[精品]警防治

1、礦井火災(zāi) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 李成武 研究員 博士生導(dǎo)師第十章 火災(zāi)防治第一節(jié) 概述1第二節(jié) 外因火災(zāi)及其預(yù)防2第三節(jié) 煤炭自燃理論基礎(chǔ)3第四節(jié) 火災(zāi)預(yù)測與預(yù)報(bào)4第六節(jié) 灌漿與阻化劑防滅火6第八節(jié) 惰氣防滅火8第九節(jié) 火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)9第七節(jié) 均壓防滅火7第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施5第十節(jié) 礦井火災(zāi)處理與控制10第一節(jié) 概述n火災(zāi)與礦井（煤田）火災(zāi)的概念n火災(zāi)n違背人們意愿而發(fā)生的非控制性燃燒。n礦井（煤田）火災(zāi)n在礦井或煤田范圍內(nèi)發(fā)生，威脅安全生產(chǎn)、造成一定的資源和經(jīng)濟(jì)損失或者人員傷亡的燃燒事故。第一節(jié) 概述n火災(zāi)的類型及其特性n按引火原因分類：內(nèi)因火災(zāi)、外因火災(zāi)n消防分類（根據(jù)物質(zhì)及其燃燒特性

2、）：na類火災(zāi)煤炭、木材、橡膠、棉、毛、麻等含碳固體可燃物質(zhì)燃燒nb類火災(zāi)指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液體燃燒nc類火災(zāi)指煤氣、天然氣、甲烷、乙炔、氫氣等和可燃?xì)怏w燃燒nd類火災(zāi)像鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi)（火源溫度高）n其他分類方法n按火源特性分為原生火災(zāi)與再生火災(zāi)；按火源產(chǎn)生的位置分為井上火災(zāi)和井下火災(zāi)。第一節(jié) 概述n防滅火研究的內(nèi)容“一個(gè)目標(biāo)三個(gè)問題”n一個(gè)目標(biāo)：防止礦井火災(zāi)發(fā)生，對于已發(fā)生的火災(zāi)要防止 其擴(kuò)大并最大限度地減少火災(zāi)中的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。n三個(gè)問題：1）火災(zāi)是如何發(fā)生的？n 2）如何防止火災(zāi)發(fā)生？n 3）火災(zāi)發(fā)生后如何進(jìn)行及時(shí)而有效地控制和 處理？第

3、二節(jié) 外因火災(zāi)及其預(yù)防n物質(zhì)燃燒的充要條件n必要條件n有充足的可燃物n有助燃物存在n具有一定溫度和能量的火源n充分條件n燃燒的三個(gè)必要條件同時(shí)存在，相互作用n可燃物的溫度達(dá)到燃點(diǎn)，生成熱量大于散發(fā)熱量n煤礦常見外因火源：1）電能熱源 2）摩擦熱 3）違規(guī)爆破n 4）液壓聯(lián)軸器噴油著火 5）明火第二節(jié) 外因火災(zāi)及其預(yù)防n外因火災(zāi)的預(yù)防n我國的消防方針“預(yù)防為主，消防結(jié)合”n防火對策“3e”n技術(shù)（engineering）對策n災(zāi)前：防止起火；防止已發(fā)生的火災(zāi)擴(kuò)大n災(zāi)后：報(bào)警；控制；滅火；避難n教育(education)對策n包括知識、技術(shù)和態(tài)度三方面n管理(法制enforcement)對策第二節(jié)

4、 外因火災(zāi)及其預(yù)防n預(yù)防外因火災(zāi)的技術(shù)措施n防止火災(zāi)產(chǎn)生n防止失控的高溫?zé)嵩串a(chǎn)生和存在n盡量不用或少用可燃材料，使用時(shí)與潛在的熱源保持安全距離n防止產(chǎn)生機(jī)電火災(zāi)n防止摩擦引燃：1）防止膠帶摩擦起火；2)防止摩擦引燃瓦斯n防止高溫?zé)嵩春突鸹ㄅc可燃物相互作用n防止火災(zāi)蔓延n在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災(zāi)事故擴(kuò)大n每個(gè)礦井地面和井下都必須設(shè)立消防材料庫n每一個(gè)礦井都必須在地面設(shè)置消防水池，在井下設(shè)置消防管路系統(tǒng)n主要通風(fēng)機(jī)必須具有反風(fēng)系統(tǒng)，反風(fēng)設(shè)置，并保持其狀態(tài)良好第三節(jié) 煤炭自燃理論基礎(chǔ)n煤炭自燃機(jī)理n煤的自燃是氧化過程自身加速發(fā)展的結(jié)果n煤的氧化特性煤的氧化規(guī)律n1）所有品種煤在常溫下都吸氧，

5、但吸氧速度不同，取 決于煤的分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)n2）煤的吸氧速度與所在空氣中的氧濃度成正比n3）在溫度不變條件下，吸氧速度常數(shù)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī) 律衰減n4）吸氧速度常數(shù)與煤自身溫度之間符合冪函數(shù)關(guān)系n5）煤在氮?dú)庵屑訜岷笤倮鋮s可以使它的活性增加，并 有重新恢復(fù) 到原有活性的可能n6）吸氧速度常數(shù)與粒度之間成復(fù)雜關(guān)系n第三節(jié) 煤炭自燃理論基礎(chǔ)n自燃發(fā)火與自燃發(fā)火期n自燃發(fā)火：有自燃傾向煤層被開采破碎后在常溫下與空氣接觸，發(fā)生氧化，產(chǎn)生熱量使其溫度升高，出現(xiàn)發(fā)火和冒煙的現(xiàn)象。n 1、煤炭自燃出現(xiàn)明火、火炭和煙霧現(xiàn)象；n 2、由于煤體自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至70以上；n 3、由于煤炭自熱

6、而分解出co、c2h4或其他指標(biāo)氣體，在空氣中的濃度超過預(yù)測指標(biāo)并呈逐漸上升趨勢。n煤層自燃發(fā)火期：從煤層被開采破碎、接觸空氣之日起，至出現(xiàn)上述定義的自燃現(xiàn)象或溫度上升到自燃點(diǎn)為止，所經(jīng)歷的時(shí)間。煤層自燃發(fā)火期取決于煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)、被開采破壞后的堆積狀態(tài)參數(shù)、裂隙或空隙度、通風(fēng)供氧、蓄熱和散熱等外部環(huán)境因素。第三節(jié) 煤炭自燃理論基礎(chǔ)n煤炭自燃充分必要條件n有自燃傾向性的煤被開采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度大于0.4mn有較好的蓄熱條件n有適量的通風(fēng)供氧，氧濃度大于15%時(shí)，煤炭氧化方可較快進(jìn)行n上述三個(gè)條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期第三節(jié) 煤炭自燃理論基礎(chǔ)n影響煤炭自燃發(fā)火的因素自燃性

7、能自燃性能1）煤分子結(jié)構(gòu)2）煤化程度3）煤巖成分4）瓦斯含量5）水分6）煤中硫和其 他礦物質(zhì)開采技術(shù)開采技術(shù)1）礦井開拓方 式和采區(qū)巷 道布置2）回采方法和 回采工藝采空區(qū)自燃采空區(qū)自燃1）采空區(qū)三帶劃分確定自燃帶2）工作面推進(jìn)速度和自燃帶最大寬度漏風(fēng)漏風(fēng)1）提供氧氣，促進(jìn)煤氧化2）帶走熱量，抑制氧化地質(zhì)因素地質(zhì)因素1）傾角2）煤層厚度3）地質(zhì)構(gòu)造4）開采深度第三節(jié) 煤炭自燃理論基礎(chǔ)n煤的自燃過程及其特點(diǎn)n潛伏期自熱階段燃燒階段熄滅圖中虛線為風(fēng)華進(jìn)程線，潛伏期與自熱期之和為煤的自燃發(fā)火期。第四節(jié) 火災(zāi)預(yù)測與預(yù)報(bào)n預(yù)測方法n實(shí)驗(yàn)室確定自燃傾向等級n根據(jù)已有資料確定自燃發(fā)火期n煤層自燃傾向的鑒定方

8、法雙氣路氣相色譜儀吸氧鑒定法n自燃發(fā)火期的估算及其延長途徑n估算方法：1）統(tǒng)計(jì)比較法 2）類比法n延長途徑：1）減小煤的氧化速度和氧化生熱n 2）增加散熱強(qiáng)度，降低溫升速度第四節(jié) 火災(zāi)預(yù)測與預(yù)報(bào)n外因火災(zāi)預(yù)測your text調(diào)查可燃物劃分危險(xiǎn)區(qū)調(diào)查火源第四節(jié) 火災(zāi)預(yù)測與預(yù)報(bào)n火災(zāi)的預(yù)報(bào)n依靠人的生理感覺預(yù)報(bào)，包括嗅覺、視覺和感（觸）覺。n氣體成分分析法n指標(biāo)氣體及臨界指標(biāo)n具備條件：靈敏性、規(guī)律性和可測性n常用指標(biāo)氣體n一氧化碳ngraham系數(shù)n乙烯n其他coi22265. 01001002oncocococcccoci第四節(jié) 火災(zāi)預(yù)測與預(yù)報(bào)n采樣點(diǎn)設(shè)置原則n已封閉火區(qū)的出風(fēng)側(cè)密閉墻內(nèi)，入

9、墻1m以上n有發(fā)火危險(xiǎn)的工作面的回風(fēng)巷內(nèi)n潛在火源的下風(fēng)側(cè)，距離火源適當(dāng)n溫度測點(diǎn)在傳感器有效范圍之內(nèi)n測點(diǎn)隨采場變化和火情變化而調(diào)整第四節(jié) 火災(zāi)預(yù)測與預(yù)報(bào)n連續(xù)自動(dòng)檢測系統(tǒng)n束管系統(tǒng)（圖10-4-2)n采樣系統(tǒng)n控制裝置n氣樣分析n數(shù)據(jù)貯存、顯示和報(bào)警n礦井火災(zāi)監(jiān)測與監(jiān)控第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施n自燃火源的分布規(guī)律n采空區(qū)n煤柱n巷道頂煤n斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近n開拓開采技術(shù)防火n要求：n1）提高回采率n2）消除自燃供氧條件n3）控制風(fēng)量和限制時(shí)間n措施n合理布置巷道n1）服務(wù)時(shí)間長的巷道采用巖石，在煤層中采用寬煤柱護(hù)巷（圖10-5-1）n2）區(qū)段巷道分采分掘（圖10-5-2、3）n3）推廣無煤

10、柱開采技術(shù)n提高回采率，加快回采速度n合理化通風(fēng)系統(tǒng)n堅(jiān)持自上而下的開采順序n防止上下采空區(qū)聯(lián)通n第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施第六節(jié) 灌漿與阻化劑防滅火n灌漿防火n機(jī)理：抑制煤低溫時(shí)的氧化速度，延長自燃發(fā)火期n系統(tǒng)：制漿、輸漿和灌漿n漿液制備n性能要求：濃度適當(dāng)，滲透能力強(qiáng)n漿材選?。?）不含或少含可燃和自燃物質(zhì) 2)不含催化劑n 3）粒度不大于2mm 4）相對密度為2.52.6n 5）濃度為25%30% 6）塑性指數(shù)911n制備工藝：自然成漿圖（10-6-1）和人工制漿（10-6-2、3、4）n漿液輸送n壓力（分為靜壓、加壓輸送）和倍線（在38之間）n采用臨界管徑管道和鉆孔替代干管第六節(jié) 灌漿與

11、阻化劑防滅火第六節(jié) 灌漿與阻化劑防滅火第六節(jié) 灌漿與阻化劑防滅火第六節(jié) 灌漿與阻化劑防滅火第六節(jié) 灌漿與阻化劑防滅火n灌漿防火方法：n預(yù)防性：采前預(yù)灌、隨采隨灌和菜后注漿n目前采用：1）鉆孔灌漿 2）埋管灌漿n 3）工作面撒漿 4）綜采工作面插管灌漿第六節(jié) 灌漿與阻化劑防滅火n阻化劑防滅火n評價(jià)指標(biāo)及其影響因素n阻化率：n阻化壽命：n選擇n目前常用：氧化鈣、氯化n鎂、氯化銨及水玻璃等n防火工藝n主要方法：表面噴灑、壓入n煤煤體和霧化噴射 n處理高溫和滅火：打鉆圈定n范圍，逐步壓注溶液降溫%/b-a100e，ave /第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)壓設(shè)施均壓防滅火的原理n調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓的原理（圖10-7-

12、1）第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)壓設(shè)施均壓防滅火的原理n風(fēng)壓調(diào)節(jié)的原理（圖10-7-2）第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)壓設(shè)施均壓防滅火的原理n風(fēng)窗-風(fēng)機(jī)聯(lián)合調(diào)壓原理（圖10-7-3）第七節(jié) 均壓防滅火n生產(chǎn)工作面采空區(qū)自燃火源或高溫點(diǎn)的調(diào)壓處理n并聯(lián)漏風(fēng)（圖10-7-4）n火源或高溫點(diǎn)處于自燃帶ii（圖10-3-1）中后部時(shí)，降低漏風(fēng)壓差：1）在工作面進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗或稍稍開啟與工作面并聯(lián)風(fēng)路中的風(fēng)門d；2）在工作面下端設(shè)風(fēng)障或掛風(fēng)簾n高溫點(diǎn)位于自燃帶的前部或工作面的下部采空區(qū)時(shí)，也采用在工作面下端掛風(fēng)簾第七節(jié) 均壓防滅火n生產(chǎn)工作面采空區(qū)自燃火源或高溫點(diǎn)的調(diào)壓處理n角聯(lián)漏風(fēng)（圖10-7-5）n角聯(lián)

13、漏風(fēng)采空區(qū)內(nèi)有部分漏風(fēng)與其他風(fēng)巷發(fā)生聯(lián)系n調(diào)壓：在風(fēng)路中適當(dāng)位置安裝風(fēng)門和風(fēng)機(jī)等調(diào)壓裝置，降低漏風(fēng)源的壓能，提高漏風(fēng)匯的壓能。第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓防滅火的原理與應(yīng)用n雙調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓原理n布置方式（圖10-7-8）n調(diào)壓原理：輔助密閉墻增加n火區(qū)的漏風(fēng)風(fēng)阻，降低火區(qū)n的漏風(fēng)風(fēng)差；連通管與火區(qū)n并聯(lián)，起到并聯(lián)分風(fēng)和降壓n的作用。n火區(qū)動(dòng)態(tài)觀察（圖10-7-9）第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓防滅火的原理與應(yīng)用n單調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓原理n布置方式（圖10-7-10）n調(diào)壓原理：n火區(qū)動(dòng)態(tài)觀測（圖10-7-11）abdamtrrrr第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)

14、調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差n調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的原則n增加火區(qū)或采空區(qū)的并聯(lián)風(fēng)路；或減少火區(qū)并聯(lián)分支的風(fēng)阻或風(fēng)量n增加火區(qū)所在分支或其漏風(fēng)流經(jīng)路線上其他分支的風(fēng)阻；在非漏風(fēng)流經(jīng)的路線上減阻n當(dāng)火區(qū)的漏風(fēng)源漏風(fēng)匯分別處于進(jìn)回風(fēng)井附近時(shí)，應(yīng)設(shè)法降低主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓n降低火區(qū)漏風(fēng)源的壓能，增加其漏風(fēng)匯的壓能第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差n通風(fēng)構(gòu)筑物的合理位置n若在有并聯(lián)漏風(fēng)的風(fēng)路上設(shè)n置風(fēng)窗等增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物n時(shí)，其位置不應(yīng)選擇在漏風(fēng)n的源與匯之間（圖10-7-12)第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差n通風(fēng)構(gòu)筑物的合理位置n在有漏風(fēng)源或漏風(fēng)匯附近的風(fēng)路上安設(shè)增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)將其設(shè)在漏風(fēng)源的上

15、風(fēng)側(cè)，或漏風(fēng)匯的下風(fēng)側(cè)（圖10-7-13）第七節(jié) 均壓防滅火n調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差n通風(fēng)構(gòu)筑物的合理位置n風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門和密閉n墻等控制風(fēng)流的設(shè)施設(shè)n置后，應(yīng)使采空區(qū)或火n區(qū)同處于進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)測，n以降低其漏風(fēng)壓差。第八節(jié) 惰氣防滅火n惰氣系指不可燃?xì)怏w或窒息性氣體，主要包括氮?dú)狻⒍趸家约叭剂仙傻臒煔獾萵氮?dú)夥罍缁餹氮?dú)夥罍缁鹪恚航档脱鯘舛?，降溫吸熱及抑爆作用n制取和輸送n制取工藝：一是深冷空分法；二是碳分子篩變壓吸附法；三是膜分離法n輸運(yùn)困難：大型槽車運(yùn)至井口，管道輸送至井下n生產(chǎn)工作面采空區(qū)注氮防火n壓管注氮n打鉆注氮n注氮處理封閉火區(qū)n向封閉火區(qū)注氮，提高效果n定向注氮，目標(biāo)惰

16、化 （圖10-8-1）n提高效果的途徑：適當(dāng)增加密閉墻的氣密性，限制漏風(fēng)量；增大注氮強(qiáng)度和保持注氮連續(xù)性；選擇合適的注氮口位置第八節(jié) 惰氣防滅火n濕式惰氣滅火n濕式惰氣n燃料油與一定比例的空氣混合在惰氣發(fā)生裝置內(nèi)經(jīng)充分燃燒后產(chǎn)生的煙氣n原理n煙氣中基本上是惰性氣體或不可燃?xì)怏w，將其壓入火區(qū)后，可起到惰化火區(qū)、窒息火源的作用；壓入正在密閉的火區(qū)可起到阻爆作用。第九節(jié) 火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)n火風(fēng)壓及其計(jì)算方法n火風(fēng)壓：火災(zāi)時(shí)高溫?zé)熈髁鬟^巷道所在的回路中的自燃風(fēng)壓發(fā)生變化量（圖10-9-1）n計(jì)算方法n火風(fēng)壓的特性n出現(xiàn)的位置：產(chǎn)生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中n作用：相當(dāng)于在高溫?zé)熈髁鬟^的風(fēng)路上安設(shè)

17、系列輔助通風(fēng)機(jī)n作用方向總是向上mgmafzgh第九節(jié) 火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)n火災(zāi)時(shí)期風(fēng)流紊亂規(guī)律及防治n紊亂形式n旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)（圖10-9-2）n主干風(fēng)路煙流逆退（圖10-9-3）n火煙滾退（圖10-9-4）n紊亂原因、規(guī)律及防治n上行風(fēng)路n下行風(fēng)路n風(fēng)流逆退的原因、規(guī)律及其防治第九節(jié) 火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)n火災(zāi)時(shí)期風(fēng)流紊亂規(guī)律及防治n主干風(fēng)路煙流逆退（圖10-9-3）n火煙滾退（圖10-9-4）第九節(jié) 火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)n災(zāi)變時(shí)期風(fēng)流控制n維持正常通風(fēng)，穩(wěn)定風(fēng)流n適用條件： 1）煙流范圍大，人員分布廣n 2）網(wǎng)路復(fù)雜的高瓦斯礦井，采用其他制度有危險(xiǎn)時(shí)n 3）火源位于獨(dú)頭掘進(jìn)巷道內(nèi)，不能停運(yùn)局部停風(fēng)機(jī)n 4）

18、火源位于采區(qū)或主回風(fēng)巷，維持原風(fēng)向有利排煙n 5）減少向火源供風(fēng)抑制火勢發(fā)展n停風(fēng)機(jī)n適用條件： 1）火源位于進(jìn)風(fēng)井口或進(jìn)風(fēng)井筒，不能進(jìn)行反風(fēng)n 2）瓦斯?jié)舛纫殉ㄉ舷辬 3）主要通風(fēng)機(jī)已成為通風(fēng)阻力時(shí)n反風(fēng)：全礦、區(qū)域和局部（圖10-9-7）n風(fēng)流短路n火源位于礦井的主要進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，不能進(jìn)行反風(fēng)時(shí)，打開聯(lián)絡(luò)巷中的風(fēng)門，使煙流短路，直接流入總回風(fēng)減少流入采區(qū)煙流第九節(jié) 火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)n災(zāi)變時(shí)期風(fēng)流控制n局部反風(fēng)（圖10-9-7）第十節(jié) 礦井火災(zāi)處理與控制n滅火原理n滅火：破壞燃燒三個(gè)條件同時(shí)存在和消除燃燒三個(gè)條件（之一、之二或全部）的過程n滅火實(shí)質(zhì)：吧正在燃燒體系內(nèi)的物質(zhì)冷卻，將其溫度降低到燃點(diǎn)之下，使燃燒停止n滅火原理：n冷卻n隔離和窒息n稀釋n中斷鏈反應(yīng)n滅火方法：直接滅火、隔離滅火和聯(lián)合滅火第十節(jié) 礦井火災(zāi)處理與控制n直接滅火n常用滅火劑及其使用方法n水：包括水射流和水幕兩種形式n不宜撲滅：1）電氣火災(zāi)；2）輕于水和不溶于水的液體和油類火災(zāi)；3）遇水能燃燒的物質(zhì)火災(zāi)；4）精密儀器設(shè)備、貴重文物、檔案等火災(zāi)；5）硫酸、硝酸和鹽酸等火災(zāi)n泡沫：（圖10-10-1）n化學(xué)泡沫滅火劑n高倍空氣泡沫滅火劑（圖10-10-2）第十節(jié) 礦井火災(zāi)處理與控制n直接滅火