矿井火灾防治(g)

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１、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Ａ类火灾:煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质Ｂ类火灾：指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体Ｃ类火灾：指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。Ｄ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。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：１）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：•１）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：①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②消除燃烧的物质基础。③防止火源与可燃物接触和作用。④安装可靠的保护设施，防止潜在热源转化为显热源。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。①有潜在高温热源的前后１０ｍ范围内应使用不燃支架。②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。③在有发火危险的地方，设置报警、消防装置和设施。④在发火危险区内设避难硐室。防火对策•（２）灾后对策主要有：①报警。采集处于萌芽状态的火灾信息，发出报警。②控制。利用已有设施控制火势发展，使非灾区与灾区隔离。③灭火。迅速采取有效措施灭火。④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２）教育（Education）对策教育对策包括知识、技术和态度教育三个方面。３）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Ｅ”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150～350公里的煤火燃烧带。累积燃烧面积达720平方公里。目前，正在燃烧的地区有62处，正在燃烧的面积17～20平方公里。年烧失的煤炭量１０００—１３６０万吨，年破坏的优质煤炭资源量达２亿吨，若按每吨煤炭坑口价８０元计算，年损失煤炭资源的潜在价值达１６０亿元。对我们矿业集团矿来讲：煤炭极容易自燃，发火期在3——6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3～6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，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（20～150PPM）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）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矿别煤层着火温度（0C）自燃倾向性最短自燃发火期爆炸性结论煤尘云最低着火温度煤尘爆炸下限浓度T氧d0Cg/m3新庄孜矿C13340自燃—B11338自燃—B8334自燃—谢一矿B9352自燃—B11338自燃67C13342自燃—谢李一井C13349自燃53谢李二井C13342自燃72孔李李井A1351自燃—A3347自燃52B9b340容易自燃—B7b333容易自燃45B4b343自燃——孔李孔井C13335容易自燃38A1356容易自燃37A3327容易自燃—B7332容易自燃39B9329容易自燃———潘东公司B7311容易自燃—B4318容易自燃47B8343自燃54B6350自燃49潘三矿B8343自燃57C13363自燃65B11-2340自燃—谢桥矿C13358自燃51B11-2340自燃72B8360自燃44张集矿C13355容易自燃86B11-2339容易自燃—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•１９５１年苏联学者维谢洛夫斯基(Веселовский.В.С)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300~400℃就着火（二）煤炭自燃发展过程潜伏期自热期风化70~90℃燃烧期温度时间1、低温氧化阶段（潜伏期）：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（70~90度）时，氧化急剧加快，当温度达到300~500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０.４m）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２、煤岩成分组成煤炭的４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•３、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100Å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1.5～2mm时，其着火点温度大多在330～360℃；粒度直径小于1mm以下时，着火点温度可能降低到190～220℃。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5m3/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、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.m2~0.8m3/min.m2,最危险（三）漏风强度（四）影响采空区自燃的因素１）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Ⅰ（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，故不能发生自燃，叫散热带。其宽度大约5～20ｍ。自燃带Ⅱ（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Ⅲ：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Ⅱ20~75m窒息带Ⅲ。散热带采空区遗煤的条件及影响因素L1L2W设自燃带宽度为L1+L2，工作面推进速度为v，自燃发火期为τS，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为τ（月）当：τS≦（L1+L2）/v时说明自燃带内有ΔL=L1+L2—vτS，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１、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。