海孜煤矿防治煤层自燃发火管理模式培训

海孜煤矿井下防火培训Page2海孜煤矿井下防火培训目录一、煤矿火灾概念二、矿井火灾的构成要素三、外因火灾四、内因火灾五、海孜煤矿防治煤层自然发火现状六、掘进工作面煤层防治自然发火管理模式七、采煤工作面防火管理模式八、采空区防火管理模式九、钻孔防火管理模式Page3一、煤矿火灾概念矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧。是煤矿生产中的主要自然灾害之一。矿井火灾的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资源和设备，而且产生大量的高温烟流和有害气体，危及井下工作人员的生命安全，有时还诱发瓦斯、煤尘爆炸，进一步扩大其灾难性。矿井火灾按引火热源分类外源火灾（外因火灾）自燃火灾（内因火灾）Page4二、矿井火灾的构成要素矿井火灾发生的原因虽是多种多样，但构成火灾的基本要素归纳起来有热源、可燃物、氧气三个方面，俗称火灾三要素。(一)热源具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井中，煤的自燃、瓦斯煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊以及其他明火等都可能成为引火源。(二)可燃物在煤矿矿井中，煤本身就是个大量而且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。可燃物的存在是火灾发生的基础。(三)空气燃烧就是剧烈的氧化现象，空气的供给是维持燃烧不可缺少的条件。实验证明，在氧浓度为3％的空气环境里，燃烧不能维持。以上介绍的火灾三要素必须是同时存在，相互配合，而且达到一定的数量，才能引起矿井火灾。Page5三、外因火灾外因火灾多发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和有机电设备的巷道等地点。外因火灾具有火源明显、发生突然、来势凶猛等特点，若发现不及时，则可能酿成重大事故。由于外因火灾往往是由表及里进行的，若发现及时，还是容易扑灭的。矿井外因火灾所占的比重一般都比较小。预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生；二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。（一）防止火灾产生1、防止失控的高温热源产生和存在。按《煤矿安全规程》及其执行说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。2、尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在热源保持一定的安全距离。3、防止产生机电火灾。Page6三、外因火灾4、防止摩擦引燃①防止胶带摩擦起火。胶带输送机应具有可靠的防打滑、防跑偏、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统；②防止摩擦引燃瓦斯。5、防止高温热源和火花与可燃物相互作用。（二）防止火灾蔓延的措施限制已发生火灾的扩大和蔓延，是整个防火措施的重要组成部分。火灾发生后利用已有的防火安全设施，把火灾局限在最小的范围内，然后采取灭火措施将其熄灭，对于减少火灾的危害和损失是极为重要的。其措施有：1、在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。2、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。3、每一矿井必须在地面设置消防水池，在井下设置消防管路系统。4、主要通风机必须具有反风系统或设备，反风设施并保持其状态良好。Page7四、内因火灾（一）、煤炭自燃机理按照煤氧化合学说，煤的自燃过程一般可分为四个阶段：潜伏（或准备）、自热、自燃和熄灭四个阶段。1．潜伏期：自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期。煤自燃的准备阶段即煤的低温氧化过程。潜伏阶段的特征是；煤的表面生成不稳定的氧化物，氧化放出的热量很少，能及时放散，煤温和巷道空气气温不变，但煤重略有增加。煤被活化（化学活性增加），煤的着火温度降低。准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件。2．自热阶段：温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段，自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。当温度超过临界温度60～80℃时，煤温急剧增加，氧化加剧。其特点是：氧化放热较大，煤温及其环境(风，水、煤壁)温度升高：产生CO、CO2和碳氢(CmHn)类气体产物，并散发出煤油味和其他芳香气味；有水蒸气生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓“挂汗”现象：微观结构发生变化。Page8四、内因火灾在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化。风化后煤的物理化学性质发生变化、失去活性，不会再发生自然。3、燃烧阶段：煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧(风)，则发生燃烧，出现明火。其主要特征：空气中氧含量显著减少，CO2的含量倍增，同时由于燃烧不完全和CO2受热分解，而产生更多的CO，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾。若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，CO多于CO2，温度也较明火燃烧要低。4、熄灭：及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭。从煤的自燃发展过程可见：煤自燃实质是其自身氧化速度加速的过程，其氧化速度之快，以致产生的热量来不及向外界放散，而导致了自燃。煤的氧化进程既可在常温下发生，也可在高温下迸行，伴随氧化过程的发展其周围空气中的氧含量必然降低。Page9四、内因火灾（二）、自然发火与自然发火期自然发火：有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象。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。(1)煤因自燃出现明火、火炭或烟雾等现象：(2)由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至70℃以上；(3)由于煤炭自热而分解出CO、C2H4(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。自然发火期：从煤层被开采破碎接触空气之日起，至出现自燃现象或温度上升至燃点为止所经历时间。以月或天为单位。自然发火期等于潜伏期和自热阶段。它是煤炭自然发火危险程度在时间上的度量，发火期越短的煤层自然发火危险程度越大。据调查，煤炭自然发火期最短的只有十几天，最长者可达数年。Page10（三）、煤炭自燃条件(1)有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度一般要大于0.4m。(2)有较好的蓄热条件。空气流动速度的大小，是氧化热量能否积聚的重要条件。在采空区内如果渗流速度太大，热量则不能积聚，不易形成煤炭自燃。如果渗流速度过低，则会供氧不足，氧化非常缓慢，也不能形成自燃。煤炭自燃都是在风速比较适中的情况下发生的。大量事实证明，在采空区内，当风速由高变低或由低变高的区域，往往是容易发生煤炭自燃的区域。(3)有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保证氧化反应的前提。实验表明，氧浓度15％时，煤炭氧化方可较快进行。(4)上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件缺一不可。上述四个条件中，第一条是最根本的，是内因，是煤的内部特性，无法改变，要着重分析形成煤炭自燃的外界条件，采取针对性措施。四、内因火灾Page11四、内因火灾（四）采空区三带划分对于后“U”通风系统的采空区，按漏风风速、采空区氧气浓度、采空区遗煤温升速度和遗煤发生自燃的可能性采空区可分为三带散热带：L1=5～20m，该带顶板冒落的岩石处于松散堆积状态，孔隙多且大，漏风强度大，Q生Q散，无聚热条件，故不能发生自燃。自燃带：L2=20～70m，该带冒落岩石变实，风阻增大，漏风强度减弱，Q生Q散，热量容易聚集，有可能导致自燃。自燃带是防治煤层自燃的重点。窒息（不自燃）带：该带漏风风流基本消失，氧气浓度进一步下降，氧化停止。ⅠL1ⅢL2WⅡPage12四、内因火灾（五）煤层自燃预测预报矿井火灾预报的方法，按其原理可分为：①利用人体生理感觉预报自然发火；②气体成分分析法；③测量井下发热体温度预测自然发火1、利用人体生理感觉预报自然发火（1）嗅觉。可燃物受高温或火源作用，会分解生成一些正常时大气中所没有的、异常气味的火灾气体。（2）视觉。煤炭氧化自燃初期生成水分，往住使巷道内湿度增加，出现雾气或在巷道壁挂有平形水珠。同时透水事故的前兆也会有水珠出现，要结合具体条件加以分析，得到正确的结论。（3）温度感觉。煤炭自燃或自热、可燃物燃烧会使环境温度升高，因此，从该处流出的水和空气的温度较正常时高。（4）疲劳感觉。煤炭氧化自燃过程中，从自热到自燃阶段都要放出有害气体(如二氧化碳、一氧化碳等)，这些气体能使人头痛、闷热、精神不振、不舒服、有疲劳感觉。因此，当井下出现这种现象时，如果是多数人的感觉，那更要提高警惕，查明原因，以防煤层自然发火。Page13四、内因火灾2、气体成分分析法用仪器分析和检测煤在自燃和可燃物在燃烧过程中释放出的烟气或其他气体产物，预报火灾。常用预测标志性气体有CO、乙烯（C2H4）。(1)一氧化碳（CO），一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高呈指数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。(2)乙烯（C2H4）。实验发现，煤温升高到80～120℃后，会解析出乙烯、丙烯等烯烃类气体产物，而这些气体的生成量与煤温成指数关系。一般矿井的大气中是不含有乙烯的，因此，只要井下空气中检测出乙烯，则说明已有煤炭在自燃了。同时根据乙烯和丙烯出现的时间还可推测出煤的自热温度。3、测量井下发热体温度预测自然发火煤炭自燃的过程中，在自热期后阶段，由于氧化加剧，产生热量增加，使煤体及其周围温度升高。因此，测量发热体及其周围的温度变化是确定煤炭自燃状态的重要参数。Page14五、海孜煤矿防治煤层自然发火现状（一）煤层自然发火倾向性大井目前开采的4、7、8、10煤均为Ⅲ类不易自燃煤层。西部井目前开采的7、8、9、10煤均为Ⅱ类自燃煤层。下一步将组织实施自然发火期测定、“三带”划分工作。（二）防治煤层自然发火装备矿通风区有一台山东淄博生产的KSS-5690型气相色谱仪，用于分析、化验气体成分，准确判断是否出现自然发火。西部井目前有两台3NBB260~35型注浆泵，用于冒高区、采空区等自然发火防治重点区域注浆工作。集团公司计划调拨一台移动注氮机，用于西部井自然发火防治工作。下一步将逐步开展采空区注氮工作。Page15六、掘进工作面煤层防治自然发火管理模式（一）、石门揭煤及岩巷过煤段、过老空（巷）管理模式1、“控顶”：石门揭煤要提前施工金属骨架，巷道过煤段、过老空（巷）要采取超前管理及控制顶板措施，杜绝漏顶现象的发生。（如图1）2、“设点”：过老空（巷）段每隔3m布置一根防火撞管，撞管一般使用3m钢管，深入采空区不得小于1m。根据现场实际情况增加防火撞管数量，并留设防火观测孔，挂牌、编号管理。3、“喷浆”：揭煤及岩巷过煤段、过老空（巷）前后10m范围必须进行喷浆处理，喷浆厚度不小于100mm，保证封堵严密。石门煤巷段采取全断面喷浆封堵。（如图2）煤巷煤层岩巷金属骨架金属骨架AAA-A过煤段煤层10m10m喷浆区域图1金属骨架设计示意图图2岩巷过煤段喷浆示意图Page16六、掘进工作面煤层防治自然发火管理模式4、“检查”：每班由测气员进行一次防火检查，每周进行一次气体取样，地面色谱仪化验校对。现场采用便携仪与比长式CO鉴定管检测比对。（二）、沿空掘巷管理模式提前编制防火专项安全技术措施，施工过程中加强地质探查，准确分析地质资料信息，及时掌握煤层变化情况。1、“控顶”：如巷道顶板较为破碎，施工前采取打骨架、撞楔等顶板超前管理措施，防止冒高现象的发生。2、“布孔”：沿空掘巷采空区一侧每隔50m布置一个防火观测孔，挂牌、编号管理，根据防火情况需要可适当增加观测孔数量。3、“喷浆”：沿空掘巷喷浆堵漏，喷浆厚度不小于100mm，确保封堵严密，喷浆滞后迎头不大于30m。4、“检查”：每班由测气员进行一次防火检查，每周进行一次气体取样，地面色谱仪化验校对。现场采用便携仪与比长式CO鉴定管检测比对。（三）、掘进工作面过构造、巷道冒落处管理模式1、“控顶”：加强地质探查，准确分析地质资料，及时掌握煤层变