【正文】 煤礦火災(zāi)防治 ? 為什么火災(zāi)救災(zāi)難度和危險(xiǎn)性最大 ？ （ 應(yīng)該了解 ） ? 為什么有的火災(zāi)誘發(fā)爆炸 ， 有的卻不會(huì) ？ （ 必須掌握 ） ? 為什么下山火災(zāi)風(fēng)流流向反復(fù)變化 ？ （ 必須掌握 ） ? 如何分析所取氣樣可靠性 ？ （ 應(yīng)該了解 ） ? 如何注意直接滅火的安全保障 ？ （ 必須掌握 ） ? 分析火災(zāi)隱患時(shí)如何排除環(huán)境影響 ？ （ 應(yīng)該了解 ） ? 如何判斷火源位置 ？ （ 應(yīng)該了解 ） ? 如何分析封閉火區(qū)燃燒狀態(tài) ？ （ 應(yīng)該了解 ） ? 為什么掌握計(jì)算機(jī)風(fēng)流模擬技術(shù)比定性分析方法還簡(jiǎn)單 ？ （ 應(yīng)該了解 ） ? 如何進(jìn)行有效的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)勘察分析 ？ （ 應(yīng)該了解 ） 礦井火災(zāi)領(lǐng)域的十大疑問 火災(zāi)的特點(diǎn)及治理難點(diǎn) 一、 火災(zāi)危害 ： 燃燒源高溫（ 1000176。 C以上） 。 高溫有毒煙流（中毒、爆炸） 。 風(fēng)流紊亂、逆轉(zhuǎn)加劇上述危害。 二、火災(zāi)特點(diǎn)： *高溫?zé)熈鞯?長(zhǎng)期、大范圍 影響 — 火災(zāi) *高溫高壓煙流的瞬間大范圍影響 — 爆炸 *高壓氣 固流的瞬間局部范圍影響 — 突出 *高壓液 固流瞬間局部范圍影響 — 水災(zāi) *地壓作用下固體的瞬間局部影響 — 頂板災(zāi)害 ? 礦井火災(zāi)隱患偵知 ? 供氧 — 風(fēng)流狀態(tài) — 風(fēng)壓分布和漏風(fēng) ? 火源 — 電氣、自燃、摩擦、撞擊、爆破等 ? 燃料 — 煤、木材、塑料（了解其燃燒特性） ? 監(jiān)察火災(zāi)隱患 — 預(yù)警 靠風(fēng)流氣體成分的分析 礦井火災(zāi)防治的技術(shù)支持 ? 火災(zāi)事故防治措施檢查 ? 各易著火區(qū)火災(zāi)怎么辦？ ? 火災(zāi)預(yù)防處理計(jì)劃正確性和可操作性 — 技術(shù)保障 反風(fēng)、短路、控風(fēng)、撤退路線及措施實(shí)施順序。 ? 火災(zāi)及時(shí)報(bào)警保障（監(jiān)測(cè)、技術(shù)） ? 直接滅火的器材、供水、人員組織 ? 控風(fēng)設(shè)施的完好 — 風(fēng)門、風(fēng)機(jī) ? 礦井火災(zāi)救災(zāi) ? 火災(zāi)風(fēng)流紊亂現(xiàn)象 — 風(fēng)流模擬及控制 ? 直接滅火的相關(guān)技術(shù) — 滅火的有效性和安全性 ? 火區(qū)封閉與開啟技術(shù) ? 火區(qū)燃燒狀態(tài)的邏輯推理 ? 火災(zāi)事故的調(diào)查 事故現(xiàn)場(chǎng)勘察 ? 分析火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)不同部位的燃燒狀態(tài)和痕跡 ? 推測(cè)火源點(diǎn)、可燃物和原因 ? 推測(cè)火災(zāi)形成基本過程（發(fā)生、蔓延、傳播、破壞、熄滅 ） ? 燃燒的特征 ?放熱、發(fā)光和生成新物質(zhì)。 ?電燈：鎢絲放熱、發(fā)光，但未生成新物質(zhì)。 ?金屬生銹，動(dòng)物呼吸：放熱、生成新物質(zhì)，但無發(fā)光現(xiàn)象。 ?所以，以上兩種現(xiàn)象均非燃燒。 燃燒的條件 燃燒三角形 氧氣 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 可燃物 熱源 燃燒四面體 氧氣 可燃物 熱源 ? 燃燒的形式 ? 擴(kuò)散燃燒（氣體可燃物燃燒） ?可燃?xì)怏w從管道孔口， 或巷道流出，在與空 氣的交界面燃燒。 ? 如：天然氣、液化氣的使用， ? 瓦斯噴出井口燃燒等。 ?分解燃燒 （固體和部分液體燃料燃燒） ?可燃物遇熱分解－其產(chǎn)物氧化反應(yīng)－火焰燃燒 ?礦井火災(zāi)時(shí)期，著火帶中燃燒帶燃燒。 ?如：煤、木頭支架等燃燒。 ? 表面燃燒 （固體燃料燃燒的后期） ? 固體燃料熱分解后，剩余的焦炭與空氣的接觸表面燃燒。 ? 固體燃料呈紅熱表面，但沒有火焰。 ? 礦井火災(zāi)時(shí)期，著火帶中的焦化帶燃燒 。 ? 預(yù)混燃燒 （氣體可燃物燃燒） ? 可燃?xì)怏w與空氣預(yù)先充分混合的燃燒。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?，所以極為危險(xiǎn)。 ? 礦井火災(zāi)引起的爆炸事故往往由預(yù)混燃燒引起 。 ? 有時(shí)因分解燃燒生成大量富余可燃揮發(fā)性氣體，與空氣混合形成預(yù)混氣體，在一定條件下點(diǎn)燃而發(fā)生預(yù)混燃燒。 ? 在上述四燃燒形式中，預(yù)混燃燒范圍最大，危險(xiǎn)性最大 。 ? 發(fā)展迅猛 — 比內(nèi)因火災(zāi)更迅速的預(yù)警、救災(zāi) ? 持續(xù)時(shí)間長(zhǎng) — 較純爆炸、突出等更危險(xiǎn) ? 長(zhǎng)期、大范圍風(fēng)流紊亂 — 控風(fēng)技術(shù)應(yīng)用有效、但難度大 ? 技術(shù)推廣的難點(diǎn) — 外因火災(zāi)幾率小，控風(fēng)設(shè)施日常維修、購置費(fèi)用大 外因火災(zāi)治理難點(diǎn)和控風(fēng)有效性 富燃料燃燒( 受限燃燒 )富氧燃燒( 非受限燃燒 )基本特征 燃料多、供氧不足 燃料不足、供氧多火源范圍大 , 火勢(shì)大 , 蔓延快 火源范圍小 , 火勢(shì)小 , 蔓延慢耗氧多 , 剩余氧少 (2% 左右 ) 耗氧少 , 剩余氧多 (15 % 左右 )剩余大量可燃揮發(fā)物 可燃揮發(fā)物基本耗盡易引起再生火源和爆炸 不易引起再生火源和爆炸 特點(diǎn)危險(xiǎn)性更大 危險(xiǎn)性稍小 *高溫 (1000℃) 、大量高溫氣體流向下風(fēng)側(cè) *形成再生火源（跳蛙現(xiàn)象） *產(chǎn)生爆炸隱患 *引起風(fēng)流紊亂 (逆轉(zhuǎn)、形成爆炸預(yù)混氣體 ) 富燃料火災(zāi)的危險(xiǎn)、燃燒條件及控制 控制 富燃料火災(zāi) 條件 危險(xiǎn) 液體燃料、量大、供氧不足（停、減風(fēng)，巷塌）、空氣預(yù)熱溫度高、斷面小 *減少火勢(shì)：及時(shí)滅火、下風(fēng)側(cè)灑水 *一般不能停風(fēng)、減風(fēng)，特別是忽然停、減風(fēng) *條件許可時(shí)注惰氣（氮?dú)?、二氧化碳等? 為什么富燃料燃燒引起再生火源和爆炸 ? 礦井火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性 ? 一、火災(zāi)轉(zhuǎn)為爆炸的條件 ? 積存大量溫度高的可燃?xì)怏w（可燃物）； ? 可燃?xì)怏w達(dá)到爆炸界限（濃度）； ? 氧氣達(dá)到 14%以上（氧氣） ； ? 有引火源或本身達(dá)到燃點(diǎn)。 ? 二、火災(zāi)不爆炸條件 ? 富氧火災(zāi)； ? 無再生火源； ? 無新風(fēng)供給或漏風(fēng) ； ? 風(fēng)流正常，瓦斯量小。 火災(zāi)燃燒生成熱計(jì)算 ? 例：某礦松木支護(hù)巖石巷道發(fā)生火災(zāi)，火源回風(fēng)側(cè)測(cè)得 O2=14%；Qa=15m179。/s； 計(jì)算燃燒生成熱。 ? 解：由題意可知：為富氧火災(zāi)，計(jì)算方法如下： ? 先計(jì)算木材消耗速率：（教材 23頁公式 2— 2） ? Mf = (2114)3600Qa/100* = 5094（㎏ /h） 。 ? 其中： （ 2114） %— 火災(zāi)耗氧量； 3600s=1h。 ? 07421㎏ 木材完全燃燒耗氧量（ m179。/㎏ ）。 ? 計(jì)算生成熱：（教材 25頁公式 2— 10） ? Qf = hf*Mf = 18610*5094 = 95000000 kJ/h。 ? 其中： hf— 燃料燃燒值（教材 25頁表 2— 2— 3查得）； ? 答：該巷道發(fā)生火災(zāi)燃燒熱為 95000000千焦每公斤。 火災(zāi)時(shí)風(fēng)流紊亂原因 ? 一、 節(jié)流效應(yīng) ? 定義：由于火災(zāi)高溫和生成物（可燃?xì)怏w、水蒸氣）使風(fēng)流的質(zhì)量、體積增大，引起風(fēng)流流動(dòng)阻力增大的現(xiàn)象（也叫熱阻力）。 ? 特點(diǎn)：節(jié)流阻力始終與風(fēng)流方向相反。 ? 二、 浮力效應(yīng) ? 定義：由于火災(zāi)溫度增加使空氣密度減小，出現(xiàn)風(fēng)流自動(dòng)上浮的現(xiàn)象。 ? 特點(diǎn)：只存在于有坡度的巷道中。 ? 三、二者比較：一般情況下，火災(zāi)中的浮力比節(jié)流力大的多。 ? 四、井下風(fēng)流紊亂的種類：幻燈片 2 24，教材 30頁。 ? 風(fēng)流逆轉(zhuǎn) ? 浮力＋節(jié)流 機(jī)械風(fēng)壓，巷道全斷面風(fēng)流反向 ? ? 風(fēng)流逆退 ? 浮力＋節(jié)流 → 巷道縱橫斷面溫度和壓力差。新風(fēng)順風(fēng)向從巷底流入，熱煙流沿巷頂流出。 ? 風(fēng)流滾退 ? 節(jié)流效應(yīng) +高溫 +壓力 ? 新風(fēng)沿巷底，煙霧沿巷頂由上風(fēng)翻卷流向火源。 浮力作用方向朝上；節(jié)流作用與風(fēng)流流向相反，一般情況下，節(jié)流作用比浮力作用小得多。 風(fēng)向變化情況分析見教材 P34 ? 風(fēng)流紊亂的可能性 上山 下山（ 1） 下山（ 2） 熱阻力和浮力的計(jì)算 ? 例：某礦的巷道S=8m178。,U=,L=100m,Q=10m179。/s,a=179。,ρa(bǔ)=/m179。,β=60176。 ,ta=20176。 C,tm=300176。 C,（ 教材 39頁符號(hào)錯(cuò)）F=。 分別計(jì)算上山、平巷、下山的節(jié)流力、浮力，并判斷風(fēng)流方向。 ? 解： 計(jì)算著火前的風(fēng)流壓力： ? R=aUL/S179。=, ? h=RQ178。=。 ? 上山：綜合力 =浮力 節(jié)流力 ? ht=hNhL=gρ(1Ta/Tm)Lsinβh(F178。Tm/Ta1)=4933Pa 綜合力為正，同著火前風(fēng)流壓力方向，風(fēng)流不反向，反而風(fēng)量增大； 熱阻力和浮力的計(jì)算 ? 平巷：僅有節(jié)流力 ? hT=hNhL= = Pa。 ? 比較： hTh， 并為負(fù)，說明巷道中風(fēng)流反向； ? 下山： hT= 502 Pa， ? 比較 hTh， 并為負(fù)，說明下山發(fā)生嚴(yán)重的風(fēng)流反向。 上山火災(zāi) —風(fēng)流逆轉(zhuǎn)后風(fēng)向一般不變，而只有風(fēng)壓、風(fēng)量發(fā)生變化，見圖所示。 下山中小火災(zāi) —風(fēng)流逆轉(zhuǎn)后風(fēng)向變化頻繁 影響因素見教材 P36 火勢(shì)大的下山火災(zāi) —風(fēng)流逆轉(zhuǎn)后風(fēng)向較穩(wěn)定 ?火源位置對(duì)下山風(fēng)流方向影響 第三章 礦井火災(zāi)預(yù)警 ～ % ～ % 17～ 20% ～ % 3~5% 15~18% 少量 H2 少量 H2 CO CO CO2 CO2 O2 O2 煤 木材 礦井火災(zāi)燃燒生成產(chǎn)物 ?富氧燃燒 ?富燃料燃燒 較少出現(xiàn) 2～ 5% 5～ 8% 18~20% 2% H2 CO CO2 O2 煤 木材 ? （一）、礦井火災(zāi)燃燒生成物 ? 主要生成氣體：二氧化碳（ CO2）、二氧化硫（ SO2）、一氧化碳（ CO）等； ? （二）、煤類火災(zāi)的標(biāo)志氣體 ? 標(biāo)準(zhǔn)氣體：一氧化碳（ CO）、氫氣（ H2）、碳?xì)浠衔铮?CH）； ? 產(chǎn)生順序：一氧化碳（ CO）、氫氣（ H2）、乙烯（ C2H4）、丙烯（ C3H6）、乙炔（ C2H2）； ? （三）、木材類火災(zāi)的標(biāo)志氣體：甲醛、甲酸（蟻酸）、乙酸（醋酸）、二乙醛、氫氣等。 第三章 礦井火災(zāi)預(yù)警 *火災(zāi)燃燒蔓延主要是預(yù)混氣體燃燒蔓延。 其特點(diǎn)見教材 P1213 煤吸附氧氣的能力 — 啟封火區(qū)復(fù)燃 *煤 → 常溫吸附氧 *封閉火區(qū) → 大氣和煤堆內(nèi)氧濃度 → 陰燃現(xiàn)象 礦井火災(zāi)燃燒蔓延特征 015 001 IDLH （立即威脅生命） 004 00025 STEL （短期） 0005 00005 TLV （ 8小時(shí)無危害） CO % HCl% 輸送機(jī)膠帶燃燒特性及產(chǎn)物 特殊危險(xiǎn)性 燃燒三階段 煤升溫出現(xiàn)冒煙燃燒 煤與膠帶混合燃燒階段 煤明火燃燒初期階段 必須及時(shí)報(bào)警 危險(xiǎn)性大 燃燒初期， HCl比 CO更早出現(xiàn) HCl比 CO的毒性大 10倍以上 膠帶火災(zāi)常發(fā)生在進(jìn)風(fēng)區(qū) 下山火災(zāi)實(shí)例 — 聯(lián)絡(luò)巷對(duì)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的影響 傾斜巷道下行風(fēng)流火災(zāi)實(shí)例示意 6. 直接滅火的實(shí)用技術(shù) CO對(duì)滅火人員身體狀況的影響 ? 防止煙流滾退的最小風(fēng)速（教材 110頁） 巷道高度（ m) 最小風(fēng)速（ m/s) 傾角（ 0176。 ） 傾角（ 176。 ） 傾角（ 176。 ） 防止煙流滾退 ? 增加風(fēng)速或風(fēng)簾遮擋巷道下半部提高風(fēng)速； ? 巷道左右側(cè)同時(shí) ? 噴霧灑水； ? 噴灑消煙劑（主要 ? 是噴灑 CO2）； ? 設(shè)自關(guān)風(fēng)門（如圖）。 ? 氣體監(jiān)測(cè) ?檢查氧氣濃度 ? 氧氣濃度太低，便攜式電子檢測(cè)儀表誤差大， 氧氣濃度需大于 17％。 致因及過程 ? 一、煤 氧復(fù)合作用學(xué)說 ：空氣中 O2+煤 →常溫氧化 →自燃 ? 二、自燃三階段 ? 準(zhǔn)備期（潛伏期） ：緩慢氧化 溫度逐漸 ↑；著火溫度 ↓ ? 自熱期 ：氧化速度 ↑ 熱量積聚，溫度 ↑ 煤的干餾（ 60~80℃ ）生成 CO， ? 碳?xì)浠衔铮?H2等 ? 燃燒期 : 出現(xiàn)明火、煙霧以及燃燒生成 co等 。 ?三、自燃條件： ? 煤有自燃傾向性； ? 有連續(xù)供氧條件； ? 熱量易于積聚。 12. 礦井內(nèi)因火災(zāi) ? 四、自燃發(fā)火預(yù)兆 ? 煤壁、支架“掛汗”，工作面溫度升高； ? 氧氣減少、一氧化碳、二氧化碳等碳?xì)浠衔餄舛仍黾樱? ? 有煤焦油、汽油、松節(jié)油等氣味； ? 人有不舒適感覺； ? 井下出