掘進一區(qū)多媒體教學課件(礦井火災)6

礦井(kuàngjǐng)火災南屯煤礦掘進一區(qū)(yīqū)制作人：劉尚星精品資料1概述(ɡàishù)礦井火災是指發(fā)生在礦井井下或地面井口附近、威脅礦井安全生產(chǎn)、形成災害的一切非控制燃燒，是煤礦生產(chǎn)中的主要自然災害之一。礦井火災的發(fā)生和發(fā)展不僅會燒毀大量的煤炭資源和設(shè)備，而且產(chǎn)生大量的高溫煙流和有害氣體，危及(wēijí)井下工作人員的生命安全，有時還誘發(fā)瓦斯、煤塵爆炸，進一步擴大其災難性。礦井火災按引火熱源分外源火災自燃火災精品資料2礦井(kuàngjǐng)外源火災一切能夠產(chǎn)生高溫、明火、火花的以及由可燃材料制成的器材和設(shè)備，如使用不當都可能引起外因火災。隨著科技(kējì)的發(fā)展，礦井開采技術(shù)不斷進步和開采環(huán)境的不斷改善，但礦井火災與爆炸災害并沒有呈現(xiàn)下降趨勢。究其原因，一是更多的新材料，包括各種樹脂、塑料、液體燃料和液壓機液等應用到礦井中，另外就是機械化程度不斷提高，機電設(shè)備增多，這些都增加了火災的發(fā)生概率?，F(xiàn)在礦井災害事故中犧牲的人員絕大多數(shù)是在礦井火災和爆炸事故中喪生的，因此，礦井火災的防治一直是采礦安全關(guān)注的重點。精品資料2002年國有(guóyǒu)重點煤礦事故嚴重度的統(tǒng)計瓦斯(wǎsī)火災水災精品資料一、外源火災(huǒzāi)特性1、火災三要素產(chǎn)生外源火災的三個必要條件是：有可燃物存在、有足夠的氧氣和足以引起(yǐnqǐ)火災的熱源。這也稱火災三要素，缺少任何一個要素，火災都不能發(fā)生，或者正在發(fā)生的火災也會熄滅?？扇嘉镌礋嵫鯕饩焚Y料2、火災(huǒzāi)的燃燒類型擴散燃燒（DiffusionCombustion）是高濃度的可燃氣體與空氣邊混合邊燃燒的燃燒現(xiàn)象(xiànxiàng)。

預混燃燒（PremixedCombustion）是可燃氣體與空氣預先混合好后的燃燒精品資料富氧燃燒(ránshāo)和富燃料燃燒(ránshāo)富氧燃燒(ránshāo)(Oxygen-richfire)是氧氣的供給量大于或接近于燃燒(ránshāo)所需要的氧氣量的燃燒(ránshāo)。富燃料燃燒(ránshāo)(Fuel-richfires)

是氧氣的供給量低于燃燒(ránshāo)所需要的氧氣量的燃燒(ránshāo)。精品資料回燃受限空間內(nèi)發(fā)生火災時，當空氣供應不足時，由可燃物分解的可燃組分進入到煙流中因缺氧而不能燃燒，此時即為富燃料燃燒狀態(tài)，當富燃料燃燒的高溫可燃氣體遇新鮮空氣時發(fā)生的突然(tūrán)燃燒，稱作回燃。精品資料什么(shénme)是回燃？回燃的發(fā)展(fāzhǎn)過程火沒了，可以進去了熱煙氣空氣重力流門著火了精品資料富燃料燃燒實驗(shíyàn)（“跳蛙”現(xiàn)象）精品資料火風壓（浮力(fúlì)效應）礦井發(fā)生火災時，火災的熱力作用會使空氣的溫度增高而發(fā)生膨脹，密度(mìdù)小的熱空氣在有高差的巷道中就會產(chǎn)生一種浮升力，這個浮升力的大小與巷道的高差及火災前后的空氣密度(mìdù)差有關(guān)。在地面建筑中這種現(xiàn)象也很普遍，被稱為煙囪效應，即通常室內(nèi)空氣的密度(mìdù)比外界小，這便產(chǎn)生了使氣體向上運動的浮力，尤其是高層建筑中的許多豎井，如樓梯井、電梯井等，氣體的上升運動十分顯著，這種現(xiàn)象有時也叫熱風壓。精品資料火風壓（浮力(fúlì)效應）在礦井中，火災產(chǎn)生的熱動力是一種浮升力，這種浮力效應(Thebuoyancyeffect)就被稱為火風壓?；痫L壓就是高溫煙流經(jīng)傾斜或垂直的井巷時產(chǎn)生的自然風壓的增量?；痫L壓與礦井自然風壓的產(chǎn)生機制(jīzhì)是一致的，都是在傾斜和垂直的巷道上出現(xiàn)的空氣的密度差所至，只是使空氣密度發(fā)生變化的熱源不同，故這二者都可稱為熱風壓。礦井發(fā)生火災后，由于火風壓的作用會改變原通風系統(tǒng)中壓力的分布和風量的分配，即可能使通風系統(tǒng)風流發(fā)生紊亂，擴大事故范圍，造成更為嚴重的損失。精品資料火風壓的計算(jìsuàn)精品資料火風壓的作用(zuòyòng)在風路中發(fā)生火災時，火風壓的作用只有在高溫煙流流經(jīng)的上行或下行巷道里才能表現(xiàn)出來。高溫火煙對礦井通風的影響就好象在其流過的上行或下行巷道里安設(shè)了局部通風機一樣，它們的作用方向(fāngxiàng)在上行風路中與煙流方向(fāngxiàng)相同，在下行風路中則相反。精品資料節(jié)流(jiéliú)效應（TheChokeeffect）節(jié)流效應是礦井火災過程中的一種典型現(xiàn)象。礦井火災時期，由于火煙的熱力作用等的影響，主干風路以及旁側(cè)支路中的風量往往會隨著(suízhe)火勢的發(fā)展而發(fā)生變化。如果由于火災的發(fā)生，主干風路的進風量可能下降，這種現(xiàn)象稱之為節(jié)流效應。精品資料火災對通風系統(tǒng)(xìtǒng)的影響1、煙流逆退（rollback）2、風（煙）流逆轉(zhuǎn)(nìzhuǎn)精品資料精品資料案例(ànlì)1990年5月8日，某礦在下行進風膠帶斜井兩段膠帶搭接處發(fā)生了一起重大膠帶火災事故，火災產(chǎn)生的火風壓造成了進風斜井的風流(fēngliú)逆轉(zhuǎn)，從而擴大了事故的損失，共造成了80人死亡。精品資料事故(shìgù)分析事故初期搶險救災決策失誤。作為(zuòwéi)下行通風的運輸機斜井發(fā)生火災時，火風壓的作用與主要通風機提供的風壓作用相反，極易造成風流的逆轉(zhuǎn)；此外，作為(zuòwéi)一般的救災原則，當進風井筒中發(fā)生火災時，必須采取反風或停止主要通風機運轉(zhuǎn)的措施。當時的救災決策者因救災心切盲目帶領(lǐng)救護隊員進入發(fā)火膠帶斜井救災。礦井缺乏抗災能力。事故發(fā)生時，礦井不能反風；在編制的礦井災害預防計劃中，沒有提出運輸機膠帶斜井的預防火災措施。精品資料事故(shìgù)分析缺乏安全意識，防火設(shè)施和措施不落實：長期使用非阻燃膠帶；地面水池設(shè)計要求容量200m3,但實際容量10m3；滅火工具不配套，只有砂箱沒有鐵鍬；改擴建設(shè)計中有防火門，但并未施工；第一臺膠帶機交付使用時沒有鋪設(shè)(pūshè)供水管路；井下電、氣焊安全措施制定不完善，審批不嚴，在作業(yè)地點膠末、膠條等易燃物清理不徹底的情況下進行氣焊；作業(yè)地點沒有灑水措施。缺乏必要的安全教育，工人沒有學習安全措施就工作；災害時不會使用消防器材；沒有配備自救器，致使人員傷亡嚴重。精品資料3煤炭(méitàn)自燃我國存在有煤炭自燃的礦井占礦井總數(shù)的56%，具有自然發(fā)火危險的煤層占累計可采煤層數(shù)的60%；煤炭自燃而引起的火災占礦井火災總數(shù)的85～90%。近年來我國廣泛采用綜采放頂煤開采技術(shù)，使生產(chǎn)效率大幅提高。但這種采煤方法采空區(qū)遺留殘煤多、冒落高度大、漏風嚴重，使得自然火災發(fā)生頻繁，常常價值幾千萬元的綜采裝備被封閉在火區(qū)中，此外還使大量的煤炭被火區(qū)凍結(jié)，造成巨大的經(jīng)濟損失。煤炭自燃已成為制約高產(chǎn)(ɡāochǎn)高效礦井安全生產(chǎn)與發(fā)展的主要因素之一。精品資料煤炭自然(zìrán)發(fā)火機理早在1862年，德國人戈朗布曼（Grumbman）發(fā)表了第一篇關(guān)于煤炭自燃起因的文章。一百多年來，人們提出了若干(ruògān)學說來解釋煤的自燃，如黃鐵礦作用、細菌作用、酚基作用，煤氧復合作用等學說。黃鐵礦作用學說認為煤的自燃是由于煤層中的黃鐵礦(FeS2)與空氣中的水份和氧相互作用、發(fā)生熱反應而引起的。精品資料煤炭自然發(fā)火(fāhuǒ)機理細菌(xìjūn)作用學說認為，在細菌(xìjūn)作用下，煤在發(fā)酵過程中放出一定熱量對煤自熱起了決定性作用。酚基作用學說認為，煤的自熱是由于煤體內(nèi)不飽和的酚基化合物強烈地吸附空氣中的氧，同時放出一定量的熱量而造成的。煤氧復合作用學說認為，原始煤體自暴露于空氣中后，與氧氣結(jié)合，發(fā)生氧化并產(chǎn)生熱量，當具備適宜的儲熱條件，就開始升溫，最終導致煤的自燃。精品資料煤炭(méitàn)自燃過程根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，人們認為煤炭的氧化和自燃(zìrán)是基一鏈反應。煤炭自燃(zìrán)過程大體分為3個階段：①潛伏期；②自熱期；②燃燒期。精品資料自熱溫度(wēndù)（Self-heatingtemperature，SHT）自熱溫度也稱臨界溫度，是能使煤自發(fā)燃燒的最低溫度。一旦達到了該溫度點，煤氧化的產(chǎn)熱與煤所在環(huán)境的散熱就失去了平衡，即產(chǎn)熱量將高于散熱量，就會導致煤與環(huán)境溫度的上升，從而又加速了煤的氧化速度并又產(chǎn)生更多的熱量，直至煤自燃起來。煤的自熱溫度與煤的產(chǎn)熱能力和蓄熱環(huán)境有關(guān)，對于具有相同產(chǎn)熱能力的煤，煤的自熱溫度也是不同的，主要取決于煤所在的散熱環(huán)境。因此應注意即使(jíshǐ)是同一種煤，其自熱溫度不是一個常量，受散熱（蓄熱）環(huán)境影響很大。精品資料煤的著火點溫度(wēndù)自熱期的發(fā)展有可能使煤溫上升到著火溫度(Ts)而導致自燃。煤的著火點溫度由于煤種不同而變化(biànhuà)無煙煤一般為400℃煙煤為320～380℃褐煤為270～350℃。精品資料煤炭自燃(zìrán)的條件煤具有(jùyǒu)自燃傾向性有連續(xù)的供氧條件熱量易于積聚精品資料影響(yǐngxiǎng)煤炭自然發(fā)火的因素（1）煤的變質(zhì)程度煤的變質(zhì)過程伴隨著煤分子結(jié)構(gòu)的變化，碳化程度越高，煤體內(nèi)含有的活性結(jié)構(gòu)越少。所以煤的變質(zhì)程度是煤自燃傾向性的決定性因素?，F(xiàn)場的統(tǒng)計表面，褐煤最易自燃，無煙煤最不易自燃，煙煤介于二者之間。煙煤的煤化度低于無煙煤而高于褐煤，因燃燒時煙多而得名(démínɡ)。根據(jù)煤化度的不同，我國將其劃分為長焰煤、不黏煤、弱黏煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤和貧煤等。精品資料影響煤炭自然發(fā)火(fāhuǒ)的因素（2）煤巖成分煤巖成分一般分為絲煤、暗煤、亮煤和鏡煤四種。不同的煤巖成分有著不同的氧化性。在低溫下，絲煤吸氧最多，但是，隨著溫度的升高，鏡煤吸附氧能力最強，其次是亮煤，暗煤最難于自燃(zìrán)。鏡煤與亮煤脆性大，易破碎，而且灰分少，在其次生的裂隙中常伴有黃鐵礦，開采中易碎裂為微細的顆粒，細微狀的煤?；螯S鐵礦都有較高的自燃(zìrán)氧化特性，因此它的氧化接觸面積大，著火溫度低。故鏡煤與亮煤在絲煤吸附氧化升溫的促使誘導下很容易自燃(zìrán)。精品資料影響煤炭自然(zìrán)發(fā)火的因素（3）煤的含硫量硫在煤中有三種存在形式：硫化鐵即黃鐵礦(FeS2)、有機硫以及硫酸鹽。對煤自燃起主導作用的是黃鐵礦。黃鐵礦的比熱小，它與煤吸附相同(xiānɡtónɡ)的氧量而溫度的增值比煤大3倍。黃鐵礦在低溫氧化時產(chǎn)生硫酸鐵和硫酸亞鐵，體積增大，使煤體膨脹而變得松散，增大了氧化表面積，而且其分解產(chǎn)物比煤的吸氧性更強，能將吸附的氧轉(zhuǎn)讓給煤粒使之發(fā)生氧化。在煤中含黃鐵礦越多，就越易自燃。我國西南主要礦區(qū)的統(tǒng)計資料表明，含硫3%以上的煤層均為自然發(fā)火煤層。精品資料影響煤炭(méitàn)自然發(fā)火的因素（4）煤的粒度、孔隙特性和破碎程度完整的煤體一般不會發(fā)生自燃，一旦受壓破裂，呈破碎狀態(tài)存在，其自燃性能顯著(xiǎnzhù)提高。這是因為破碎的煤炭不僅與氧接觸的表面積增大，而且著火溫度也明顯降低。有人研究，當煤粒度小于1mm時氧化速率與粒徑無關(guān)，并認為孔徑大于100?的孔在煤氧化中起重要作用。根據(jù)波蘭的試驗，當煙煤的粒度直徑為1.5～2mm時，其著火點溫度大多在330～360℃；粒度直徑小于1mm以下時，著火點溫度可能降低到190～220℃。因此，可以說，煤的自燃性隨著其孔隙率、破碎度的增加而上升。精品資料影響煤炭自然(zìrán)發(fā)火的因素（5）煤的瓦斯含量瓦斯或者其它氣體含量較高的煤，由于其內(nèi)表面含有大量的吸附瓦斯，使煤與空氣隔離，氧氣不易與煤表面發(fā)生接觸，也就不易與煤進行復合氧化，使煤炭自燃的潛伏期加長。當煤中殘余瓦斯量大于5m3/t時，煤往往難以自燃。但是(dànshì)隨著瓦斯的放散，煤與氧就更易結(jié)合。精品資料影響(yǐngxiǎng)煤炭自然發(fā)火的因素水分對煤炭自燃過程的影響有兩個相互對立的過程。首先，煤炭中的水分在初期階段會因為蒸發(fā)作用而散失(sànshī)，因此，一部分熱量就會以水分潛熱的形式被水蒸氣帶走，這就有阻止煤體溫度升高的趨勢。另一方面，煤體也會從空氣中吸收水分。這就是所謂的吸收熱（有時也叫濕潤熱）會促使煤的溫度升高。水分對煤的總的作用就取決于這兩種過程誰占主導地位。精品資料煤炭(méitàn)自燃傾向性煤炭自燃傾向性是煤的一種自然屬性，它取決于煤在常溫下的氧化能力和發(fā)熱能力，是煤發(fā)生自燃能力總的量度。不同的煤，其自燃傾向性不同。所以，掌握煤的自燃傾向性非常重要。它不僅是恰當?shù)卦O(shè)計采煤方法，選擇采區(qū)規(guī)模，合理設(shè)計礦井通風和風壓條件(tiáojiàn)的重要依據(jù)之一，也是采取適當措施存儲的重要依據(jù)。我國將煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。煤礦礦井必須根據(jù)煤自燃傾向性的分類等級而采取相應的煤防治措施?！兑?guī)程》要求必須對新建礦井與生產(chǎn)礦井延深新水平的所有煤層的自燃傾向性進行鑒定。精品資料煤的自燃(zìrán)傾向性測定方法我國從20世紀50年代初期即開展對煤炭自燃傾向性的研究，先后采用了著火點溫度降低值法、雙氧水法及靜態(tài)容量(róngliàng)吸氧法進行研究在90年代初，開始采用吸氧量法，即用雙氣路氣相色譜儀動態(tài)吸氧的方法。精品資料動態(tài)(dòngtài)吸氧測定方法30℃常壓煤的吸氧量煤炭自燃傾向性分類表（褐煤、煙煤類30℃常壓煤的吸氧量）I容易(róngyì)自燃≥0.71cm3·g-1II自燃=0.41～0.70cm3·g-1III不易自燃≤0.40cm3·g-1煤炭自燃傾向性分類表（無煙煤）I容易(róngyì)自燃≥1.00cm3·g-1II自燃=0.81-0.99cm3·g-1III不易自燃≤0.8cm3·g-1精品資料測試技術(shù)的國際(guójì)調(diào)研精品資料調(diào)研(diàoyán)結(jié)果研究機構(gòu)聯(lián)系人主要方法澳SIMTARSDrFionaClarkson自熱溫度法（SHT）；絕熱R70測試；氣體成分分析；傳統(tǒng)交叉點溫度法新西蘭Auckland大學ChenXD新交叉點溫度法

英國Leeds大學ACMcIntoshF-K法和新交叉點溫度法英國Aberdeen大學工程學院

JCJones改進的HR方法；微型量熱計法

波蘭Crowkov礦院AndrzejStruminskiWOlpinskii，活化能法精品資料調(diào)研(diàoyán)結(jié)果德國UniversityofBayreuthAndreasJessIgnitionpointmethod美國MSHA

AlexSmith

自熱溫度法（SHT）加拿大能源與礦業(yè)部

Krivokuca無，（低硫煤）土爾其中東技術(shù)大學

TevfikGüyaguler

交叉點溫度法印度中央采礦所SCBanerjee傳統(tǒng)交叉點溫度法日本九洲大學

MasahiroInoue無

煤科總院撫順分院錢國胤流態(tài)色譜吸氧法精品資料調(diào)研(diàoyán)的結(jié)論世界各國采用的方法不盡相同，有SHT，R70，CPT，HR，F(xiàn)-K等方法各國在自燃傾向性測試方法研究的力度與深度與各國遭受煤自燃災害的嚴重程度相關(guān)各國采用的測試方法基本上都與煤樣的溫度變化過程有關(guān)中國(zhōnɡɡuó)目前采用的方法是恒溫情況下的，與煤樣的溫度變化過程無關(guān)，只是考慮恒溫下的吸附氧量精品資料煤的自燃(zìrán)發(fā)火期煤的自然發(fā)火期：對一定的煤，在具有供氧和蓄熱環(huán)境的條件下，產(chǎn)生自然發(fā)火需要的時間，一般用月表示。這里談的時間是煤炭暴露在有氧和可蓄熱環(huán)境條件的時間。煤的自燃發(fā)火期是一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)。包括煤的自燃傾向性（內(nèi)因(nèiyīn)），也反映了煤炭開采的外因條件（漏風，管理，開采條件）。精品資料煤炭(méitàn)自燃早期識別與預報煤炭自燃的發(fā)展有一個過程，如果能在自燃發(fā)展的初期發(fā)現(xiàn)它，對于阻止其發(fā)展，避免釀成火災，十分重要。前述的煤炭自燃發(fā)展過程中各種物理與化學變化，是早期識別和預報(yùbào)的根據(jù)。識別的方法可歸為：（1）人的直接感覺；（2）測定礦內(nèi)空氣和圍巖的溫度；（3）測定礦內(nèi)空氣成分的變化；（4）物探測定方法。（5）氣味法（electricnose)精品資料1、人的直接(zhíjiē)感覺利用人的感觀進行探測是最簡便的方法，雖然常帶有一定(yīdìng)的主觀性，但是這種方法仍然比較可靠。嗅覺：煤油味、汽油味和輕微芳香氣味的非飽和碳氫化合物。視覺：煤氧化產(chǎn)生的水蒸氣，及其在附近煤巖體表面凝結(jié)成水珠(俗稱為“掛汗”)，在煤炭自燃的最后階段出現(xiàn)的煙霧。感(觸)覺：煤炭自燃或自熱、可燃物燃燒會使環(huán)境溫度升高，并可能使附近空氣中的氧濃度降低，CO2等有害氣體增加，所以當人們接近火源時，會有頭痛、悶熱、精神疲乏等不適之感。精品資料2、測定(cèdìng)礦內(nèi)空氣和圍巖溫度直接測定(cèdìng)是將測溫傳感器直接放入測溫鉆孔中或埋在采空區(qū)內(nèi)測定(cèdìng)煤巖體溫度，常采用的是熱電偶和熱敏電阻。間接測溫方法主要有無線電測溫儀、測氣味法和紅外輻射儀等方法。無線電測溫方法是將含有熱記錄裝置的無線電傳感器埋入采空區(qū)，根據(jù)測得的熱量發(fā)射出無線電信號。氣味劑法是將含有低沸點和高蒸汽壓并具有濃烈氣味的液態(tài)物質(zhì)，如硫醇和紫羅蘭酮等，將其封裝在膠囊中，在設(shè)定的高溫下，膠囊破裂而發(fā)出氣味。紅外輻射測溫則是通過測定(cèdìng)巷道壁面的紅外輻射能量而測定(cèdìng)出煤壁表面溫度。精品資料2、測定礦內(nèi)空氣(kōngqì)和圍巖溫度測溫法操作簡便，結(jié)果可靠，但也存在局限性直接測溫由于采空區(qū)頂板的垮落或底板裂變易引起測溫儀表和導線的破壞和折斷，在用鋼套管保護也易被損壞。無線電傳感器受采空區(qū)高濕惡劣環(huán)境影響難以成功應用氣味劑法因靠漏風傳播氣味，移動速度慢、分布區(qū)域小，較難測取當火源離巷道表面較遠時，紅外輻射測溫儀因接觸不到熱表面就無能為力熱測定面臨的最大問題還在于：由于煤體的熱傳導能力(nénglì)非常弱，熱量影響的范圍很小，有時鉆孔即使打到火源附近1m，也覺察不到火源的存在精品資料3、氣體(qìtǐ)分析法煤炭自熱過程中會產(chǎn)生CO、CO2、H2、H2O、烷烴等氣體成份，故氣體分析法被廣泛地用于煤炭早期自燃火災的預測。由于火災氣體中的主要成分是CO、CO2，自從(zìcóng)20世紀初以來，這兩種氣體的變化量一直被用作分析火災發(fā)展變化趨勢的主要指標。將這些變化值除以氧氣的消耗量(—ΔO2)即可排除新鮮空氣的稀釋影響。這些參數(shù)的比值已被廣泛用來分析火災的發(fā)展變化趨勢。精品資料煤炭自燃(zìrán)指標氣體和煤溫的關(guān)系Ethane乙烷Ethylene乙烯(yǐxī)Propylene丙烯精品資料氧氣(yǎngqì)的減少量(-ΔO2)判斷火災的重要參數(shù)是氧氣的減少量，即-ΔO2。-ΔO2的測算基于兩個方面的假設(shè)空氣中的氧氣含量(hánliàng)為20.93％，惰性氣體含量(hánliàng)79.04％（0.3％的CO2氣體不包括在內(nèi)），包含除氮氣以外的其它惰性氣體視為氮氣?；饏^(qū)中的氮氣沒有被消耗，也沒有被增加（除從空氣中增加的氮氣外）。如果氧氣沒有被消耗，那么的比值應該為20.93/79.04=0.2648，該比值不受其它新加入氣體的影響。對于在任何情況下O2和N2的量，可以算出原始O2的量為：0.2648N2。因此，消耗的氧氣量，或者說氧氣的差值即可以得到％精品資料一氧化碳(yīyǎnghuàtàn)的增加量(+ΔCO)與一氧化碳(yīyǎnghuàtàn)指數(shù)CO生成溫度低，生成量大，其生成量隨溫度升高按指數(shù)規(guī)律(guīlǜ)增加，是預報煤炭自燃火災較靈敏的指標之一。英國學者格雷哈姆（IvonGraham）最先提出CO/ΔO2指標，即格雷哈姆比值（Graham’sRatio），或CO指數(shù)（ICO）。Graham比值判別煤炭初始自熱現(xiàn)象，比其它標志性氣體早數(shù)周時間。該比值最明顯的優(yōu)點是不因供風量而變化，因為供風量對該比值的分子和分母的影響都是一樣的。精品資料一氧化碳(yīyǎnghuàtàn)的增加量(+ΔCO)與一氧化碳(yīyǎnghuàtàn)指數(shù)Graham比值也有不足。首先，該比值的在氧氣消耗量很小的情況下精度很低。這個(zhège)缺點也存在于其它含有氧氣消耗量的判別指數(shù)中。第二，該比值還受到那些不是因火災而產(chǎn)生的CO的影響，包括從其它采空區(qū)運移過來的CO，或者進入火區(qū)的空氣本身就含有一定量的CO。一般情況Graham比值小于0.5％。如果Graham比值持續(xù)上升并且超過0.5％的話，就表明該礦井中有自熱現(xiàn)象發(fā)生。精品資料二氧化碳(èryǎnghuàtàn)的增加量(+ΔC02)與二氧化碳(èryǎnghuàtàn)指數(shù)在火災中，會產(chǎn)生大量的CO2，CO2/ΔO2的值比CO/ΔO2要大。當火災由陰燃轉(zhuǎn)為明火燃燒時，原來產(chǎn)生的CO燃燒成為CO2。因此，如果同時發(fā)生(fāshēng)CO2/ΔO2升高和CO/ΔO2降低的現(xiàn)象時，就表明火災還在進一步的發(fā)展。因為這兩個比值的分母相同，所以CO和CO2在直線圖上的具有相同的發(fā)展趨勢。CO2指數(shù)與CO指數(shù)具有相同的缺點。另外，CO2會溶于水中，還受到固體對其吸附的影響，還會與火區(qū)中的氣體及其它物質(zhì)發(fā)生(fāshēng)化學反應等。精品資料碳氧化物比值(bǐzhí)（CO/CO2）碳氧化物比值被用來指示火災的發(fā)展狀況，在火災初期階段碳氧化物比值上升，在充分燃燒階段，該值保持為一個常數(shù)。但是，當火災形成富燃料燃燒時，CO/CO2值將會快速上升，并且該值也是指示富燃料燃燒較好的指標。該指標還不受進風流、瓦斯和注氮的影響(yǐngxiǎng)，因此廣受歡迎（Mitchell，1990）。很明顯，該指標會受到不是由于火災而產(chǎn)生的CO和CO2的影響(yǐngxiǎng)。精品資料連續(xù)自動監(jiān)測(jiāncè)系統(tǒng)精品資料4自燃(zìrán)火災的預防一、開拓開采技術(shù)措施合理進行巷道布置堅持正規(guī)地開采和合理的開采順序減少煤體破碎二、防止(fángzhǐ)漏風沿空巷道掛簾布利用飛灰充填帶隔絕采空區(qū)利用水砂充填帶隔離采空區(qū)利用可塑性膠泥堵塞漏風采取“均壓”措施，減少漏風避免過度抽放精品資料三、均壓防滅火(mièhuǒ)均壓防滅火是采用風窗、風機、連通管、調(diào)壓氣室等調(diào)壓手段，改變通風系統(tǒng)內(nèi)的壓力分布，降低漏風通道兩端的壓差，減少漏風，從而達到抑制和熄滅火區(qū)的目的。均壓技術(shù)是在20世紀50年代由波蘭漢·貝斯特朗（H.Bystron）教授首先提出。均壓（“以風治火”），簡單，成本最低，控制火勢的發(fā)展常常立竿見影，深受現(xiàn)場歡迎。根據(jù)煤礦井下煤炭自燃發(fā)火區(qū)域是否封閉，均壓技術(shù)可分為(fēnwéi)開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓兩種類型。精品資料1、開區(qū)均壓開區(qū)均壓通常是指在生產(chǎn)工作面建立的均壓系統(tǒng)，其特點是在保證工作面所需通風風量的條件下，通過通風調(diào)節(jié)實施，盡量減少向采空區(qū)漏風，抑制煤的自燃，防止CO等有毒有害氣體涌入工作面，從而保證正常生產(chǎn)的進行。漏風通道和工作面周圍的通道可以形成多種風流流動方式(如并聯(lián)、角聯(lián)和復雜(fùzá)聯(lián)等)，開區(qū)均壓也有幾種不同類型。精品資料（1）調(diào)節(jié)(tiáojié)風窗均壓適用(shìyòng)于工作面采空區(qū)內(nèi)形成的并聯(lián)漏風方式。通常在工作面的回風巷內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)風窗，使工作面內(nèi)的風流壓力提高，以降低工作面與采空區(qū)的壓差，從而減少采空區(qū)中氣體涌出。適用(shìyòng)于采空區(qū)內(nèi)已有自燃跡象，并抑制采空區(qū)中的火災氣體（一氧化碳等）涌到工作面，威脅工作面的安全生產(chǎn)。安設(shè)調(diào)節(jié)風窗后，通風巷道的壓力如圖所示。精品資料（1）調(diào)節(jié)(tiáojié)風窗均壓123A4精品資料（2）局部(júbù)通風機均壓有時為提高風路的壓力，需在風路上安設(shè)帶風門的風機（即輔助通風機），利用(lìyòng)風機產(chǎn)生的增風作用，改變風路上的壓力分布，達到均壓的目的。下圖為局部通風機調(diào)壓原理精品資料（3）調(diào)節(jié)風窗與局部(júbù)通風機聯(lián)合均壓工作面采空區(qū)內(nèi)部的漏風通道有時是比較復雜的，當相鄰為采空區(qū)是，還有外部漏風，這些最后都要經(jīng)過經(jīng)回采工作面上隅角排出。因此(yīncǐ)采空區(qū)的自燃征兆往往是從上隅角表現(xiàn)出來的。調(diào)節(jié)風門與扇風機聯(lián)合均壓常常采用工作面進風巷安設(shè)扇風機而回風巷安設(shè)調(diào)節(jié)風門的聯(lián)合均壓措施。精品資料2、閉區(qū)均壓閉區(qū)均壓就是對已經(jīng)封閉的區(qū)域進行均壓，它一方面可以防止封閉區(qū)中的煤炭自燃，又可加速封閉火區(qū)的熄滅速度(sùdù)。常用的閉區(qū)均壓主要技術(shù)措施有：并聯(lián)風路與調(diào)節(jié)風門聯(lián)合均壓調(diào)壓風機與調(diào)節(jié)風門聯(lián)合均壓連通管均壓精品資料并聯(lián)風路與調(diào)節(jié)(tiáojié)風門聯(lián)合均壓精品資料（2）調(diào)壓風機(fēnɡjī)與調(diào)節(jié)風門聯(lián)合均壓精品資料（3）連通管均壓精品資料四、預防性灌漿(guàng〃jiāng)精品資料預防性灌漿(guàng〃jiāng)方法預防性灌漿按與回采(huícǎi)的關(guān)系分采前預灌、隨采隨灌和采后封閉灌漿三種。采前預灌是在工作面尚未回采(huícǎi)前對其上部的采空區(qū)進行灌漿。這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自燃、特厚煤層。采后注漿是采空區(qū)封閉后，利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內(nèi)注漿。隨采隨灌則是隨著采煤工作面推進的同時向有發(fā)火危險的采空區(qū)灌漿，這是預防性灌漿采用的主要方法。隨采隨灌分為鉆孔灌漿、埋管灌漿和灑漿三種方式。精品資料（1）鉆孔(zuànkǒnɡ)灌漿從底板或鉆窩打鉆注漿精品資料（2）埋管注漿精品資料（3）工作面灑漿或插管灌漿(guàng〃jiāng)從回風巷灌漿管上接出一段漿管，沿傾斜方向向采空區(qū)均勻(jūnyún)地灑一層泥漿。灑漿量要充分，使采空區(qū)新冒落的矸石能均勻(jūnyún)地為泥漿包圍。灑漿通常作為埋管灌漿的一種補充措施，使整個采空區(qū)特別是下半段也能灌到足夠的泥漿。對綜采工作面常采用插管灌漿的方式，即注漿主管路沿工作面傾斜鋪設(shè)在支架的前連桿上，每隔20m左右預留一個三通接頭，并分裝分支軟管和插管。將插管插入支架掩護梁后面的跨落巖石。精品資料五、阻化劑阻化劑也稱阻氧劑。將其溶液噴灑在采空區(qū)的煤壁或者煤塊上，具有阻止煤的氧化和防止煤的自燃的作用，因此稱為(chēnɡwéi)阻化劑。阻化劑包括如氯化鈣（CaCl2）、氯化鈉（NaCl）、氯化鎂（MgCl2）、水玻璃(Na2SiO3)等無機鹽類化合物。精品資料五、阻化劑該項防滅火技術(shù)是在60年代初發(fā)展起來的，在國外和國內(nèi)的一些礦井都進行了應用，取得了很好的效果。它是進行煤礦防滅火的一個重要手段之一。阻化劑防火由于技術(shù)工藝系統(tǒng)簡單，設(shè)備少，成本低，防火效果好等優(yōu)點，在一些礦區(qū)(kuànɡqū)得到了廣泛應用。精品資料六、惰性氣體(duòxìngqìtǐ)可以被用作礦井防滅火(mièhuǒ)的惰性氣體主要有CO2燃燒惰性氣體氮氣精品資料1、二氧化碳(èryǎnghuàtàn)二氧化碳的密度相對于空氣是1.52，利用其密度大的特點可用來對付礦井中發(fā)生在位置較低處的火災；但是，二氧化碳對控制水平和上行巷道或工作面的火災效果就較差。二氧化碳作為惰性氣體防滅火存在以下不足：二氧化碳易溶于水，因此在潮濕的環(huán)境下要損失(sǔnshī)部分氣態(tài)二氧化碳。二氧化碳比較容易吸附在煤體和燒焦的煤炭上，甚至比瓦斯的吸附性更強。當二氧化碳與燃燒成白熾的碳化物的表面相接觸時，二氧化碳就生成一氧化碳。二氧化碳的使用成本一般高于氮氣。精品資料2、燃燒(ránshāo)惰性氣體將火區(qū)封閉后，火區(qū)內(nèi)的氧氣將被消耗而成為煙氣。煙氣的主要成分是二氧化碳、氮氣和水蒸氣，這樣的混合氣體可看作是窒息(zhìxī)火區(qū)的惰性氣體，會使火區(qū)惰化，使火勢熄滅。但是，這樣的混合氣體可能含大量的可燃性氣體，如果有新鮮空氣進入的話，就可能發(fā)生爆炸。直接利用火災氣體滅火，因?qū)嶋H使用困難，很少采用；但可采用燃油燃燒的惰氣滅火。精品資料2、燃燒(ránshāo)惰性氣體目前(mùqián)，國內(nèi)外礦山救護隊一般裝備有用燃油燃燒的惰氣發(fā)生裝置。惰氣發(fā)生裝置的特點是產(chǎn)生的惰氣量大，如燃燒煤油的噴氣式發(fā)動機，當燃燒速率為0.7kg/s時，會產(chǎn)生30m3/s的惰性煙氣，發(fā)動機在產(chǎn)生大量煙氣的同時，還會產(chǎn)生大約30MW的電力，可以作其它用途。為使惰氣裝置滅火性能更優(yōu)，需用水對煙氣進行冷卻處理，經(jīng)冷卻的濕式惰氣注入火區(qū)，可快速控制火勢、窒息火區(qū)。精品資料3、氮氣(dànqì)氮氣(http://homen.vsb.cz).捷克于1949年在Doubrava礦井最早使用氮氣滅火。另外，如英國、德國、法國、前蘇聯(lián)、保加利亞、印度、波蘭等國也較早使用了氮氣。在常溫常壓下，氮分子結(jié)構(gòu)與化學性質(zhì)非常穩(wěn)定(wěndìng)，很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學反應，它是一種良好的滅火用惰性氣體。理論與實踐表明，當氧含量降低到5~10％時，可抑制煤的氧化自燃，而氧含量降低到3％以下時，則可以使煤炭燃燒熄滅并阻止其復燃。氮氣防滅火技術(shù)以氮氣其特有的物理性質(zhì)，豐富的氮氣資源，簡單的注氮工藝，使其成為自燃礦井不可或缺的防滅火技術(shù)。精品資料現(xiàn)場(xiànchǎng)應用截至2004年7月31日，制氮裝置已累計向采空區(qū)注氮300萬m3（地面鉆孔(zuànkǒnɡ)的注氮量，不包括井下密閉的）采空區(qū)的氧含量持續(xù)低于5％。鉆孔編號注漿量/m3精品資料南四JXZD-700型制氮機南二DM-600型制氮機制氮機組精品資料（1）氮氣(dànqì)防滅火的優(yōu)缺點氮氣防滅火(mièhuǒ)有以下優(yōu)點：①注入氮氣可使防治區(qū)域缺氧惰化，迅速滅火(mièhuǒ)，并能為搶險救災工作提供較安全可靠的環(huán)境。②可使防治區(qū)域呈正壓，防止或杜絕新鮮空氣流入，以保持防治區(qū)域的氮氣惰化度。③具有降溫作用。氮氣在管路中帶壓輸送，在注氮口氮氣膨脹吸熱，可部分地吸收煤炭氧化生成的熱量。④氮氣比重和空氣相近，易于和空氣混合，氮分子能滲入采空區(qū)的所有地點，擴散半徑大，惰化覆蓋面廣。⑤注氮不污染防治區(qū)，無腐蝕或不損壞綜采設(shè)備。精品資料（1）氮氣(dànqì)防滅火的優(yōu)缺點注氮防滅火有以下缺點：①氮氣(dànqì)在防治區(qū)滯留的時間不是太長，特別是存在漏風通道的情況下，氮氣(dànqì)易遺失，不能像泥漿那樣長期起到防滅火作用。②注氮能迅速遏制火災，但滅火降溫困難，使火區(qū)完全熄滅時間相當長。因此，注氮滅火的同時，要輔助其它滅火措施，處理殘火，以防復燃。③氮氣(dànqì)本身雖無毒，但具有窒息性，對人體有害。井下作業(yè)場所所需氧含量下限值為19％，所以有氮氣(dànqì)泄漏的工作地點的氧含量不得低于19％。精品資料（2）氮氣(dànqì)的制取氮氣是空氣中的主要成分，因此空氣為氮氣的制取提供了取之不盡、用之不竭的來源。礦井防滅火工作中所用的氮氣，都是通過對空氣中的氣體成分進行分離而制取的。以往，它是制氧過程中的一種副產(chǎn)品，現(xiàn)在成為了主要生產(chǎn)目標(mùbiāo)。對空氣進行分離而制取氮、氧的基本方法有深冷空分、變壓吸附和膜分離方法三種工藝技術(shù)。精品資料（3）注氮工藝(gōngyì)氮氣防滅火技術(shù)的實質(zhì)是向工作面采空區(qū)注入氮氣，使采空區(qū)氧化自燃帶惰化，使空氣中氧氣的體積濃度降至7％以下(yǐxià)；要將陰燃完全熄滅時，氧氣濃度應該低于2％。一般采取沿順槽埋管方式進行注氮防火?？稍诠ぷ髅孢M風順槽外側(cè)巷幫敷設(shè)無縫鋼管，并埋入采空區(qū)內(nèi)。如采空區(qū)埋管兼作灌漿管時，則該埋管分別通過三通與注氮、灌漿管相連，根據(jù)需要，通過埋管注氮或灌漿。精品資料（3）注氮工藝(gōngyì)采空區(qū)埋管管路每隔一定距離預設(shè)氮氣釋放口，其位置應高于煤層底板20~30cm，并采用石塊或木垛加以妥善保護，以免孔口堵塞。為控制注氮地點，提高注氮效果，可采用拉管移動式注氮方式，即采用回柱絞車將埋管向外牽引(qiānyǐn)，埋管移動周期與工作面推進速度保持同步，使注氮孔始終在采空區(qū)氧化自燃帶內(nèi)注入氮氣，據(jù)經(jīng)驗，埋管距工作面17m之內(nèi)，采用回柱絞車能夠牽移動埋管。精品資料（3）注氮工藝(gōngyì)利用惰化火區(qū)的措施進行防滅火是非常有效的，也是很重要的一種防滅火手段，特別是在火災關(guān)鍵時候(shíhou)。但是，當火區(qū)的埋藏得比較深的時候(shíhou)，可以用惰性氣體來控制住火勢，但是很少能夠?qū)⒒饏^(qū)完全冷卻，使火災被徹底熄滅。因此，不恰當?shù)赝Ｖ棺⒌獣够馂目焖侔l(fā)展并擴大范圍。同樣，在對內(nèi)因火區(qū)注惰性氣體時，應該持續(xù)注入惰性氣體直至火區(qū)內(nèi)的氧氣濃度降低到2％以下為止。精品資料七、凝膠膠體是指含分散顆粒的尺寸在1~100nm的水溶液。在適當?shù)臈l件下，溶膠或高分子溶液中的分散顆粒相互聯(lián)結(jié)成為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，水介質(zhì)充滿網(wǎng)絡(luò)之中，體系成為失去流動性的半固體狀態(tài)的膠凍，處于這種狀態(tài)的物質(zhì)稱為凝膠。凝膠介于固體與液體之間的一種特殊(tèshū)狀態(tài)，固體特征（無流動性，有一定的幾何外形，有彈性、強度和屈服值等。但另一方面它又保留某些液體的特點，例如離子的擴散速率在以水為介質(zhì)的凝膠中與水溶液中相差不多。為了封阻煤體中的裂隙或撲滅高位處的火災，凝膠較其它防滅火介質(zhì)具有優(yōu)越性?！猄i—O—Si—O—Si—OH2OOH2OO

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—Si—O—Si—O—Si—精品資料（1）無機(wújī)凝膠無機凝膠主要由基料、促凝劑和水按照一定比例配置成水溶液。成膠的過程是一個吸熱過程。由兩種原料在水中經(jīng)過物理或化學作用形成的膠體，通常把主要成膠原料稱為基料，把促成(cùchéng)基料成膠的材料稱為促凝劑或膠凝劑。精品資料（1）無機(wújī)凝膠在礦井防滅火常用(chánɡyònɡ)的硅凝膠，水玻璃是基料，碳酸氫銨或硫酸氨或鋁酸鈉為促凝劑。無機凝膠存在失水后會干裂、粉化和滅火后的火區(qū)易復燃的不足。防火時，基料8~10%，促凝劑3~5%；滅火時，基料6~8%，促凝劑2~4%?；吓c促凝劑在水溶液中的比例越大，成膠時間越短。當基料為90~100kg/m3時，促凝劑比例為20kg/m3，成膠時間為7~8min；促凝劑比例為3Okg/m3時，成膠時間為3~4min；促凝劑比例為50kg/m3時，成膠時間為25s。精品資料（1）無機(wújī)凝膠促凝劑為碳酸氫氨的凝膠，防滅火性能好，成本低，但碳酸氫銨在低溫下容易分解，具有很大的刺激性氣味——氨味。采用偏鋁酸鈉等其它(qítā)促凝劑，可以避免產(chǎn)生有害刺激性氣體，但是形成的凝膠的防滅火性能和穩(wěn)定性稍差，成本也高一些。精品資料（2）有機(yǒujī)凝膠（高分子凝膠）有機凝膠也稱高分子凝膠。高分子凝膠是指分子量很高（通常為104~106）的高分子化合物的溶液。這種高分子化合物吸水能力很強，與水接觸后，短時間內(nèi)溶脹且凝膠化，最高吸水能力可達自身重量(zhòngliàng)的千倍以上。目前用于礦井的高分子防滅火材料以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉為主要成分。這種膠體材料與水玻璃凝膠相比，使用時僅采用單種材料，使用量小，通常為0.3~0.8%，在井下使用方便，且對井下環(huán)境無污染。這種膠體附著力強，可充分包裹煤炭顆粒，隔絕與氧氣的接觸。高分子凝膠材料的不足在于其成本較高，且吸熱與成膠能力均不如由水玻璃與碳酸氫銨構(gòu)成的銨鹽凝膠。精品資料（3）復合(fùhé)膠體在黃土、粉煤灰或其它原料的泥漿中，將成膠材料按一定比例添加到泥漿中，使泥漿稠化，形成(xíngchéng)漿體凝膠，也稱復合膠體。因復合膠體含有固體介質(zhì)，即使膠體脫水后仍可較好地包裹煤體，可克服一般水凝膠的特點，因而具有更好的防滅火性能。精品資料3、注凝膠工藝(gōngyì)例：雙箱雙泵工藝(gōngyì)系統(tǒng)精品資料4、三相泡沫(pàomò)防滅火新技術(shù)氮氣(dànqì)粉煤灰或黃泥水三相泡沫精品資料三相(sānxiānɡ)泡沫特點可向采空區(qū)高處堆積水漿成為泡沫，可避免漿體的流失粉煤灰或黃泥固體顆粒的分布更為均勻，提高了防滅火的有效性氮氣(dànqì)被封裝在泡沫之中，能較長時間滯留在采空區(qū)中泡沫堆積沒有安全隱患，即不會發(fā)生潰漿精品資料三相泡沫(pàomò)制作流程制漿(zhìjiānɡ)站混合器發(fā)泡器發(fā)泡劑氮氣三相泡沫精品資料實驗(shíyàn)產(chǎn)生的三相泡沫精品