礦井災(zāi)害防治技術(shù)火災(zāi)剖析.ppt

1、第二章 礦井火災(zāi)防治目 錄,第一節(jié) 基本概念和理論概述 第二節(jié) 開采技術(shù)預(yù)防自然發(fā)火 第三節(jié) 通風措施防治自然發(fā)火 第四節(jié) 介質(zhì)法防滅自然發(fā)火 第五節(jié) 礦井火災(zāi)處理 復(fù) 習 題 問 題 思 考,第一節(jié) 基本概念和理論概述主 要 內(nèi) 容,一、礦井火災(zāi)發(fā)生的基本要素 二、礦井火災(zāi)的分類 三、煤炭自然發(fā)火 四、礦井火災(zāi)的危害 五、火風壓 六、礦井火災(zāi)防治的技術(shù)途徑,一、礦井火災(zāi)發(fā)生的基本要素,（1）可燃物。 （2）助燃劑（O2）。 （3）熱源。 火災(zāi)的3個要素必須同時存在，且達到一定的數(shù)量，才能引起礦井火災(zāi)，缺少任何一個要素，礦井火災(zāi)就不可能發(fā)生。,二、礦井火災(zāi)的分類,（1）根據(jù)不同引火熱源，礦井火

2、災(zāi)可分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。 （2）根據(jù)不同發(fā)火地點，礦井火災(zāi)分為井筒火災(zāi)、巷道火災(zāi)、采煤工作面火災(zāi)、煤柱火災(zāi)、采空區(qū)火災(zāi)和硐室火災(zāi)。 （3）根據(jù)不同燃燒物，礦井火災(zāi)可分為機電設(shè)備火災(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)和煤炭自燃火災(zāi)。,三、煤炭自然發(fā)火,1. 煤的氧化自燃過程 其過程如圖2-1-1所示：1）潛伏期；2）自熱期；3）自燃期。在礦井防滅火規(guī)范中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即為自然發(fā)火。,圖2-1-1 煤自燃發(fā)展過程示意圖,1）出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象； 2）由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至70 以上； 3）由于煤炭自熱而分解出CO、C2H4或其它指標氣體，在空氣

3、中的濃度超過預(yù)報指標，并呈逐漸上升趨勢。 2煤炭自燃的條件 從煤的氧化自燃過程可以看出，煤炭自燃必須具備以下三個條件： 1）煤炭具有自燃的傾向性，并呈破碎狀態(tài)堆積存在； 2）連續(xù)的通風供氧維持煤的氧化過程不斷地發(fā)展； 3）煤氧化生成的熱量能大量蓄積，難以及時散失。,3煤的自然發(fā)火期 煤炭自然發(fā)火是一漸變過程，要經(jīng)過潛伏期、自熱期和燃燒期三個階段，因此，具有自燃傾向性的煤層被揭露后，要經(jīng)過一定的時間才會自然發(fā)火。這一時間間隔叫做煤層的自然發(fā)火期，是煤層自燃危險在時間上的量度。自然發(fā)火期愈短的煤層，其自燃危險性愈大。,4影響煤炭自然發(fā)火的因素 煤炭自然發(fā)火是一個復(fù)雜的物理化學過程，影響煤炭自然發(fā)火

4、的因素較多，概括起來主要有如下幾個方面： 1）煤的自燃傾向性 煤的自燃傾向性主要取決于以下幾個方面： 煤的變質(zhì)程度；煤的孔隙率和脆性； 煤巖成分；煤的水分； 煤中硫和其他礦物質(zhì)；煤中的瓦斯含量。,煤的化學成分和碳化程度是影響煤自燃傾向的重要因素。褐煤最易自燃；煙煤、中長焰煤和氣煤較易自燃；無煙煤則很少自燃。碳化程度低、含水分大的煤，水分蒸發(fā)后易自燃；碳化程度高的煤，水分對自燃的影響不明顯。煤成分中的鏡煤、絲煤，吸氧能力強，著火溫度低，煤中含量越多，越易自燃。實驗室鑒定煤的自燃傾向的方法很多，都是模擬煤的氧化過程，以其氧化能力作為判定依據(jù)。,影響煤炭自燃的內(nèi)因 煤的變質(zhì)程度 各種牌號的煤都有發(fā)生

5、自燃的可能，但在褐煤礦井，煤化程度低的一些煤層自燃發(fā)火次數(shù)要多一點。煙煤礦井以開采煤化程度最低的長焰煤和氣煤的自燃危險性較大，貧煤則較少。在煤化程度較高的無煙煤礦井自燃發(fā)火較少見。所以可以認為，煤化程度較高的煤，自燃傾向性越小。但決不能以煤化程度作為判定自燃傾向性大小的唯一標志。因為生產(chǎn)實踐證明，煤化程度相同的煤有的具有自燃特性，有的卻不自燃。,煤的水分煤中的水分是影響其氧化進程的重要因素，在煤的自熱階段，由于水分的生成與蒸發(fā)必然要消耗大量的熱。煤體中外在的水分沒有全部蒸發(fā)之前很難上升到100%，這就是水分大的煤炭難以自燃的原因。但是，煤中的水分又能充填于煤體微小的孔隙中，把氮氣，二氧化碳，甲

6、烷等氣體排除，當干燥以后對煤的吸附起活化作用。水分的催化作用隨煤溫的增高而增大。所以地面煤堆在雨雪之后容易發(fā)生自燃，井下灌漿滅火，疏干之后自燃現(xiàn)象更為嚴重。,煤巖成分煤的巖石化學成分有絲煤、暗煤、亮煤和鏡煤。它們有不同的氧化性，其中絲煤含量越多，自燃傾向性就越強；相反，暗煤含量越多，越不易自燃。 煤的含硫量 同牌號的煤中，含硫礦物越多，越易自燃。,煤的孔隙率和脆性煤炭孔隙率越大，越易自燃。這是因為孔隙率越大，氧氣越易滲入煤體內(nèi)部。變質(zhì)程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。因為煤的脆性大小與該種煤炭是否易于破碎和形成煤粉有關(guān)。完整的煤體一般不會發(fā)生自燃，一旦呈破碎狀態(tài)則使煤的吸氧表面積增大，著火點明

7、顯降低，使其自燃性顯著提高。,煤層瓦斯含量瓦斯通常是以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在于煤體中，這兩種瓦斯是以壓力狀態(tài)存在的，吸附瓦斯在煤體卸壓、溫度上升等客觀條件影響下，可以產(chǎn)生解吸現(xiàn)象，吸附瓦斯轉(zhuǎn)變成游離瓦斯，具有流動性。因此，處于原始狀態(tài)的瓦斯或以壓力狀態(tài)存在的瓦斯對侵入煤體中的空氣具有抑制作用，是防止煤自燃的有利因素。,2）煤層的賦存地質(zhì)條件 煤層越厚與傾角；地質(zhì)構(gòu)造； 煤層埋藏深度； 圍巖的性質(zhì)。,傾角。煤層傾角越大，自燃危險性就越大。因為開采急傾斜煤層時，煤炭回收率低、采區(qū)煤柱易被破壞、采空區(qū)不易封鎖。煤層厚度。煤是不良導(dǎo)體，煤層越厚，越易積聚熱量，所以，厚煤層易發(fā)火。地質(zhì)構(gòu)造。在有地質(zhì)構(gòu)造

8、的地區(qū)，自燃危險性加劇。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，包括斷層，褶皺發(fā)育地帶，巖漿入侵地帶，自燃發(fā)火頻繁。這是由于煤層受張力、擠力、裂隙大量發(fā)生，煤體破碎，吸氧條件好造成的。,開采技術(shù)因素:開拓方式。實踐經(jīng)驗表明，采用石門，巖巷開拓，少切割煤層少留煤柱時，自燃發(fā)火的危險性就降低了。厚煤層開采巖巷進入采區(qū)，便于打鉆注漿，有利于實現(xiàn)預(yù)防性或滅火灌漿。采煤方法。采煤方法對自燃發(fā)火的影響主要表現(xiàn)在煤炭回收率的高低、回采時間的長短上。丟煤越多，丟失的浮煤越集中，工作面的推進速度愈慢愈益發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。通風條件。通風因素的影響主要表現(xiàn)在采空區(qū)，煤柱和煤壁裂隙漏風。漏風就是向這些地點供氧，促進煤的氧化自燃。采空區(qū)面積大，漏

9、風量相當可觀，但風速有限，散熱作用低。,3）開拓系統(tǒng) 4）采煤方法 5）漏風條件（如圖2-1-2）,圖2-1-2 采空區(qū)散熱、自燃、窒息三帶分布示意圖,四、礦井火災(zāi)的危害,礦井火災(zāi)的發(fā)生具有嚴重的危害性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）人員傷亡； （2）礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張； （3）巨大的經(jīng)濟損失； （4）污染環(huán)境。,五、火風壓,圖2-1-3,1.火風壓的計算方法 如圖2-1-3 所示。 2.火風壓的特性 l）火風壓產(chǎn)生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中； 2）火風壓的作用相當于在高溫煙流流過的風路上安設(shè)了一系列輔助通風機； 3）火風壓的作用方向總是向上。,3.風流的紊亂形式 1）旁側(cè)支路風流逆

10、轉(zhuǎn)，如圖2-1-4所示； 2）主干風路煙流逆退，如圖2-1-5所示；,圖2-1-4 旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn),圖2-1-5 主干風路煙流逆退,3）火煙滾退，如圖2-1-6所示。,圖2-1-6 火煙滾退示意圖,六、礦井火災(zāi)防治的技術(shù)途徑,（一）外因火災(zāi)防治的技術(shù)途徑 外因火災(zāi)是由外部火源引起的火災(zāi)。 預(yù)防外因火災(zāi)發(fā)生的技術(shù)途徑有兩個方面： 一是防止火災(zāi)產(chǎn)生； 二是防止已發(fā)生的火災(zāi)事故擴大，以盡量減少火災(zāi)損失。,1預(yù)防外因火災(zāi)產(chǎn)生的措施 1）防止失控的高溫熱源產(chǎn)生和存在； 2）盡量不用或少用可燃材料，不得不用時應(yīng)與潛在熱源保持一定的安全距離； 3）防止產(chǎn)生機電火災(zāi)； 4）防止摩擦引燃： 防止膠帶摩擦起火，

11、膠帶輸送機應(yīng)具有可靠的防打滑、防跑偏、超負荷保護和軸承溫升控制等綜合保護系統(tǒng)； 防止摩擦引燃瓦斯。 5）防止高溫熱源和火花與可燃物相互作用。,2預(yù)防外因火災(zāi)蔓延的措施 其措施有： 在適當?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災(zāi)事故擴大。 每個礦井地面和井下都必須設(shè)立消防材料庫。 每一礦井必須在地面設(shè)置消防水池，在井下設(shè)置消防管路系統(tǒng)。 主要通風機必須具有反風系統(tǒng)或設(shè)備，并保持其狀態(tài)良好。 （二）自然發(fā)火防治的技術(shù)途徑,第二節(jié) 開采技術(shù)預(yù)防自然發(fā)火主 要 內(nèi) 容,一、井下易于自燃的區(qū)域 二、預(yù)防自然發(fā)火的開拓開采技術(shù)措施,一、井下易于自燃的區(qū)域,采空區(qū)；煤柱；巷道頂煤；斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近。,二、開拓開采技術(shù)預(yù)

12、防自然發(fā)火的措施,從防止礦井自然發(fā)火的角度出發(fā)，開拓開采技術(shù)總的要求是：提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)；限制或阻止空氣流入和滲透至疏松煤體，消除自燃的供氧條件；將流向可燃物質(zhì)的漏風，在數(shù)量上限制在不燃風量之下，在時間上限制在自然發(fā)火期以內(nèi)。 為滿足上述要求，通常應(yīng)采取以下技術(shù)措施：,圖2-2-1 上下區(qū)段分采同掘 l工作面運輸巷； 3 聯(lián)絡(luò)巷 2 下區(qū)段工作面回風巷；,1.合理確定開拓方式 1）盡可能采用巖石巷道； 2）分層巷道垂直重疊布置； 3）分采分掘布置區(qū)段巷道，如圖2-2-2；,圖2-2-2 上下區(qū)段分采分掘 1工作面運輸巷掘進頭； 2下區(qū)段工作面回風巷掘進頭,4）推

13、廣無煤柱開采技術(shù)。 在確定開拓方式和采區(qū)巷道布置時，還要考慮通有利于通風系統(tǒng)防火及均壓防滅火等有關(guān)通風系統(tǒng)管理的要求。 2.選擇合理的采煤方法 1）長壁式采煤方法的巷道布置簡單，采出率高，有較大的防火安全性，特別是綜合機械化的長壁工作面，回采速度快、生產(chǎn)集中、單產(chǎn)高，在相同產(chǎn)量的條件下煤壁暴露的時間短、面積小，對于防止自然發(fā)火非常有利。,工作面沿煤層傾斜方向布置，在回采工作面的上方和下方沿走向分別布置回風平巷和運輸平巷，構(gòu)成回采工作面和采區(qū)巷道之間的通風、運輸和行人的通道，并沿煤層走向方向從采區(qū)邊界向采區(qū)上山（或下山）方向回采。,回采工藝與走向長壁采煤法基本相似，不同點是回采工作面沿走向布置，

14、沿傾向推進。即在井田范圍內(nèi)，沿煤層走向布置主水平大巷，在大巷兩側(cè)沿傾斜向上山或下山方向掘進工作面的運輸斜巷和回風斜巷，掘至采區(qū)邊界后，掘進開切眼使兩斜巷連通。在開切眼和巷道內(nèi)安裝設(shè)備，沿煤層傾斜方向，用仰斜或俯斜方式采煤。用本法開采單一,薄層及中厚煤層，巷道布置十分簡單。回采工作面有成對布置的，也有按單一工作面布置的。每個工作面長 150200m或更長。工作面沿傾斜的推進長度即運輸斜巷和回風斜巷長度,可達10001500m。在運輸斜巷中鋪設(shè)可伸縮帶式輸送機，回風斜巷中鋪設(shè)軌道，用無極繩絞車或單軌吊車運送設(shè)備和材料。,煤層(或巖層)層面與水平面相交的線叫走向線，走向線的延伸方向叫走向。煤層層面上

15、與走向垂直的線叫傾斜線，沿傾斜線由高向低處指引的方向，稱為傾向。煤層層面與水平面之間的夾角叫煤層的傾角，傾角以度為單位。,2）在合理的采煤方法中也應(yīng)包括合理的頂板管理方法； 3）選擇先進的回采工藝和合理的工藝參數(shù)，以便盡可能提高回采率，加快回采進度； 4）合理確定近距離相鄰煤層（下煤層頂板冒落高度大于層間距）和厚煤層分層同采時兩工作面之間的錯距，防止上、下采空區(qū)之間連通； 5）選擇合理的開采順序。,第三節(jié) 通風措施防治自然發(fā)火主 要 內(nèi) 容,一、選擇合理的通風系統(tǒng) 二、增阻減少漏風防滅火 三、均壓減少漏風防滅火,一、選擇合理的通風系統(tǒng),1）選擇合理的通風系統(tǒng)（見圖2-3-1 ）,圖2-3-1

16、通風的系統(tǒng)選擇 (a) 前進式；(b) 后退式,2）實行分區(qū)通風 3）選擇合理的采區(qū)和工作面通風系統(tǒng) 若采空區(qū)漏風較為嚴重工作面，工作面較短時可采用后退式U型通風系統(tǒng)（圖2-3-2），工作面較長時可采用后退式W型通風系統(tǒng)（圖2-3-3）。,二、增阻減少漏風防滅火,圖2-3-4,1.合理確定通風構(gòu)筑物的位置 例如，圖2-3-4的巷道AB間煤柱內(nèi)有裂隙ced，構(gòu)成漏風通路。,2.堵漏措施 1）沿空巷道掛簾布； 2）利用飛灰充填帶隔絕采空區(qū)； 3）利用水砂充填帶隔絕采空區(qū)； 4）噴涂空氣泡沫防止漏風； 5）凝膠堵塞漏風。,（1）風窗上風側(cè)風流壓能增加，下風側(cè)風流壓能降低；A 點風流壓能增加，B 點風

17、流壓能降低，其增加和降低的幅度取決于風窗的阻力和該分支在網(wǎng)路中所處的地位； （2）因風量減小，風窗前后風路上的壓力坡度線變緩。,圖2-3-5 調(diào)節(jié)風窗調(diào)壓的原理,（一）不同調(diào)壓設(shè)施局部調(diào)壓的原理 1.調(diào)節(jié)風窗調(diào)壓的原理 如圖2-3-5 (a)所示，對比兩者可見：,三、均壓減少漏風防滅火,2.風機調(diào)壓的原理,圖2-3-6 風機調(diào)壓的原理,3.風窗風機聯(lián)合調(diào)壓的原理 1）風窗風機增壓調(diào)節(jié)。所謂增壓調(diào)節(jié)是指使兩調(diào)壓裝置中間的風路上風流的壓能增加。為此，風機安裝在風窗的上風側(cè)。圖2-3-7 (a)、（b）分別表示風量不變和風量減少時壓力分布變化特點。 2）風窗風機聯(lián)合降壓調(diào)節(jié)。做降壓調(diào)節(jié)時，風窗安裝在

18、上風側(cè)，風機安裝在下風側(cè)。調(diào)壓前后壓能變化規(guī)律可根據(jù)上圖分析做類似分析。,圖2-3-7 風窗一風機聯(lián)合增壓調(diào)節(jié),(二)均壓防滅火的方法 1.開區(qū)均壓 1）并聯(lián)漏風的開區(qū)均壓 如圖2-3-8。,圖2-3-8 采空區(qū)并聯(lián)漏風,（1）當自燃高溫火點處于如圖2-1-2所示的自燃帶中后部（靠近窒息帶）時，則可用降低漏風壓差（工作面通風阻力）的方法，減小漏風帶寬度，使窒息帶覆蓋高溫點。其措施有： 在工作面進風或回風中安設(shè)調(diào)節(jié)風窗，或稍稍啟開與工作面并聯(lián)風路中的風門d 。 在工作面下端設(shè)風障或掛風簾（如圖2-3-9）。這種方法對于減少采空區(qū)的瓦斯涌出也是有利的。,圖2-3-9 工作面下端掛設(shè)風簾后三帶分布,

19、（2）高溫點位于自燃帶的前部（靠近散熱帶附近）時，采用減小風量的方法不能使其被窒息帶覆蓋時，一般也可采用在工作面下端掛風簾的方法來減小火源所在區(qū)域內(nèi)的漏風，同時加快工作面的推進速度，使窒息帶快速覆蓋高溫點。 （3）如果高溫點位置不好判斷時，可以在工作面進風或回風中安設(shè)調(diào)節(jié)風窗，或稍稍啟開與工作面并聯(lián)風路中的風門。,2）角聯(lián)漏風的調(diào)壓 采空區(qū)內(nèi)除存在并聯(lián)漏風外，還有部分漏風與其他風巷或工作面發(fā)生聯(lián)系，這種漏風叫角聯(lián)漏風。如圖2-3-10（a）所示。,圖2-3-10 采空區(qū)角聯(lián)漏風,3）復(fù)雜漏風,圖2-3-10 采空區(qū)復(fù)雜漏風,圖2-3-10為從不明區(qū)域漏入, 消除這類漏風，抑制采空區(qū)遺煤自燃，通

20、常的做法是在回風巷安設(shè)調(diào)節(jié)風門，提高工作面空氣的絕對壓力，為了不減少工作面的供風量，可在工作面進風巷安設(shè)風機。,圖2-3-11 調(diào)壓風窗對火區(qū)影響示意圖,2.閉區(qū)均壓 1）風門、風窗調(diào)節(jié)法 如圖2-3-11 ，在并聯(lián)網(wǎng)路中一個分支有火區(qū)存在，可以在如圖2-3-11a 所示的1-2 分支上或如圖2-3-11b 所示的3-4 分支上安設(shè)調(diào)壓風窗來減少火區(qū)兩側(cè)的壓差。,2）風筒風機調(diào)節(jié)法 如圖2-3-12所示,圖2-3-12 風筒風機調(diào)節(jié)法示意圖,3）調(diào)壓氣室均壓 （1）連通管調(diào)壓氣室（圖2-3-13）,圖2-3-13 連通管調(diào)壓氣室示意圖 1 一調(diào)壓管；2 一輔助密閉； 3 一密閉；4 一壓差計,

21、（2）風機調(diào)壓氣室（圖2-3-14）,圖2-3-14 風機調(diào)壓氣室示意圖 1 一風機；2 一氣室密閉； 3 一永久密閉；4 一壓差計,第四節(jié) 介質(zhì)法防滅自然發(fā)火主 要 內(nèi) 容,一、 灌漿防滅火 二、 凝膠防滅火 三、 阻化劑防滅火 四、 惰氣防滅火 五、 泡沫防滅火,一、灌漿防滅火,灌漿就是把粘土、粉碎的頁巖、電廠飛灰等固體材料與水混合、攪拌，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路注入或噴灑在采空區(qū)內(nèi)，達到防火和滅火的目的。 （一）灌漿防滅火的機理 （1）泥漿中的沉淀物將碎煤包裹起來，隔絕或減小煤與空氣的接觸和反應(yīng)面； （2）漿水浸潤煤體，增加煤的外在水分，吸熱冷卻煤巖，減緩其氧化進程； （3）沉

22、淀物充填于浮煤和冒落的巖石縫隙之間，堵塞漏風通道，減少漏風。 灌漿防火的實質(zhì)是抑制煤在低溫時的氧化速度，延長自然發(fā)火期。,（二）灌漿系統(tǒng) 灌漿系統(tǒng)由制漿設(shè)備、輸漿管道和灌漿鉆孔三部分組成。 1漿液的制備 1）漿材的選取 漿材必須滿足下述基本要求： (1)不含或少含可燃和自燃物質(zhì)；(2)不含催化物質(zhì)；(3)粒度一般不大于2 mm ，而且細小顆粒應(yīng)占大部分，粒度小于1 mm 的細小顆粒所占比例要達到75；(4)易于加水制成泥漿，易于脫水，同時還具有一定的穩(wěn)定性；(5)收縮量盡可能小，含砂量也不超過30。 2）漿液的制備工藝 泥漿的制備由攪拌機完成，按攪拌機的運動方式可分為固定式和行走式兩種。,2漿

23、液的輸送 1）輸漿壓力與輸漿倍線。 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行輸送，叫靜壓輸送；當靜壓不能滿足要求時應(yīng)采用加壓輸送。前者使用較多。輸漿倍線表示輸漿管路阻力與壓力之間關(guān)系，用N 表示。,式中， L漿液自地面管路的入口至灌漿區(qū)管路的出口管線總長度，m ； H漿液入出口之間的高差，m ； h泥漿泵的壓力，m 。 倍線一般控制在38 之間，過大時，應(yīng)加壓；過小時，容易發(fā)生裂管跑漿事故，可在適當?shù)奈恢冒惭b閘閥進行增阻。,2）灌漿管道的選擇。 當管道中漿液恰好處于無沉積的懸浮狀態(tài)時的流速稱為臨界流速（Vc），也叫不淤流速。在這個流速下輸送漿液，

24、既能保證不淤積、不堵管，而且消耗的能量又最小。因此，臨界流速是一重要參數(shù)。與臨界流速對應(yīng)的管徑叫臨界管徑dc，兩者的關(guān)系為：,（2-4-3）,（3）灌漿鉆孔,（三）灌漿防火方法 按與回采的關(guān)系分，預(yù)防性灌漿有：采前預(yù)灌、隨采隨灌、采后封閉灌漿等三種。,1.采前預(yù)灌 所謂采前預(yù)灌是指在工作面回采前對其上部的采空區(qū)進行灌漿。,2.隨采隨灌 1）鉆孔灌漿 如圖2-4-2所示。,圖2-4-2 鉆孔灌漿示意圖 1底板消火道； 2回風道； 3鉆孔； 4工作面進風巷,2）小巷鉆孔灌漿（圖2-4-3）,圖2-4-3 小巷道鉆孔灌漿示意圖 1底板消火道；2鉆窩巷道；3鉆孔； 4回風道； 5工作面進風巷,3）埋管

25、灌漿 放頂前沿回風巷道在采空區(qū)預(yù)先鋪好灌漿管，放頂后立即進行灌漿。隨著工作面的推進，按放頂步距用回柱絞車逐漸向外牽引灌漿管，牽引一定距離灌一次漿。 4）灑漿 是從灌漿管接出一段膠管，沿工作面方向向采空區(qū)均勻地灑漿。,5）綜采工作面插管灌漿（圖2-4-4）,圖2-4-4 綜放面插管灌漿,3. 采后灌漿 （四）預(yù)防性灌漿注意事項 有的礦井在灌漿區(qū)采掘時曾發(fā)生過潰漿事故，造成嚴重損失。為了防止這類事故發(fā)生，灌漿時應(yīng)注意下列事項： （1）經(jīng)常觀察水情； （2）灌漿后應(yīng)再灌幾分鐘清水，清洗管道，以免泥漿在管道內(nèi)沉淀； （3）在灌漿區(qū)下部巷道中必須設(shè)置濾漿密閉，將灌漿區(qū)和工作區(qū)隔開，而且要求濾漿密閉有一定

26、的強度，防止崩漿事故發(fā)生； （4）在煤層淺部灌漿時，要及時填塞地表塌陷坑及鉆孔，防止地表水流入井下。 （5）在灌漿區(qū)下部進行采掘前，必須對灌漿區(qū)進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有積水，必須打鉆放水后，才能進行采掘工作。,二、凝膠防滅火,凝膠防滅火技術(shù)是20 世紀90 年代在我國廣泛應(yīng)用的新型防滅火技術(shù)。多用于井下局部煤體高溫或發(fā)火的防滅火處理，由于其工藝簡單，操作方便，防滅火效果較好，在有自燃危險煤層的礦區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。 （一）凝膠防滅火的作用機理,（1）吸熱降溫作用；（2）堵漏風作用； （3）保水作用：凝膠的含水量大于90%，硅酸所形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能有效地阻止水的流失。在井下潮濕封閉條件下，凝膠一個月

27、的體積收縮率小于20% ，一定時期內(nèi)能有效地起著堵漏風作用；（4）阻化作用凝膠無論其原料還是最終產(chǎn)物都對煤體具有阻化作用，尤其是成膠后能覆蓋于煤體表面，阻止其氧化； （5）成膠材料來源廣泛，成本低廉，壓注工藝簡單，操作方便。,（二）凝膠防滅火工藝 1雙箱雙泵工藝 （圖2-4-5）,圖2-4-5 凝膠防滅火雙箱雙泵工藝原理示意圖,2雙箱單泵工藝（圖2-4-6）,圖2-4-6 凝膠防滅火雙箱單泵工藝原理示意圖,凝膠注漿設(shè)備目前已經(jīng)有系列產(chǎn)品出現(xiàn)（圖2-4-7）。,圖2-4-7 井下輕便型移動式注膠工藝流程,（三）凝膠配方存在的問題和改進 1. 配方存在的問題 凝膠防滅火技術(shù)已在我國煤礦得到廣泛應(yīng)用

28、，但在實踐中也暴露出諸多問題：（1）膠形成過程中釋放出氨氣，污染井下空氣，危害工人健康；（2）膠的強度較低，而且呈剛性，一旦被破壞就不能恢復(fù)，因此在壓注完成后，遇礦壓會壓裂，影響堵漏風效果；（3）凝膠成本一般都在60元m3 以上，高于黃泥灌漿、水砂充填等的成本，不適合大面積充填防滅火使用。 2. 改進型配方 針對傳統(tǒng)凝膠存在的諸如膠形成過程中釋放出氨氣、膠的強度較低且呈剛性、凝膠成本較高等問題，近年來改進型配方主要有以下幾種：,三、阻化劑防滅火,（一）阻化防滅火機理 阻化劑只有與水混合成一定濃度的水溶液后才能抑制和起到防火作用，其防滅火機理為： 增加煤在低溫時的化學惰性，使煤炭和氧的親合力降低

29、； 形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面； 充填煤柱內(nèi)部裂隙； 增加煤體的蓄水能力； 水分蒸發(fā)吸熱降溫。 阻化劑防滅火實質(zhì)是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發(fā)火期。,1）無氨味凝膠配方 2）分子結(jié)構(gòu)型膨脹凝膠 3）粉煤灰膠體,注液量的大小與注液控制范圍煤量成正比,其計算公式如下： T=KDV （2-4-4） 式中 T 日注液量，t ; K 噸煤用液量，t/t ; D 實體煤容重，t/m3 ; V 注液控制煤體體積，m3 ;,（三）阻化劑材料和濃度選擇 1.阻化材料選擇。 2.藥液濃度。 （四）阻化防火工藝 1. 壓注阻化劑,2. 汽霧阻化(圖2-4-8),圖2-4-8 采空區(qū)噴送霧狀阻化劑系

30、統(tǒng) 1阻化劑溶液箱；2輸液泵；3自動過濾； 4高壓軟管；5支架；6漏風方向； 7霧化發(fā)生器,噴霧量的大小與采空區(qū)丟煤量成正比。其計算公式如下： T=KADLHS / R （2-4-5） 式中 T 日噴霧量，t ; R 霧化率，% ; K 噸煤用液量，t / t ; D 實體煤容重，t / m3 ; L 工作面長度，m ; H 工作面采高，m ; S 日進尺，m ; A 丟煤率，。 3. 噴灑阻化劑,工藝系統(tǒng)如圖2-4-9所示。,圖2-4-9 噴灑阻化劑工藝系統(tǒng) l-供水管；2-永久溶液池；3-水泵；4-壓力表； 5-鐵管 ；6-閥門；7-膠管；8-噴槍；9-流量計,四、惰氣防滅火,惰氣系指不可

31、燃氣體或窒息性氣體，主要包括氮氣、二氧化碳以及燃料燃燒生成的煙氣等。惰氣防滅火原理：惰氣防滅火就是將惰氣注入已封閉的或有自燃危險的區(qū)域，降低其氧的濃度，從而使火區(qū)因氧含量不足而熄滅。 （一）氮氣防滅火技術(shù) 1. 氮氣防滅火機理與惰化指標 1）氮氣防滅火機理 （l）采空區(qū)內(nèi)注入大量高濃度的氮氣后，氧氣濃度相對減小，氮氣部分地替代氧氣而進入到煤體裂隙表面； （2）采空區(qū)注入氮氣后，提高了氣體靜壓，降低了漏入采空區(qū)的風量，減少了空氣與煤炭直接接觸的機會； （3）氮氣在流經(jīng)煤體時，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； （4）采空區(qū)內(nèi)的可燃、可爆性氣體與氮氣混合后，隨著惰性

32、氣體濃度的增加，爆炸范圍逐漸縮小（即下限升高、上限下降）。,3. 注氮防滅火工藝 注氮方式從空間上分為開放式注氮和封閉式注氮；從時間上分為連續(xù)性注氮和間斷性注氮。 1）開放式注氮 當自然發(fā)火危險主要來自回采工作面的后部采空區(qū)時，應(yīng)該采取向本工作面后部采空區(qū)注入氮氣的防火方法。具體方式有2種： （1）埋管注氮,2 ）注氮防滅火惰化指標 （1）采空區(qū)惰化氧濃度指標不大于煤自燃臨界氧濃度，一般氧含量應(yīng)小于7%10%； （2）惰化滅火氧濃度指標不大于3%； （3）惰化抑制瓦斯爆炸氧濃度指標小于12 %。,（2）拖管注氮。 無論是埋管注氮還是拖管注氮，注氮管的埋設(shè)及氮氣釋放口的設(shè)置應(yīng)符合如下要求：,A.

33、對采用U 型通風方式的采煤工作面，應(yīng)將注氮管鋪設(shè)在進風順槽中，注氮釋放口設(shè)在采空區(qū)中，如圖2-4-10所示。,圖2-4-10 注氮管埋設(shè)及釋放口位置,B.氮氣釋放口應(yīng)高于底板，以90彎拐向采空區(qū)，與工作面保持平行，并用石塊或木垛等加以保護； C.氮氣釋放口之間的距離，應(yīng)根據(jù)采空區(qū)“三帶”寬度、注氮方式和注氮強度、氮氣有效擴散半徑、工作面通風量、氮氣泄漏量、自然發(fā)火期、工作面推進度以及采空區(qū)冒落情況等因素綜合確定； D.注氮管一般采用單管，管道中設(shè)置三通，從三通上接出短管進行注氮。,2 ） 封閉式注氮 （1）旁路注氮；（2）鉆孔注氮；（3）插管注氮；（4）墻內(nèi)注氮。,4. 防止采空區(qū)氮氣泄漏的措

34、施 1）直接堵漏措施。 2） 均壓措施。 5. 日常管理應(yīng)注意的事項 1）注氮量的多少，應(yīng)根據(jù)采空區(qū)中的氣體成分來確定； 2）合理設(shè)置監(jiān)測傳感器，加強對采空區(qū)、工作面和回風槽中02 、N2和CO 的監(jiān)測； 3）注入氮氣的純度不得低于97%；,4）注意檢查工作面及回風順槽風流中的瓦斯涌出情況； 5）第一次向采空區(qū)注氮，或停止注氮后再次注氮時，應(yīng)先排出注氮管內(nèi)的空氣，避免將空氣注入采空區(qū)中； 6）在注氮過程中，工作場所的氧濃度不得低于18.5% 。,6. 處理好抽放瓦斯與注氮的關(guān)系 對于開采高瓦斯、易自然發(fā)火煤層的礦井，當采空區(qū)同時要采取這兩種措施時，它們之間存在著相互矛盾，需要處理好兩者之間的關(guān)

35、系。 采空區(qū)瓦斯抽放破壞了瓦斯的游離狀態(tài)與吸附狀態(tài)的動態(tài)平衡，使一部分吸附狀態(tài)的瓦斯按一定的衰減速度不斷地被解吸，當抽放到一定程度后，將有部分氣體進入采空區(qū)，來補充采空區(qū)被抽走的那部分瓦斯。,應(yīng)用泡沫充填劑是礦井充填堵漏風防滅火的主要技術(shù)手段之一。 泡沫是不溶性氣體分散在液體或熔融固體中所形成的分散物系。二相空氣泡沫、二相惰氣泡沫、聚氨酯泡沫、脲醛泡沫、水泥泡沫等在煤礦防滅火中雖已得到應(yīng)用，但由于二相泡沫穩(wěn)定性差，聚氨酯泡沫、脲醛泡沫、水泥泡沫成本高，對人體健康有害，應(yīng)用受到限制。,五、泡沫防滅火,（二）濕式惰氣滅火 濕式惰氣是燃料油與一定比例的空氣混合在惰氣發(fā)生裝置（機）內(nèi)經(jīng)充分燃燒后產(chǎn)生的

36、煙氣，主要成分為N2、CO2、CO、H2O蒸汽、O2，其中O2含量一般不超過2% 。,（一）無機固體三相泡沫的形成機理 無機固體三相泡沫由氣源、泡沫液、無機固體粉末組成，其形成過程極為復(fù)雜。無機固體干粉包括：固體廢棄物（粉煤灰、矸石粉等）、起固結(jié)作用的水泥及添加劑等惰性粉料。 （二）無機固體三相泡沫的特點 同國內(nèi)外目前正在使用的有關(guān)堵漏防滅火材料性能比較，無機固體三相泡沫具有如下特點： （1）堵漏風效果好，防滅火效果明顯，適用于煤礦井下各種堵漏風的防滅火；,（2）防火泡沫流動性好，堵漏風充填可靠，滅火泡沫膠凝早，強度增長快，強度高，適宜巷道空洞直接堆積垛起，可快速熄滅高頂火災(zāi)； （3）成本降低

37、50 以上； （4）材料易取，尤其是利用粉煤灰可改善電廠環(huán)境降低除灰成本； （5）安全性、環(huán)保性好。 （三）無機固體三相泡沫物理性能調(diào)控 井下不同地點對無機固體三相泡沫物理性能的要求不同。,（四）無機固體三相泡沫的充填工藝 1. 高冒頂充填作業(yè)工藝（圖2-4-11）,圖2-4-11 高冒頂空洞充填示意圖,2. 沿空側(cè)空洞充填作業(yè)工藝（圖2-4-12）,圖2-4-12 沿空側(cè)空洞充填示意圖,1）充填時沿中心位置的預(yù)埋管依次向四周充填，每個位置每次充填一定時間，如此循環(huán)可使泡沫有效初凝和增長強度，有利于泡沫的穩(wěn)定； 2）如此循環(huán)作業(yè)直至下一個鋼管排出泡沫時，說明此位置已被充填至空洞頂。,第五節(jié) 礦

38、井火災(zāi)處理主 要 內(nèi) 容,一、發(fā)生礦井火災(zāi)時應(yīng)采取的措施 二、風流控制 三、礦井滅火方法 四、高瓦斯礦井處理火災(zāi)時的注意事項 五、火區(qū)的管理與啟封,一、發(fā)生礦井火災(zāi)時應(yīng)采取的措施,礦井發(fā)生火災(zāi)時，每個人都必須嚴守紀律、服從命令，決不能驚慌失措，擅自行動。 （一）撤出及救護災(zāi)區(qū)人員 煤礦井下發(fā)生火災(zāi)時，礦領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)人員的首要任務(wù)是保護井下人員的安全，應(yīng)迅速從危險區(qū)撤出與救災(zāi)無關(guān)的人員，同時采取一定的通風措施防止風流逆轉(zhuǎn)。 （二）偵察火區(qū) 火災(zāi)發(fā)生后，應(yīng)立即派出礦山救護隊和輔助救護隊人員偵察火區(qū)。首先偵察是否有遇難人員，弄清火源的地點，火災(zāi)的性質(zhì)及火災(zāi)的范圍。為采取有效的滅火措施提供依據(jù)。同時，切

39、斷火區(qū)電源，派專人量風測氣，觀察頂板動態(tài)，注意風流的變化，防止事故擴大。,二、風流控制,災(zāi)變時期通風調(diào)度決策正確與否對救災(zāi)工作的成敗極為重要。 1風流紊亂的原因、規(guī)律及其防治 1）上行風路產(chǎn)生火風壓 發(fā)生風流逆轉(zhuǎn)的原因主要是： 因火風壓的作用使高溫煙流流經(jīng)巷道各點的壓能增大； 因巷道冒頂?shù)仍蛟斐苫鹪聪嘛L側(cè)風阻增大，導(dǎo)致主干風路火源上風側(cè)風量減小，沿程各節(jié)點壓能降低。 為了防止旁側(cè)風路風流逆轉(zhuǎn)，主要措施有： 降低火風壓； 保持主要通風機正常運轉(zhuǎn)； 采用打開風門、增加排煙通路等措施減小排煙路線上的風阻。,防止逆退措施是：減小主干風路排煙區(qū)段的風阻；在火源的下風側(cè)使煙流短路排至總回風（如圖2-5-

40、1），以增加風速（圖2-5-2）。,圖2-5-1 擋風墻,圖2-5-2 風障,2）下行風路產(chǎn)生火風壓,3）風流逆退的原因、規(guī)律及其防治,2.火災(zāi)時常用的幾種通風制度 1）維持正常通風，穩(wěn)定風流 這一制度的適用條件是： 火源位于采區(qū)內(nèi)部，煙流已彌蔓較大范圍，井下人員分布范圍大；通風網(wǎng)路復(fù)雜的高瓦斯礦井； 火源位于獨頭掘進巷道內(nèi)，不能停運局部通風機； 火源位于采區(qū)或礦井主要回風巷，維持原風向有利于火煙迅速排出； 減少向火源供風抑制火勢發(fā)展。 2）停風機 在以下情況下可考慮： 火源位于進風井口或進風井筒，不能進行反風； 獨頭掘進面發(fā)火已有較長的時間，瓦斯?jié)舛纫殉^爆炸上限，這時不能再送風； 主通風機

41、已成為通風阻力時。,3）反風 按范圍分，有全礦井反風、區(qū)域反風和局部反風三種。 （1）全礦反風：通過主通風機及其附屬設(shè)施實現(xiàn)； （2）區(qū)域性反風：在多進、多回的礦井中某一通風系統(tǒng)的進風大巷中發(fā)火時，調(diào)節(jié)一個或幾個主通風機的反風設(shè)施，實現(xiàn)礦井部分地區(qū)風流反向的反風方式，稱為區(qū)域性反風； （3）局部反風：當采區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，主要通風機保持正常運行，調(diào)整采區(qū)內(nèi)預(yù)設(shè)的風門開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)采區(qū)內(nèi)部局部風流反向，這種反風方式稱為局部反風。 4）風流短路,三、消滅礦井火災(zāi)的方法,（一）直接滅火法 由于發(fā)火地點和發(fā)火特征的差異，內(nèi)因火災(zāi)與外因火災(zāi)在直接滅火時方法有所不同。內(nèi)因火災(zāi)介質(zhì)法直接滅火的有關(guān)技術(shù)上一節(jié)已

42、經(jīng)介紹，下面重點介紹外因火災(zāi)的直接滅火技術(shù)。 1.用水滅火 用水滅火，簡單易行，經(jīng)濟有效。 1）水的滅火作用 2）用水滅火的注意事項 供水量要充足；確保正常通風；當火勢旺時，應(yīng)先將水流射向火源外圍； 水能導(dǎo)電； 水比油重，因此水不能撲滅油類火災(zāi)。,1）泡沫滅火器（2-5-3所示）,圖2-5-3 泡沫滅火器 1機身；2 機蓋；3玻璃瓶；4鐵架； 5噴嘴；6堿性藥液；7酸性藥液,2用砂子（或巖粉）滅火 把砂子（或巖粉）直接撒在燃燒物體上能隔絕空氣，將火撲滅。 3用化學滅火器滅火,2）干粉滅火器 目前礦用干粉滅火器是以磷酸銨粉為主藥劑的。,4高倍數(shù)空氣機械泡沫滅火 高倍數(shù)泡沫劑和壓力水混合，在強力氣

43、流的推動下形成高倍數(shù)空氣機械泡沫。其工藝系統(tǒng)如圖2-5-4所示。,圖2-5-4 高倍數(shù)泡沫滅火裝置 1風機；2泡沫發(fā)射器，3潛水泵；4管路； 5泡沫劑；6水桶；7噴嘴，8棉線網(wǎng)； 9水管；10水柱計；11密閉,（二）隔絕滅火法 隔絕滅火法是在直接滅火法無效時采用的滅火方法。 1封閉火區(qū)的原則 封閉火區(qū)的原則是：“密、小、少、快”四字。 2 封閉火區(qū)的方法 封閉火區(qū)的方法分為三種： 1）鎖風封閉火區(qū)；2）通風封閉火區(qū)；3）注惰封閉火區(qū)。 3防火墻的類型 根據(jù)防火墻所起的作用不同，可分為臨時防火墻、永久防火墻及耐爆防火墻等。 1）臨時防火墻 臨時防火墻的作用是暫時遮斷風流，防止火勢發(fā)展，以便采取其

44、他滅火措施。,氣囊快速臨時防火墻，又稱充氣密閉。 石膏防爆防火墻，是以石膏為基料，另加些助凝劑，在噴射機內(nèi)攪拌噴灌成型的一種防火墻。 2）永久防火墻 永久防火墻的作用在于長期嚴密地隔絕火區(qū)、阻止空氣進入。因此要求堅固、密實。 3）耐爆防火墻（圖2-5-5）,圖2-5-5 水砂充填耐爆防火墻 1秫秸簾子；2磚墻，3充填管； 4觀測孔；5注漿管；6 放水管；7返水池,4建立防火墻的順序 火區(qū)封閉后必然會引起其內(nèi)部壓力、風量、氧濃度和瓦斯等可燃氣體濃度變化。防火墻建立的順序目前基本上有兩種：一是先進后回（又稱為先入后排）；二是進回同時。 （三）混合滅火法 混合滅火法就是先用防火墻將火區(qū)封閉，然后再采取其他滅火手段，如灌漿、