出现一氧化碳，其发生量呈上升趋势，但未达到自然发火临界指标。（2）风流中出现CO2，其发生量呈上升趋势，但尚未达到自然发火临界指标。（3）煤炭、围岩、空气及水的温度升高，并超过正常温度，但尚未达到70℃。（4）风流中氧浓度降低，且呈下降趋势。410、如何确定自然发火？凡井下出现以下情形之一的，即确定为自然发火：（1）由于煤炭氧化自燃而出现明火、烟雾和煤油味等现象。（2）由于煤炭氧化自燃而导致环境空气、煤炭、围岩及其他介质的温度升高，并超过70℃。（3）由于煤炭氧化自燃在采空区或风流中出现CO，其浓度已超过自然发火临界指标，并呈上升趋势。（4）采空区、高冒顶或巷道中出现乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）。411、人体如何感觉煤炭自燃？人体感觉煤炭自燃的方法有以下几方面：（1）视力感觉煤炭从氧化到自燃初期生成水分，往往使巷道内温度增加，出现雾气或在巷壁挂有平行水珠；浅部开采时，冬季在地面钻孔中或塌陷区内发生冒出水蒸气或冰雪融化的现象；井下两股温度不同的风流汇合处还可能出现雾气。（2）气味感觉煤炭从自热到自燃过程中，氧化产物内有多种碳氢化合物，并产生煤油味、汽油味、松节油味或焦油味等气味。现场经验证明，当人们嗅到焦油味时，煤炭自燃就已经发展到一定程度了。（3）温度感觉煤炭从氧化到自燃过程中要放出热量，因此从该处流出的水和逸散的空气温度要比平常高，煤壁温度也比其他地点煤壁温度高。（4）疲劳感觉煤炭氧化、自热和自燃都会释放出二氧化碳和一氧化碳等气体，这些有害气体会使人感到头痛、闷热、精神不振、不舒服，产生疲劳感觉，特别是群体发生以上感觉时更说明煤炭已经发生自燃。412、什么叫煤的自然发火期？6煤层被开采暴露于空气之日开始，到发生自然发火之日止，所经历的时间叫做煤层自然发火期，单位为月。矿井有多处自然发火或多个煤层自然发火时，以发火时间最短者定为矿井或煤层的自然发火期。煤的自然发火期是评价煤层自然发火危险性的统计指标。自然发火期短，说明该煤层自然发火危险性大，相反，自然发火期长，说明该煤层自然发火危险性小。413、新建矿井如何预测煤层自然发火期？对于新建矿井，为了在进行矿井设计时做好预防矿井火灾工作，需要预测煤层的自然发火期。这时采用统计的方法无法确定它。在这种情况下，必须采用类比法来预测煤层自然发火期。根据地质勘探时采集的煤样所做的自燃倾向性鉴定资料，并参与与之相邻、相似的煤层、地质条件、赋存条件和开采方法的采区或矿井，进行类比加以预测。414、如何延长煤层自然发火期？煤层自然发火期受到煤的自燃倾向性、破碎程度与堆积状态、供氧情况及周围环境等多种因素的影响。而这些因素中有的可以改变，通过采取以下措施改变影响因素来延长自然发火期。（1）减少煤的氧化速度减小煤的氧化速度主要措施有：在进行采区设计时，合理选择开拓方式和巷道布置