礦井火災(zāi)防治簡(jiǎn)潔版.doc

第一章 礦井火災(zāi)概述 第一節(jié) 礦井火災(zāi)的概念及危害目標(biāo)熟知礦井火災(zāi)的基本概念；了解礦井火災(zāi)的危害內(nèi)容與要求 1.熟悉礦井火災(zāi)的概念2.能說出礦井火災(zāi)的危害教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)一、礦井火災(zāi)概念（一）燃燒1、燃燒的特征燃燒：可燃物和氧化劑在空間發(fā)生激烈化學(xué)反應(yīng)的過程。燃燒反應(yīng)的三個(gè)特征：放熱、發(fā)光和生成新物質(zhì)。2、燃燒的三個(gè)條件：1）燃料（可燃物）凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起劇烈反應(yīng)的物質(zhì)都稱為可燃物質(zhì)。如木材、紙張、棉花、布匹、草類、酒精、煤炭等。2）助燃物（氧化劑）凡能夠幫助和支持燃燒的物質(zhì)都叫做助燃物質(zhì)。如空氣、氧氣、氯氣以及氯化鉀、高錳酸鉀等氧化劑。3）熱源凡能夠引起可燃物質(zhì)燃燒的熱能源都叫做點(diǎn)火源。如明火、電焊的火花、煙囪冒出的火星、電火花、化學(xué)反應(yīng)熱、高熱物體等。3、燃燒的形式 礦井火災(zāi)中可燃物可分為固態(tài)（如煤、木材、橡膠、合成高分子化合物等）、氣態(tài)（如瓦斯、熱解產(chǎn)生的各種揮發(fā)性氣體、一氧化碳等）、液態(tài)（如燃油、潤(rùn)滑油等）三大類。他們?cè)诰禄馂?zāi)中的燃燒形式有以下幾種：1）擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒也成氣體燃料燃燒。如氣割、液化氣爐中的燃燒都屬于擴(kuò)散燃燒。2）分解燃燒分解燃燒出現(xiàn)于固體和部分液體燃料的燃燒中。如木材、煤炭、橡膠、合成高分子化合物等固體燃料，柴油、煤油、潤(rùn)滑油等高沸點(diǎn)油脂類流體以及蠟、瀝青等固體烴類物質(zhì)的燃燒。礦井火災(zāi)時(shí)期，著火帶中的燃燒帶燃燒即屬于這一類型。3）表面燃燒表面燃燒發(fā)生于固體燃料燃燒的后期。在礦井火災(zāi)中，著火帶中的焦化帶燃燒就屬于這一類型。4）預(yù)混燃燒可燃?xì)怏w與空氣預(yù)先充分混合的燃燒成為預(yù)混燃燒。預(yù)混燃燒在混合氣體分布空間快速蔓延，在一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?、富氧燃燒和富燃料燃燒1）富氧燃燒 富氧燃燒具有與地面火災(zāi)相似的燃燒和蔓延機(jī)理，也成為非受限燃燒。特點(diǎn)：燃燒后緣范圍小，或是強(qiáng)度小，蔓延速度較低，耗氧量少，氧的剩余量大。2）富燃料燃燒 在地面火災(zāi)中，由于此類火災(zāi)僅發(fā)生在一些空間受限制或通道斷面較小、供氧受限的情況下，故也稱為受限火災(zāi)?；谄湎嘛L(fēng)側(cè)煙氣氧濃度接近于零的特征，一般稱之為富燃料類火災(zāi)或貧氧類火災(zāi)。特點(diǎn)：“跳蛙”現(xiàn)象，即多個(gè)間斷火源點(diǎn)就像青蛙跳躍落腳點(diǎn)一樣。（二）礦井火災(zāi)火災(zāi)是指在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒所造成的傷害。礦井火災(zāi)是指發(fā)生在煤礦井下或地面井口附近，威脅到礦井安全生產(chǎn)，造成損失的非控制燃燒。如地面井口房、通風(fēng)機(jī)房失火或井下皮帶著火、煤炭自燃等都是非控制燃燒，均屬礦井火災(zāi)。二、礦井火災(zāi)危害1、產(chǎn)生大量的高溫?zé)熈鳎斐扇藛T傷亡2、引起瓦斯、煤塵爆炸，使災(zāi)情擴(kuò)大。3、引起礦井風(fēng)流狀態(tài)紊亂 風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、煙流逆退、煙流滾退。 逆轉(zhuǎn)是以同種流體單向流動(dòng)為主，逆退是不同流體（煙流與新鮮風(fēng)流）異向流動(dòng)。滾退是在同一斷面上既有新風(fēng)和煙流的異向流動(dòng)，又有煙流翻卷引起的同種流體異向流動(dòng)。滾退是逆退和逆轉(zhuǎn)發(fā)生的先兆。4、破壞礦井正常生產(chǎn)秩序。小結(jié) 礦井火災(zāi)概念 礦井火災(zāi)危害作業(yè) 1、燃燒的條件是什么？ 2、燃燒的形式有哪幾種？3、描述礦井火災(zāi)的概念及其特點(diǎn) 4、分析礦井火災(zāi)的危害章節(jié)第二節(jié) 礦井火災(zāi)分類及其特征目標(biāo)熟知礦井火災(zāi)的分類及特征任務(wù)內(nèi)容與要求 1.熟悉礦井火災(zāi)的各種分類方法2.能說出各類火災(zāi)的特征教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)一、按引火源分類1、外因火災(zāi)：外部高溫?zé)嵩矗ㄈ绶排?、燒焊、電路短路、明火等）引起可燃物質(zhì)燃燒造成的火災(zāi)。多數(shù)發(fā)生在井口房、井筒、井底車場(chǎng)、石門及機(jī)電硐室和有機(jī)電設(shè)備的巷道等地點(diǎn)。特點(diǎn)：火源明顯、發(fā)生突然、來勢(shì)兇猛等。2、內(nèi)因火災(zāi)：煤炭或其他可燃物在一定的條件和環(huán)境下，本身發(fā)生物理化學(xué)變化，產(chǎn)生并聚集熱量導(dǎo)致著火而形成的火災(zāi)，也稱自然發(fā)火。大多發(fā)生在采空區(qū)、遺留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒處以及浮煤堆積的地點(diǎn)。特點(diǎn)：發(fā)生和發(fā)展緩慢、需經(jīng)歷一段時(shí)間、有預(yù)兆，火源比較隱蔽。二、按發(fā)火地點(diǎn)分類井上火災(zāi)是指發(fā)生在礦井工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)的廠房、倉(cāng)庫(kù)、儲(chǔ)煤場(chǎng)、矸石場(chǎng)、坑木廠等處的火災(zāi)。特點(diǎn)：征兆明顯、易于發(fā)現(xiàn)、空氣供應(yīng)充分、燃燒完全、有毒氣體產(chǎn)生量小、空間寬闊、煙霧易于擴(kuò)散、滅火工作回旋余地大、易撲滅。 井下火災(zāi)是指發(fā)生在煤礦井下或發(fā)生在地面但能波及井下的火災(zāi)。如皮帶著火、煤炭自燃等。特點(diǎn)：發(fā)生發(fā)展過程比較緩慢，大多數(shù)火災(zāi)發(fā)生在隱蔽的地方，一般情況下不易發(fā)現(xiàn)。三、按可燃物的性質(zhì)分類A類火災(zāi)：指含碳固體可燃物，如木材、棉、毛、麻、紙張等物質(zhì)的火災(zāi)。B類火災(zāi)：指甲、乙、丙類液體，如汽油、柴油、甲醇、等物質(zhì)的火災(zāi)。C類火災(zāi)：可燃?xì)怏w，如煤氣、天然氣、甲烷、丙烷、等物質(zhì)的火災(zāi)。D類火災(zāi)：指可燃金屬，如鉀、鈉、鎂、鈦、鋯、鋰、鋁合金等物質(zhì)的火災(zāi)。E類火災(zāi)：指帶電物質(zhì)和精密儀器物質(zhì)的火災(zāi)。四、其他分類（1）根據(jù)井下發(fā)火位置不同分為：井筒火災(zāi)、巷道火災(zāi)、采面火災(zāi)、煤柱火災(zāi)、采空區(qū)火災(zāi)和硐室火災(zāi)等。（2）根據(jù)燃燒物不同可分為：機(jī)電設(shè)備（皮帶、電纜、變壓器，開關(guān)、風(fēng)筒等)火災(zāi)、火藥燃燒火災(zāi)、油料火災(zāi)、坑木火災(zāi)、瓦斯燃燒火災(zāi)和煤炭火災(zāi)等。（3）根據(jù)發(fā)火性質(zhì)不同可分為：原生（初生）火災(zāi)和次生（再生）火災(zāi)。（4）按火源下風(fēng)側(cè)氧氣濃度大小分為富氧燃燒和富燃料燃燒。 （5）根據(jù)發(fā)火地點(diǎn)不同、火災(zāi)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的影響以及與此相關(guān)的滅火救災(zāi)難易程度，礦井火災(zāi)又分為上行風(fēng)流火災(zāi)、下行風(fēng)流火災(zāi)和進(jìn)風(fēng)流火災(zāi)。第2 章 煤炭自然發(fā)火 第一節(jié) 煤炭自然發(fā)火的條件及過程目標(biāo)熟知煤炭自燃的條件及過程；了解影響煤炭自燃的因素內(nèi)容與要求1. 熟悉煤炭自燃的條件2. 理解煤炭自燃的過程3. 了解煤炭自燃的影響因素教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)煤炭自然發(fā)火與外因火災(zāi)相比，具有發(fā)生發(fā)展緩慢并有規(guī)律的演變過程，可在它形成的初期發(fā)現(xiàn)。一、煤炭自燃的條件實(shí)踐證明，煤炭自燃必須具備以下四個(gè)條件：（1）煤具有自燃傾向性并呈破碎堆積狀態(tài)存在；（2）適當(dāng)?shù)耐L(fēng)供氧；（3）良好的蓄熱環(huán)境；（4）維持煤的氧化過程不斷發(fā)展的時(shí)間。上述四個(gè)條件缺一不可。說明：（1）煤的自然傾向性取決于煤的物理化學(xué)性質(zhì)，它表示煤與氧相互作用的能力。（2）當(dāng)空氣中氧含量低于10%是具有窒息性；當(dāng)空氣中氧含量低于15%時(shí)，可以預(yù)防自然發(fā)火。（3）空氣流動(dòng)速度的大小是氧化熱量能否積聚的重要條件。煤炭自燃都是在風(fēng)速比較適中的情況下發(fā)生的。（4）維持煤的氧化過程不斷發(fā)展的時(shí)間應(yīng)大于煤的自然發(fā)火期。煤炭自燃經(jīng)常發(fā)生的地點(diǎn)：有大量遺煤而未及時(shí)封閉或封閉不嚴(yán)的采空區(qū)（特別是采空區(qū)內(nèi)的聯(lián)絡(luò)眼附近和停采線處）；巷道兩側(cè)和遺留在采空區(qū)內(nèi)受壓的煤柱；巷道內(nèi)堆積的浮煤或煤巷的冒頂、垮幫處。二、煤炭自燃的過程1、煤的自燃學(xué)說黃鐵礦作用學(xué)說、細(xì)菌作用學(xué)說、酚基作用學(xué)說、自由基作用學(xué)說、煤氧復(fù)合作用學(xué)說2、煤的自燃過程按照煤氧化復(fù)合作用學(xué)說，煤的自燃發(fā)展過程一般分為三個(gè)階段，即潛伏階段、自熱階段和自燃階段1、潛伏期自煤層被開采、接觸空氣起至眉紋開始升高位置的時(shí)間去見成為潛伏期。特征：煤的表面生成不穩(wěn)定的氧化物（OH、COOH等），氧化放出的熱量很少，能及時(shí)放散，煤溫和巷道空氣氣溫不變，但煤的比重略有增加，煤被活化（化學(xué)性增加），煤的著火溫度降低。2、自熱期(又稱自熱階段) 煤氧化反應(yīng)自動(dòng)加速、氧化生成熱量逐漸積累、溫度自動(dòng)升高的過程。特點(diǎn)：1）氧化放熱較大，煤溫及其環(huán)境溫度升高；2）產(chǎn)生CO、CO2和碳?xì)漕怌mHn氣體產(chǎn)物，并散發(fā)出煤油味和其他芳香氣味；3）有水蒸氣生成，火源附近出現(xiàn)霧氣，遇冷會(huì)在巷道壁面上凝結(jié)成水珠，即出現(xiàn)所謂“掛汗”現(xiàn)象；4）微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。3、自燃期 主要特征:空氣中氧含量顯著減少， CO2的數(shù)量倍增，同時(shí)由于燃燒不完全和CO2受熱分解，而產(chǎn)生更多的CO，巷道中出現(xiàn)濃烈的火災(zāi)氣味和煙霧，有時(shí)還出現(xiàn)明火，火源溫度可達(dá)1000以上。 煤炭自燃的實(shí)質(zhì)是其自身氧化速度加速的過程，其氧化速度之快，以致產(chǎn)生的熱量來不及向外界放散，而導(dǎo)致了自燃。三、影響煤炭自燃的因素（一）煤的自然傾向性（煤自燃的難易程度），主要受以下因素影響：煤的變質(zhì)程度、煤巖成份、煤的含硫量、煤中的水份、煤的孔隙率和脆性煤層瓦斯含量 （二）煤層地質(zhì)賦存條件影響煤層自然發(fā)火的地質(zhì)因素主要有:煤層的厚度、傾角、節(jié)理、裂隙、頂板性質(zhì)以及地質(zhì)構(gòu)造（如斷層、褶皺、巖漿巖侵入）等。（三）開拓、開采條件1、開拓方式要求巷道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，采用石門、巖石巷道開拓、少留煤柱、減少對(duì)煤體的切割，這對(duì)消除發(fā)火隱患是積極的、有利的。2、采煤方法采煤方法對(duì)發(fā)火的影響主要表現(xiàn)在回采率的高低、推進(jìn)速度快慢、回采時(shí)間的長(zhǎng)短及頂板管理和煤層切割等方面。（四）通風(fēng)條件及通風(fēng)管理通風(fēng)對(duì)煤自燃的影響主要表現(xiàn)在采空區(qū)、煤柱、煤壁裂隙的漏風(fēng)。通風(fēng)管理對(duì)煤自然發(fā)火的影響包括風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理性、采區(qū)風(fēng)量分配、風(fēng)壓的合理確定、采空區(qū)的封閉、通風(fēng)控制設(shè)施位置的選定和通風(fēng)設(shè)施工程質(zhì)量等。小結(jié) 煤炭自燃的條件 煤的自燃過程 影響煤炭自燃的因素作業(yè) 1、列舉煤炭自燃的條件2、分析煤炭自燃的發(fā)展過程3、陳述影響煤的自燃性能的主要因素第二節(jié) 煤的自燃傾向性目標(biāo)了解煤的自燃傾向性鑒定方法，熟悉煤的自燃傾向性分類內(nèi)容與要求1. 了解煤的自燃傾向性鑒定方法，2. 熟悉煤的自燃傾向性分類教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)煤的自燃傾向性是判斷煤自燃可能性的重要依據(jù)，鑒定煤的自燃傾向性對(duì)劃分煤層自然發(fā)火等級(jí)，實(shí)行分級(jí)管理，采取相應(yīng)的防火措施和管理措施，為監(jiān)管部門提供依據(jù)具有重要意義。也是合理的確定礦井開拓方式、采煤方法，擬定防滅火措施的重要依據(jù)。一、煤的自燃傾向性鑒定方法常用的方法有：1、 T法(著火溫度降低值法)：即利用煤樣的氧化燃爆溫度與還原燃爆溫之差，以劃分煤的自燃危險(xiǎn)性。 2、吸氧量測(cè)定法利用色譜動(dòng)態(tài)吸氧法測(cè)定煤的吸氧量和吸氧速度，以吸氧量為主、吸氧速度為輔，判定自然發(fā)火傾向。3、氧化速度測(cè)定法1992年煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說明規(guī)定煤自燃傾向性鑒定均采用色譜吸氧鑒定法。二、煤的自燃傾向性分類自1992年起，我國(guó)規(guī)定煤層自燃傾向性鑒定采用吸氧量法，即“雙氣路氣相色譜儀吸氧鑒定法”。它是用ZRJ-1型色譜自燃性測(cè)定儀來測(cè)定常壓下每克干煤在30時(shí)的吸氧量。根據(jù)此吸氧量將煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。參見表2-3，表2-4。小結(jié) 煤的自燃傾向性鑒定方法 煤的自燃傾向性分類作業(yè) 煤的自燃傾向性等級(jí)是如何劃分的？第三節(jié) 煤的自然發(fā)火期及煤層自燃危險(xiǎn)劃分目標(biāo)熟悉煤自然發(fā)火的判定，掌握煤層自燃發(fā)火期的定義及估算方法，會(huì)確定礦井自然發(fā)火等級(jí)內(nèi)容與要求1. 能進(jìn)行自然發(fā)火的判定2. 熟悉煤層自然發(fā)火期的定義3. 會(huì)進(jìn)行煤層自然發(fā)火期的估算4. 掌握延長(zhǎng)煤層自然發(fā)火期的途徑5. 熟悉礦井自然發(fā)火等級(jí)的確定教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)一、煤的自燃發(fā)火期1、自然發(fā)火的判定 礦井防滅火規(guī)范中對(duì)自然發(fā)火和存在自然發(fā)火隱患都有明確的規(guī)定： 礦井某一區(qū)域出現(xiàn)如下現(xiàn)象之一時(shí)，即定為發(fā)生自然發(fā)火：由于自燃出現(xiàn)火炭、火焰、煙霧等現(xiàn)象；由于自燃出現(xiàn)空氣、煤炭、圍巖及其他介質(zhì)溫度升高，并超過70，其風(fēng)流中出現(xiàn)一氧化碳，且有上升趨勢(shì)。 礦井某一區(qū)域出現(xiàn)如下預(yù)兆之一時(shí)，即存在自然發(fā)火隱患：風(fēng)流中出現(xiàn)一氧化碳，其發(fā)生量呈上升趨勢(shì)；風(fēng)流中出現(xiàn)二氧化碳，其發(fā)生量呈上升趨勢(shì)；煤、巖、空氣和水溫升高，并超過正常溫度；風(fēng)流中氧含量降低，其消耗量呈上升趨勢(shì)。2、煤層自然發(fā)火期 從發(fā)火地點(diǎn)的煤層被開采暴露于空氣之日起至溫度上升到自燃點(diǎn)火出現(xiàn)自燃現(xiàn)象為止，所經(jīng)歷的時(shí)間叫做煤層的自然發(fā)火期，以天或月為單位。煤層自然發(fā)火期受以下因素的影響：浮煤粒徑分布、浮煤厚度、浮煤內(nèi)漏風(fēng)流中的氧濃度和漏風(fēng)強(qiáng)度、煤層原始溫度、松散煤體內(nèi)的起始溫度3、煤層的自然發(fā)火期估算方法 目前我國(guó)規(guī)定采用統(tǒng)計(jì)比較和類比方法確定煤層的自然發(fā)火期。1）統(tǒng)計(jì)比較法（適用于生產(chǎn)礦井）2）類比法（適用于新建礦井）4、延長(zhǎng)煤層自然發(fā)火期的途徑 煤炭自燃的過程受其自然傾向性、破碎程度與堆積狀態(tài)、漏風(fēng)強(qiáng)度與風(fēng)流中氧含量，以及與周圍環(huán)境的熱交換條件等多種因素的影響。1）減小煤的氧化速度避免或減少煤體的破碎；提高采出率，減小采空區(qū)遺煤；降低自熱區(qū)內(nèi)的氧濃度；選擇分子直徑小、效果好的阻化劑或固體漿材，噴灑在碎煤或壓注于煤體內(nèi)，充填煤體的裂隙。2）增加散熱強(qiáng)度，抑制升溫速度 煤的升溫速度取決于生熱量與散熱量之比，兩者比值小，則升溫速度越慢；反之則升溫速度越快。增加散熱途徑和散熱強(qiáng)度的方法有：增加遺煤分散度、增加通風(fēng)強(qiáng)度、增加煤體濕度二、礦井自然發(fā)火等級(jí)的確定 礦井防滅火規(guī)范規(guī)定：凡開采自燃煤層的礦井均屬于自燃礦井（或稱自然發(fā)火礦井）。自燃礦井按自然發(fā)火的危險(xiǎn)程度分為四級(jí)進(jìn)行管理。 礦井的自燃危險(xiǎn)等級(jí)劃分如下：1、一級(jí)自燃礦井。凡符合下列條件之一者，定為一級(jí)自燃礦井：(1)近10年內(nèi)每產(chǎn)100萬噸煤發(fā)生自然發(fā)火的次數(shù)(即百萬噸發(fā)火率)超過3次；(2)煤層自然發(fā)火期小于3個(gè)月；(3)百萬噸發(fā)火率超過2次、且自然發(fā)火期小于6個(gè)月的下列礦井：高瓦斯礦井；突出礦井； 開采厚及特厚煤層的礦井；開采急傾斜中厚煤層的礦井；煤層自然傾向性為I級(jí)，煤塵爆炸指數(shù)在30以上的礦井。2、二級(jí)自燃礦井。凡符合下列條件之一者，定為二級(jí)自燃礦井：(1)近10年內(nèi)百萬噸發(fā)火率超過2次但不超過3次；(2)煤層自然發(fā)火期小于6個(gè)月，但不小于3個(gè)月；(3)百萬噸發(fā)火率超過1次、且自然發(fā)火期小于12個(gè)月的下列礦井：高瓦斯礦井；突出礦井；開采厚及特厚煤層的礦井；開采急傾斜中厚煤層的礦井；煤層自然傾向性為級(jí)，且煤塵爆炸指數(shù)在20以上的礦井。3、三級(jí)自燃礦井。凡符合下列條件之一者，定為三級(jí)自燃礦井：(1) 百萬噸發(fā)火率超過1次；(2)煤層自然發(fā)火期小于3個(gè)月；(3)百萬噸發(fā)火率超過0.5次、且自然發(fā)火期小于12個(gè)月的下列礦井：高瓦斯礦井；突出礦井；開采厚及特厚煤層的礦井；開采急傾斜中厚煤層的礦井；煤層自然傾向性為級(jí)，煤塵爆炸指數(shù)在10以上的礦井。4、四級(jí)自燃礦井凡有自然發(fā)火史，但不符合以上一、二級(jí)和三級(jí)礦井條件者。小結(jié) 煤層自然發(fā)火 礦井自然發(fā)火等級(jí)的確定作業(yè) 1、煤層自然發(fā)火期的概念2、煤層自然發(fā)火期的估算方法有哪些？ 3、延長(zhǎng)煤層自然發(fā)火期的途徑有哪些？第四節(jié) 自然發(fā)火的早期預(yù)報(bào)目標(biāo)熟悉煤自然發(fā)火的早期預(yù)報(bào)方法，掌握束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理內(nèi)容與要求1. 熟悉自然發(fā)火的預(yù)報(bào)方法2. 會(huì)使用礦內(nèi)空氣成分分析法3. 會(huì)進(jìn)行采樣的設(shè)置4. 掌握束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)自然發(fā)火的早期預(yù)報(bào)是指根據(jù)煤炭從氧化升溫發(fā)展到發(fā)生自燃的過程中各階段表現(xiàn)出來的不同征兆，在自然發(fā)火之前做出預(yù)報(bào)，提醒人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及早采取處理措施，防止自然發(fā)火事故。具體方法有：人的直觀感覺進(jìn)行識(shí)別；用儀表檢測(cè)礦井空氣成分或用計(jì)算機(jī)控制的監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)定礦井空氣成分；檢測(cè)煤的溫度進(jìn)行自燃火災(zāi)的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)一、人體感覺依靠人體生理感覺（嗅覺、視覺、觸覺等）能夠預(yù)報(bào)礦井火災(zāi)的發(fā)生，具體方法如下：觀察井下空氣濕度變化和煤體表面水分變化；根據(jù)煤焦油氣味判斷；人的不舒適感；溫度的改變。二、礦內(nèi)空氣成分分析法 礦內(nèi)空氣成分分析法就是通過分析煤炭自熱階段釋放出的氣體成分來發(fā)現(xiàn)自燃火災(zāi)的方法。 確定方法：通過采樣化驗(yàn)分析，對(duì)比用風(fēng)區(qū)域進(jìn)風(fēng)流與回風(fēng)流的空氣成分變化或采空區(qū)內(nèi)的氣體成分變化，便可確定是否發(fā)生自燃火災(zāi)。1、預(yù)報(bào)煤炭自燃發(fā)火的指標(biāo)氣體 指標(biāo)氣體：用儀器分析和檢測(cè)煤自燃過程中釋放出的氣體產(chǎn)物來預(yù)報(bào)火災(zāi)，能反映煤炭自熱初級(jí)階段特征的、用來作為自然發(fā)火早期預(yù)報(bào)的氣體。指標(biāo)氣體必須具備的條件：該氣體為煤炭氧化生成，而不是煤層中含有和解析的物質(zhì)；靈敏性；規(guī)律性；可測(cè)性；若正常時(shí)大氣中含有微量的指標(biāo)氣體，則一定要確定預(yù)報(bào)的臨界指標(biāo)。2、預(yù)報(bào)煤炭自燃的參數(shù)指標(biāo)1）一氧化碳（CO）（1）CO濃度優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：CO濃度受風(fēng)量影響較大，所采用CO濃度（2）CO的絕對(duì)生成量自然發(fā)火系數(shù)：CO的絕對(duì)生成量，用H表示。當(dāng)進(jìn)風(fēng)流中CO的含量為零時(shí)，只可用下式計(jì)算： （2-1）2) 火災(zāi)系數(shù)（ICO）應(yīng)用時(shí)，一般以第二火災(zāi)系數(shù)R2作為主要指標(biāo)，以第一火災(zāi)系數(shù)作輔助指標(biāo)，第三指標(biāo)系數(shù)作為參考指標(biāo)。有摻入新鮮風(fēng)流時(shí)，R1、R2：的可靠性降低，R3則不受影響。以上三個(gè)火災(zāi)系數(shù)都是隨煤炭自燃的發(fā)展而言。一般說來，當(dāng)煤炭進(jìn)入自燃階段，R1約為0.30.4，若連續(xù)增大就預(yù)示著自燃火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生；若R2超過0.005，則應(yīng)警惕自然發(fā)火的發(fā)生，如果超過0.01，說明火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生。3）乙烯C2H4 由于一般礦井的大氣中是不含有乙烯的，因此，只要井下空氣中查出議席，則說明已有煤炭在自燃了。利用乙烯作為指標(biāo)氣體不需要制定臨界指標(biāo)。同時(shí)根據(jù)乙烯和丙烯出現(xiàn)的時(shí)間還可推測(cè)出煤的自熱溫度。4）其他指標(biāo)氣體：烯炔比（乙烯和乙炔之比）、鏈烷比（乙烷和甲烷之比）三、檢測(cè)煤溫法在煤自熱過程中溫度變化直接反映了煤的自熱程度，因此在產(chǎn)生自燃火源頻率較高和可能發(fā)火的區(qū)域預(yù)埋測(cè)溫探頭，定時(shí)檢測(cè)采空區(qū)遺煤溫度，對(duì)于研究采空區(qū)中煤溫隨時(shí)間的變化規(guī)律、預(yù)報(bào)煤炭自熱程度均是直接而有效的措施之一。四、采樣點(diǎn)設(shè)置與采樣要求1、測(cè)點(diǎn)設(shè)置測(cè)點(diǎn)設(shè)置總要求：既要保證一切火災(zāi)隱患都要在控制范圍之內(nèi)，并有利于準(zhǔn)確的判斷火源的位置，又要使設(shè)置的測(cè)點(diǎn)數(shù)少，安裝傳感器少。五、連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1、束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理：該系統(tǒng)用于煤礦自燃火災(zāi)預(yù)報(bào)工作，對(duì)井下任意地點(diǎn)的等氣體含量實(shí)現(xiàn)24h連續(xù)循環(huán)監(jiān)測(cè)，通過烷烯筆、鏈烷比的計(jì)算，及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)發(fā)火地點(diǎn)的溫度變化，為煤礦自燃火災(zāi)和礦井瓦斯事故的防治提供科學(xué)依據(jù)。組成元件：采樣系統(tǒng)、氣體采樣控制柜、氣體分析、微機(jī)系統(tǒng)、輸出設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：采用束管采樣，色譜分析，無需任何電化學(xué)傳感器；檢測(cè)氣體種類多、精度高，及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)火源溫度變化情況；系統(tǒng)自動(dòng)控制、連續(xù)循環(huán)監(jiān)測(cè)；運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，并且可實(shí)現(xiàn)分析數(shù)據(jù)共享。缺點(diǎn)：管路長(zhǎng)，維護(hù)工作量大。2、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理：通過煙霧、溫度、CO等傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的監(jiān)測(cè)。設(shè)置要求：在帶式輸送機(jī)巷、機(jī)電硐室等易發(fā)生外因火災(zāi)的巷道和地點(diǎn)安設(shè)煙霧傳感器和溫度傳感器，在機(jī)電設(shè)備易發(fā)熱部位安裝溫度傳感器，通過監(jiān)測(cè)煙霧、溫度的變化來預(yù)報(bào)外因火災(zāi)。在采煤工作面回風(fēng)巷、密閉墻外安裝CO和溫度傳感器，通過監(jiān)測(cè)CO濃度和溫度的變化預(yù)報(bào)內(nèi)因火災(zāi)。缺點(diǎn)：由于傳感器不能安裝在密閉墻內(nèi)，對(duì)發(fā)現(xiàn)密閉區(qū)的內(nèi)因火災(zāi)存在滯后的缺點(diǎn)。作業(yè)1、列舉礦井自燃發(fā)火的早期預(yù)報(bào)方法2、簡(jiǎn)述束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及工作原理。第三章 礦井內(nèi)因火災(zāi)及其預(yù)防 第一節(jié) 防止煤炭自然發(fā)火的開采技術(shù)措施目標(biāo)掌握如何選擇合理的礦井開拓系統(tǒng)，熟悉合理采煤方法的選擇要求內(nèi)容與要求1. 掌握如何選擇合理的礦井開拓系統(tǒng)2. 熟悉合理采煤方法的選擇要求相關(guān)內(nèi)容一、選擇合理的礦井開拓系統(tǒng)1、開拓巷道的布置基本要求：最小的煤層暴露面、最少的煤柱和易于隔絕的采空區(qū)。2、開采順序具體要求：煤層群開采時(shí)，應(yīng)先采上層后采下層；傾斜或激情寫煤層開采時(shí)，應(yīng)先采上階段后采下階段；避免先采下層或下階段破壞上層或上階段煤體的完整性，造成空氣進(jìn)入煤層而自燃。采區(qū)采用由井田邊界向井筒方向開采的順序；采煤工作面一般從采區(qū)邊界開始，作后退式開采；若分層回采，要先采靠近頂板分層，后采靠近底板分層。3、合理的通風(fēng)系統(tǒng) 基本要求：1）通風(fēng)系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)應(yīng)具備可調(diào)性，當(dāng)一個(gè)采區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能夠根據(jù)救災(zāi)的需要，做到隨時(shí)停風(fēng)、減風(fēng)或反風(fēng)，避免事故范圍的擴(kuò)大。2）采取通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用分區(qū)式，盡量消除或減少角聯(lián)風(fēng)路。二、選擇合理的采煤方法預(yù)防煤層自燃的開采要求：巷道布置簡(jiǎn)單、煤層的切割量最小、煤炭采出率最大、回采速度最快、采空區(qū)漏風(fēng)最小。1、準(zhǔn)備巷道的布置為了預(yù)防煤層自然發(fā)火，對(duì)一些服務(wù)年限較長(zhǎng)的采準(zhǔn)巷道應(yīng)盡量布置在穩(wěn)定的巖層內(nèi)或不易自燃的煤層內(nèi)，以減少對(duì)自然發(fā)火煤層的切割，且最好采用跨上山回采，以免停采線處的煤炭自燃。2、回采巷道的布置1）區(qū)段巷道采用重疊布置（內(nèi)錯(cuò)、外錯(cuò)和垂直）2）區(qū)段巷道采用分采分掘布置3、采用先進(jìn)的采煤工藝（1）推行綜合機(jī)械化采煤工藝，加快回采速度。（2）提高回收率，減少采空區(qū)的遺煤。（3）采用合理的頂板管理方法4、采用無煤柱開采防止漏風(fēng)的措施：沿空巷道掛簾布、充填隔離帶隔絕采空區(qū)、噴涂泡沫塑料堵漏作業(yè) 1、制定防止煤炭自然發(fā)火的開采技術(shù)措施。第二節(jié) 預(yù)防性灌漿目標(biāo)掌握預(yù)防性灌漿方法的相關(guān)知識(shí)，會(huì)制定灌漿管理措施內(nèi)容與要求1. 能夠選擇灌漿材料2. 分析計(jì)算泥漿輸送參數(shù)3. 制定灌漿方法，確定灌漿參數(shù)教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法3.灌漿防火專題設(shè)計(jì)教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析專題設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)預(yù)防性灌漿是將水、固體材料按適當(dāng)?shù)谋壤旌希瞥梢欢舛鹊臐{液，借助輸漿管路送往可能發(fā)生自燃的地區(qū)，以防止自燃火災(zāi)的發(fā)生。 一、灌漿材料的選擇煤礦中應(yīng)用最多的灌漿材料是黃土，但大量應(yīng)用黃土?xí)罐r(nóng)田遭到破壞，有的礦區(qū)無土可取。因此，有些礦區(qū)采用破碎后的頁(yè)巖、破碎后的矸石、熱電廠的爐灰等作為代用材料，在實(shí)踐中也取得了很好的防滅火效果。二、泥漿的制備(一) 灌漿站1灌漿站的形式和適用條件灌漿站是制取漿液的場(chǎng)所，其形式有三種：固定式、分區(qū)式、移動(dòng)式灌漿站說明：灌漿站的設(shè)置要結(jié)合井型、風(fēng)井分布、采區(qū)的布置等綜合考慮。2取土方式從采土場(chǎng)取土的方式有以下三種：人工取土、 機(jī)械取土、水力取土。 (二) 制漿工藝1水力取土制備泥漿工藝其流程是：利用高壓水槍直接沖刷地表黃土，然后經(jīng)泥漿溝混合成泥漿，經(jīng)篩板過濾流入灌漿集中鉆孔或喇叭口再流入沿井筒敷設(shè)的井下灌漿干管， 水力制漿的主要設(shè)備、設(shè)施有水槍、泥漿溝、集漿池、灌漿喇叭口、貯土場(chǎng)2機(jī)械制備泥漿工藝當(dāng)?shù)V井灌漿量很大、土源較遠(yuǎn)或受限于地形條件時(shí)，可采用機(jī)械取土、泥漿攪拌池制備泥漿的工藝系統(tǒng)，這種制漿系統(tǒng)產(chǎn)漿量大，水土比容易控制，能夠保證泥漿的濃度，灌漿防滅火效果好。三、泥漿的輸送1輸送壓力 輸送漿液的壓力有兩種：一是利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進(jìn)行輸送，叫靜壓輸送；二是當(dāng)靜壓不能滿足要求時(shí)，采用的加壓輸送2輸漿倍線輸漿倍線是指泥漿在輸漿管路內(nèi)流動(dòng)時(shí)，輸漿管路的總長(zhǎng)度同輸漿管路入口與出口處高差之比，用N表示。倍線的實(shí)質(zhì)是表示泥漿在輸送過程中能量損失的關(guān)系，與水土比、土質(zhì)、井下灌漿管路布置等因素有關(guān)。說明:在給定的系統(tǒng)中，將有相應(yīng)的倍線與一定的水土比相適應(yīng)，過大或過小都不利。倍線值過大，管路阻力大，容易堵管；倍線值過小，泥漿出口壓力過大，泥漿分布不均勻，灌漿效果差。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般情況下倍線值為38為宜。3輸漿管道泥漿的輸送有兩種方法：l 地表灌漿站距井筒較近時(shí)，泥漿可沿井筒敷設(shè)的管路輸送，大巷安設(shè)主干管路，采區(qū)（工作面）安設(shè)分支管路至各灌漿區(qū)；l 地表灌漿站距井筒較遠(yuǎn)或因井筒附近的土源已枯竭，泥漿不能沿井筒敷設(shè)的管路輸送時(shí)，則可采用集中鉆孔輸送泥漿。 四、灌漿方法 灌漿方法可分為：采前預(yù)灌、隨采隨灌和采后灌漿三種。（一）采前灌漿適用條件：井田內(nèi)老窯較多，并且老窯自然發(fā)火嚴(yán)重的井田開采 。(二) 隨采隨灌作用：防止工作面后方采空區(qū)遺留煤炭的自燃，另外，對(duì)于厚煤層分層開采形成再生頂板起到膠結(jié)作用。隨采隨灌可分為埋管灌漿、打鉆灌漿、工作面灑漿、綜采工作面插管灌漿等。五、灌漿參數(shù)確定（二）灌漿量（三）泥漿水土比六、灌漿管理要達(dá)到灌漿防滅火的預(yù)期效果，除應(yīng)作好灌漿技術(shù)工作外，加強(qiáng)管理也是不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。（一）編制灌漿設(shè)計(jì)（二）合理確定灌漿量（三）加強(qiáng)對(duì)灌漿水土比的控制（四）加強(qiáng)對(duì)特殊地點(diǎn)的灌漿（五）灌漿區(qū)的脫水（六）工作面采空區(qū)泥漿分布的觀測(cè)（七）建立健全原始記錄臺(tái)帳七、潰漿事故的預(yù)防 (1) 經(jīng)常觀測(cè)水情。(2) 設(shè)置濾漿密閉。（3）在煤層淺部用鉆孔灌漿時(shí)，要及時(shí)堵塞鉆孔和地表裂縫，防止地表水或空氣進(jìn)入采空區(qū)。（4）在灌漿區(qū)下部開始掘進(jìn)前，必須對(duì)灌漿區(qū)進(jìn)行檢查，如果有積水，只有在放水后，才能繼續(xù)采掘工作。作業(yè)1、試述預(yù)防性灌漿的作用、設(shè)備、工藝和灌漿方法。2、如何確定預(yù)防性灌漿的灌漿量？3、編制灌漿管理措施第三節(jié) 阻化劑防火技術(shù)目標(biāo)掌握如何制定阻化劑防火工藝內(nèi)容與要求1. 分析阻化劑防火原理2. 列舉選擇阻化劑的原則3. 確定阻化劑防火參數(shù)4. 分析制定阻化劑防火工藝教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法 2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)一、阻化劑防止煤炭自燃的原理 阻化劑又稱阻氧劑，就是抑制氧氣與煤炭結(jié)合、阻止煤炭氧化的化學(xué)藥劑。 阻化劑主要是一些吸水性很強(qiáng)的無機(jī)鹽類，當(dāng)其附著在煤的表面時(shí)，吸收了空氣中的水分，在煤的表面形成含水的液膜，從而阻止煤和氧氣接觸，起到隔氧阻化作用。同時(shí)，還是使煤體表面長(zhǎng)期處于含水濕潤(rùn)狀態(tài)，以吸收煤炭氧化產(chǎn)生的熱量，抑制煤的氧化自熱現(xiàn)象的發(fā)生。可見阻化劑防火是阻化劑進(jìn)一步利用水的防火作用。這對(duì)于缺水、缺土的礦井防火有重大的意義。二、阻化效果阻化劑的阻化效果通常用阻化率和阻化壽命來衡量。1阻化率 阻化率是指阻化劑對(duì)煤炭氧化自燃阻止的程度，可在實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。說明：我國(guó)撫順煤科分院建議，含硫量小于2的煤采用煤樣在阻化前后放出CO氣體的相對(duì)變化量作為評(píng)定指標(biāo)；含硫量大于2%的煤（一般稱為高硫煤）采用煤樣在阻化前后放出SO2氣體的相對(duì)變化量，作為評(píng)定指標(biāo)。 阻化率越大，阻化劑對(duì)煤氧化阻止能力越強(qiáng)，阻化效果愈好。2阻化壽命 阻化壽命是指阻化劑噴灑到煤體表面后至失效所經(jīng)過的時(shí)間，單位為月，用表示。單位時(shí)間內(nèi)阻化率下降值叫阻化劑的衰減速度，單位為/月，用V表示。阻化壽命可用下式計(jì)算：E/V 說明：1）阻化壽命是一個(gè)重要的指標(biāo)，為了達(dá)到有效的預(yù)防自然發(fā)火，阻化壽命不應(yīng)小于自然發(fā)火期。阻化壽命可通過二次或多次噴灑以及保持環(huán)境具有較高的濕度等措施來延長(zhǎng)。2）阻化劑的效果與被噴灑的煤牌號(hào)、阻化劑種類及其溶液濃度和使用的工藝有關(guān)。三、阻化劑的選擇阻化劑的選擇原則是：阻化率高，防火效果好，來源廣泛，使用方便，安全無害，不腐蝕電器設(shè)備，防火成本低。目前常用的阻化劑大致有：氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、三氯化鋁以及水玻璃和某些工廠的廢液、副產(chǎn)品等。四、阻化劑防火參數(shù)確定實(shí)驗(yàn)證明，同一阻化劑對(duì)不同的煤阻化效果不同，同一煤質(zhì)使用不同的阻化劑，其阻化效果也不同；阻化劑濃度越高，阻化效果越好，但防火成本也越大。所以，為提高阻化劑防火效果，應(yīng)根據(jù)不同煤質(zhì)選用適當(dāng)?shù)淖杌瘎┘跋鄳?yīng)的濃度，工作面合理的阻化劑噴灑量取決于遺煤的吸液量和丟煤量。 工作面一次噴灑量包括底板浮煤和護(hù)頂煤的噴灑量。 五、阻化劑防火工藝(一) 阻化劑壓注噴灑系統(tǒng)常用的阻化劑壓注噴灑系統(tǒng)有永久式，半永久式和移動(dòng)式三種。1永久式噴灑系統(tǒng)永久式噴灑系統(tǒng)是在地面建立阻化劑的儲(chǔ)液池，敷設(shè)輸液鋼管（50mm75mm）連接儲(chǔ)液池和采煤工作面上下口處的輸液軟管，利用自然壓頭或注液泵進(jìn)行噴灑或低壓壓注阻化劑。如圖3-21所示。特點(diǎn)：這種系統(tǒng)的服務(wù)年限較長(zhǎng)。適用范圍：井下開采范圍不大，采煤工作面距地面較淺的中小型礦井。2半永久噴灑系統(tǒng) 半永久噴灑系統(tǒng)一般在采區(qū)上下山或硐室內(nèi)建立儲(chǔ)液池，安設(shè)注液泵，可為整個(gè)采區(qū)的所有工作面服務(wù)。當(dāng)阻化劑在儲(chǔ)液池中溶解后，用注液泵作動(dòng)力，將阻化液從儲(chǔ)液池經(jīng)輸液管道送到工作面順槽，再經(jīng)噴灑軟管和噴槍，噴灑在采空區(qū)浮煤上，或經(jīng)軟管，注液鉆孔，壓注于煤體或發(fā)熱區(qū)。 3移動(dòng)式噴灑系統(tǒng) 移動(dòng)式噴灑系統(tǒng)一般用于一個(gè)或兩個(gè)相鄰采煤工作面壓注及噴灑阻化劑。泵站設(shè)在工作面回風(fēng)巷或回風(fēng)中巷，用礦車作為儲(chǔ)液容箱，由注液泵將阻化液經(jīng)輸液鋼管和噴灑膠管送到采煤工作面，通過噴槍或鉆孔進(jìn)行噴灑或壓注，（二）防火方法1壓注阻化劑防火適用范圍：巷道幫壁出現(xiàn)的高溫處、采煤工作面開切眼外側(cè)煤壁、停采線煤壁等易發(fā)生自燃的局部地點(diǎn)。 操作方法：將阻化劑與水配置成要求的濃度，用壓力泵將阻化劑溶液經(jīng)插管注入發(fā)熱區(qū)。2采煤工作面采空區(qū)噴灑采煤工作面放頂后，人工拉上灑漿管沿工作面向采空區(qū)浮煤上噴灑阻化劑，小結(jié) 阻化劑防止煤炭自燃的原理 阻化效果 阻化劑的選擇 阻化劑防火參數(shù)的確定 阻化劑防火工藝 作業(yè)1、分析阻化劑防火的原理和防火參數(shù)的確定。2、制定阻化劑防火工藝。 第四節(jié) 凝膠防滅火技術(shù)目標(biāo)掌握凝膠防滅火技術(shù)的原理及工藝過程任務(wù)內(nèi)容與要求1. 會(huì)選擇膠體防滅火材料2. 掌握膠體防滅火工藝教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)凝膠是以水為載體，以水玻璃為主劑，以硫酸鹽類或碳酸鹽類為促凝劑，以水泥、白灰或黃土為補(bǔ)強(qiáng)劑，化合而成的一種不燃性的化學(xué)防滅火材料。這種化合而成的不燃性防滅火材料，形似膠凍（或皮膠狀），故稱凝膠。 凝膠防滅火的原理：凝膠在成膠前是液體，具有流動(dòng)性，可滲入煤體縫隙中，成膠后充填空洞、裂隙，包裹松散煤體，隔絕空氣，預(yù)防煤炭自燃；膠體含有大量的水，可吸熱降溫，且遇高溫不易消失，也無毒。 一、膠體防滅火材料 具體要求：煤礦井下使用的凝膠材料應(yīng)具備無毒無害，對(duì)設(shè)備無腐蝕，對(duì)環(huán)境無污染；滲透性好，能進(jìn)入松散煤體內(nèi)部；有良好的耐溫性，在高溫下不會(huì)迅速汽化，且吸熱降溫性能好；成本低廉，成膠工藝簡(jiǎn)單,便于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的特點(diǎn)。(一) 膠體材料選擇1凝膠基料凝膠主要由基料和促凝劑組成，凝膠基料在井下起防滅火的作用。一般硅凝膠最符合煤礦井下煤層自燃防治的要求。2基料選擇要使凝膠主料能夠形成凝膠，必須有硅膠材料參與反應(yīng)，即需選擇基料。常用材料：水玻璃作為硅膠的基料最合適，說明：水玻璃有固態(tài)和液態(tài)兩種，固態(tài)水玻璃必須在高溫高壓下才能溶化成液態(tài)，故井下只能采用液態(tài)水玻璃。3促凝劑促凝劑的作用是使水玻璃的水溶液能快速生成Si( OH ) 4 膠體，這樣才能用于井下防滅火。可選的促凝劑大約有以下幾類： 酸性物質(zhì)； 強(qiáng)酸弱堿性物質(zhì)； 既能中和強(qiáng)堿又能生成膠體的材料。一般來說，NH4HCO3最佳， NH4Cl次之，（NH4）SO4最差。（二）膠體防滅火材料的性能1成膠可控性2固水及吸熱降溫性能3液固轉(zhuǎn)化特性4耐熱性5阻止煤氧物理、化學(xué)吸附及化學(xué)反應(yīng) 二、膠體防滅火工藝1井下移動(dòng)式注膠工藝 井下移動(dòng)式注膠的主要設(shè)備是輕型移動(dòng)式膠體壓注機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖 3-26 所示。設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)為：功率5.5kW、流量5.0m3/h、壓力1.8MPa、最大通過固料顆粒粒徑小于5mm。該設(shè)備主要特點(diǎn)為：能耗小、噪聲低，體積小，易于運(yùn)輸，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；使用、維護(hù)方便，物料全自動(dòng)配比，不需人工配料。 適用范圍：井下移動(dòng)式注膠工藝僅適用于井下小范圍煤體自燃火災(zāi)的防治。缺點(diǎn)：當(dāng)火區(qū)范圍較大時(shí)，需要大量的滅火材料，運(yùn)輸問題難以解決，且移動(dòng)式注膠設(shè)備的流量小，處理火區(qū)的時(shí)間長(zhǎng)，滅火成本也大。2管網(wǎng)式大流量注膠（膠體泥漿）工藝管網(wǎng)式大流量注膠工藝是利用礦井現(xiàn)有的地面灌漿系統(tǒng)、注砂防滅火系統(tǒng)及防塵灑水管路系統(tǒng)，大流量的壓注膠體滅火材料。管網(wǎng)式注膠工藝系統(tǒng)，既可壓注純凝膠，也可壓注膠體泥漿（復(fù)合膠體），其工藝過程為：先制取泥漿于泥漿池中，然后啟動(dòng)基料定量配比設(shè)備，在泥漿池中加入一定量的基料，攪拌均勻。當(dāng)井下一切準(zhǔn)備工作完成后，打開泥漿池閘門，混合液從灌漿管路流量的基料，攪拌均勻。當(dāng)井下一切準(zhǔn)備工作完成后，打開泥漿池閘門，混合液從灌漿管路流入井下，混合液到達(dá)灌漿管路和促凝劑管路連接口之后，啟動(dòng)促凝劑添加設(shè)備，加入促凝劑，根據(jù)混合液的流量和基料濃度調(diào)整促凝劑的流量，以便控制凝膠時(shí)間，使膠體泥漿注入火區(qū)后成膠。注膠完成后用清水沖洗壓注設(shè)備和管路。壓注純凝膠的工藝過程：利用地面泥漿池來配制基料液，不制取泥漿，壓注工藝與膠體泥漿壓注工藝相同。 小結(jié) 膠體防滅火材料 膠體防滅火工藝作業(yè)1、選擇分析膠體防滅火材料2、凝膠防滅火的原理是什么？簡(jiǎn)述管網(wǎng)式大流量注膠的工藝過程。第五節(jié) 氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)目標(biāo)掌握氮?dú)夥罍缁鸬脑砑白⒌に噧?nèi)容與要求1. 掌握氮?dú)夥罍缁鹪?. 熟悉注氮工藝過程3. 會(huì)確定注氮技術(shù)參數(shù)教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)一、氮?dú)夥罍缁鹪砑疤攸c(diǎn)氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)就是將氮?dú)馑腿霐M處理區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)空氣惰化，氧氣濃度小于煤自然發(fā)火的臨界氧濃度，從而防止煤氧化自燃，或使已經(jīng)形成的火區(qū)窒息的防滅火技術(shù)。氮?dú)夥罍缁饳C(jī)理主要表現(xiàn)在：(1) 采空區(qū)內(nèi)注入大量的高濃度的氮?dú)夂?，氧氣濃度相?duì)減小，氮?dú)獠糠值靥娲鯕舛M(jìn)入到煤體裂隙表面，這樣煤表面對(duì)氧氣的吸附量便降低，在很大程度上抑制或減緩了遺煤的氧化放熱速度；(2) 對(duì)于采空區(qū)注氮防滅火而言，采空區(qū)注入氮?dú)夂螅岣吡藲怏w靜壓，降低了漏入采空區(qū)的風(fēng)量，減少了空氣與煤炭直接接觸的機(jī)會(huì)；(3) 氮?dú)庠诹鹘?jīng)煤體時(shí)，吸收了煤氧化產(chǎn)生的熱量，可以減緩煤升溫的速度和降低周圍介質(zhì)的溫度，使煤的氧化因聚熱條件的破壞而延緩或終止；(4) 充入的氮?dú)鈱_淡采空區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w與氧氣的濃度，從而使混合氣體失去爆炸性。這是注氮防止可燃、可爆性氣體燃燒與爆炸作用的一大優(yōu)點(diǎn)。氮?dú)夥罍缁疬m用于:采用常規(guī)防滅火方法無效，或不可能時(shí)，使用氮?dú)鉁缁鸬男Ч喈?dāng)明顯；井下有現(xiàn)成的注氮管網(wǎng)，氮?dú)庠闯渥悖挥玫獨(dú)鉁缁鹨蠡饏^(qū)嚴(yán)密不泄露、火區(qū)內(nèi)有大量的材料、器材、設(shè)備供滅火之用，且必須能夠迅速地回撤。氮?dú)夥罍缁鸬奶攸c(diǎn)：與傳統(tǒng)的灌漿、河砂充填防滅火方法相比，氮?dú)夥罍缁鹁哂泄に嚭?jiǎn)單，操作方便，易于掌握；惰化區(qū)域廣，對(duì)火區(qū)內(nèi)的設(shè)備無腐蝕和損壞；滅火速度快，啟封容易，設(shè)備撤出方便，恢復(fù)生產(chǎn)早，成本低?？晒?jié)省管材、木材和人力等優(yōu)點(diǎn)。二、注氮工藝 制取氮?dú)獾姆椒ㄖ饕遣捎每辗旨夹g(shù)，即將空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥蛛x而得道較高濃度的氮?dú)?。我?guó)制取氮?dú)庵饕猩罾淇辗?、變壓吸附和膜分離三種方法。井下移動(dòng)式膜分離制氮機(jī)由空壓機(jī)段、預(yù)處理段和膜分離段三部分組成。采用分體式結(jié)構(gòu)，組裝在平板車上，以耐壓膠管連接，組成整個(gè)制氮裝置。此外配有保護(hù)系統(tǒng)、控制和檢測(cè)裝置等。其原理是以螺桿式空氣壓縮機(jī)為氣源，通過壓縮空氣預(yù)處理段對(duì)空氣進(jìn)行除油、除塵、除水、恒溫處理后，再由膜分離段中的膜組件對(duì)空氣進(jìn)行分離富集而制取氮?dú)獾摹?、氮?dú)夥罍缁鸸に囘^程1）工作面后部采空區(qū)注氮當(dāng)自然發(fā)火的危險(xiǎn)主要來自生產(chǎn)工作面的后部采空區(qū)時(shí)，可采取向本工作面后部采空區(qū)注入氮?dú)獾姆阑鸱椒?。注氮管道一般鋪設(shè)在工作面進(jìn)風(fēng)平巷中，注氮釋放口開設(shè)在后部采空區(qū)中的進(jìn)風(fēng)平巷一側(cè)，以利用通風(fēng)壓力使氮?dú)饬魅氩煽諈^(qū)中。這種形式的注氮，可以采用連續(xù)方式，也可以采用間斷方式注氮。要應(yīng)根據(jù)注氮強(qiáng)度（流量）和采空區(qū)中氣體成分變化情況等綜合確定并及時(shí)調(diào)整。2）工作面相鄰采空區(qū)注氮工作面在生產(chǎn)過程中，當(dāng)自然發(fā)火的危險(xiǎn)來自其相鄰區(qū)段的采空區(qū)時(shí)，則應(yīng)對(duì)其相鄰采空區(qū)注氮防火，以保證本工作面的安全回采。這種注氮方式又叫旁路注氮，其方法是在生產(chǎn)工作面與采空區(qū)相鄰的平巷中打鉆孔，然后向已封閉的采空區(qū)插管注氮。注氮鉆孔一般超前工作面80m90m；孔間距15m20m，特殊地點(diǎn)5m；孔深8m10m。三、注氮技術(shù)參數(shù)的確定（一）注氮量的確定1工作面后部采空區(qū)注氮量的確定 根據(jù)采空區(qū)中的氣體成分進(jìn)行確定，以距工作面20m 處采空區(qū)中的氧濃度不大于10作為確定的標(biāo)準(zhǔn)。如果采空區(qū)中CO濃度較高（超過50 ppm ) ，或者工作面上CO濃度超限或出現(xiàn)高溫、異味等自燃征兆，則應(yīng)加大注氮強(qiáng)度和注氮量。注入氮?dú)獾募兌葢?yīng)大于97。2工作面相鄰采空區(qū)注氮量的確定確定原則：充分惰化靠近生產(chǎn)工作面一側(cè)的采空區(qū)，在靠近生產(chǎn)工作面的采空區(qū)側(cè)形成一條與工作面推進(jìn)方向平行的惰化帶。具體可根據(jù)對(duì)采空區(qū)氣體成分的檢測(cè)結(jié)果確定，保證相鄰采空區(qū)內(nèi)氧濃度不大于10。（二）輸?shù)苈废到y(tǒng)敷設(shè)要求在設(shè)計(jì)、敷設(shè)輸?shù)苈废到y(tǒng)時(shí)有以下要求：1管路到達(dá)注入點(diǎn)的距離應(yīng)最短、平直，沿程阻力損失和管材消耗量小。2氮?dú)庠诠苈穬?nèi)的流速在1.01.5m/s經(jīng)濟(jì)流速范圍內(nèi)。3管間連接采用焊接，減少接頭泄漏和局部阻力損失。4拐彎和低洼處要設(shè)置放水包。5注氮干管上設(shè)置調(diào)控閥門和安全放空管。6埋設(shè)在采空區(qū)內(nèi)的管路貼底板布置，釋放口應(yīng)用石塊、木垛等加以保護(hù)。小結(jié) 注氮工藝 氮?dú)夥罍缁鹪碜鳂I(yè)1、分析氮?dú)夥罍缁鹪砑疤攸c(diǎn) 2、制定氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)措施第六節(jié) 均壓防滅火技術(shù)目標(biāo)掌握均壓防滅火的原理；熟悉均壓方法內(nèi)容與要求1. 分析均壓防火原理2. 繪制壓能及壓力坡線圖3. 制定均壓滅火方法4. 編制均壓滅火方法及技術(shù)措施教學(xué)方法1.設(shè)疑引導(dǎo)討論法2.講解分析法教學(xué)組織設(shè)疑組織討論問題回答引導(dǎo)分析組織講評(píng)相關(guān)知識(shí)均壓防滅火的實(shí)質(zhì)是利用調(diào)節(jié)風(fēng)門、局部通風(fēng)機(jī)、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設(shè)施，改變漏風(fēng)區(qū)域的通風(fēng)壓力分布，降低漏風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)，從而達(dá)到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū)，或使采空區(qū)自燃的遺煤窒息而熄滅的目的。一、均壓防滅火原理均壓防滅火就是通過通風(fēng)方法降低漏風(fēng)通道兩側(cè)的風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)量，防止和抑制煤炭自燃的防滅火技術(shù)。均壓防滅火原理：如圖332所示，采空密閉區(qū)一側(cè)與進(jìn)風(fēng)巷相通，另一側(cè)與回風(fēng)巷相連，其進(jìn)、回風(fēng)密閉外風(fēng)壓分別為PA、PB，兩密閉及采空區(qū)的風(fēng)阻值為RAB，采空區(qū)的通風(fēng)壓力為HPAPB，則漏入采空區(qū)的風(fēng)量為 （319）從式319中可以看出，采空區(qū)的漏風(fēng)量Q與采空區(qū)兩側(cè)的通風(fēng)壓力H有關(guān)，H減少，Q減少，H0，Q 0，則采空區(qū)遺煤因缺氧而不會(huì)發(fā)生自燃，或采空區(qū)自燃遺煤因缺氧而窒息。設(shè)法降低PA或者增大PB，采空區(qū)進(jìn)、回風(fēng)兩側(cè)風(fēng)壓差H降低，漏風(fēng)量Q減少，就可達(dá)到防滅火的目的。 均壓技術(shù)既用來防火，也用于滅火和防止瓦斯漏出。根據(jù)使用條件不同，均壓技術(shù)可分為閉區(qū)均壓與開區(qū)均壓兩大類。二、壓能及壓力坡線圖（一）調(diào)節(jié)風(fēng)門均壓的壓能及壓力坡線圖如圖333（a）所示，在并聯(lián)風(fēng)路分支中安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門后，由于風(fēng)路中增加了風(fēng)阻，使其風(fēng)量減少。風(fēng)量變化引起本分支和相鄰分支壓力分布改變。將安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門前、后的壓力坡度線進(jìn)行對(duì)比可見：（1）風(fēng)窗上風(fēng)側(cè)風(fēng)流壓能增加，下風(fēng)側(cè)風(fēng)流壓能降低；A點(diǎn)風(fēng)流壓能增加，B點(diǎn)風(fēng)流壓能降低，其增加和降低的幅度取決于調(diào)節(jié)風(fēng)門的阻力和該分