【正文】 必修課程 礦井通風(fēng)與安全 Ventilation and Safety of Mines 1 第十章 礦井火災(zāi)防治 主講教師：王洪梁 黑龍江科技大學(xué) Ventilation and Safety of Mines 2 本章主要內(nèi)容 重點(diǎn)與難點(diǎn) 煤炭自燃理論； 煤炭自燃預(yù)測預(yù)報； 防滅火技術(shù) 均壓防滅火； 火災(zāi)時期風(fēng)流控制。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 3 概述 一、火災(zāi)與礦井或煤田火災(zāi)的概念 在礦井或煤田范圍內(nèi)發(fā)生，威協(xié)安全生產(chǎn)、造成一定資源和經(jīng)濟(jì)損失或者人員傷亡的燃燒事故，稱之為 礦井或煤田火災(zāi) 。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 4 概述 二、礦井火災(zāi)的類型及其特性 １、按引火原因分類 ： 內(nèi)因 (自燃 )火災(zāi) 、 外因火災(zāi) 。 ２、消防分類 Ａ類火災(zāi) :,煤炭 、 木材 、 橡膠 、 棉 、 麻等含碳的固體可燃物質(zhì) Ｂ類火災(zāi) ， 指汽油 、 煤油 、 柴油 、 甲醇 、 乙醇等可燃液體 Ｃ類火災(zāi) ， 指煤氣 、 天燃?xì)?、 甲烷 、 乙炔 、 氫氣等可燃?xì)怏w 。 Ｄ類火災(zāi) ， 象鈉 、 鉀 、 鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi) 。 ３ 、 其它分類方法 。 還有按火源特性 ， 可分為 原生火災(zāi) 與 再生火災(zāi) ；按火源產(chǎn)生的位置 ， 可分為 井上火災(zāi) 與和 井下火災(zāi) 等 。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 5 概述 三 、 防滅火研究的內(nèi)容 煤礦火災(zāi)防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程 ， 其理論與技術(shù)的研究內(nèi)容應(yīng)圍繞一個目標(biāo)和三個問題 。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 火災(zāi)是如何發(fā)生的？ 如何防止火災(zāi)發(fā)生？ 火災(zāi)發(fā)生后如何處理？ 礦井火災(zāi)防治 Ventilation and Safety of Mines 6 礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防 一、物質(zhì)燃燒的充要條件 １ .必要條件 可燃物、助燃物、高溫能量火源。 ２ .充分條件 三個必要條件同時存在，互相作用；Q生 Q散 煤礦常見的外因火源主要有以下幾種： 1）電能熱源： 2）摩擦熱 。 3）放明炮、糊炮等。 4）明火（高溫焊碴、吸煙）。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 7 礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防 二、外因火災(zāi)的預(yù)防 我國的消防方針 預(yù)防為主，消防結(jié)合 防火對策 礦井火災(zāi)的防治可以采取下列三個對策： １）技術(shù) (Engineering)對策 (1)災(zāi)前對策 防止起火、防止火災(zāi)擴(kuò)大 (2)災(zāi)后對策 報警、控制、滅火、避難 ２）教育（ Education）對策 知識、技術(shù)、態(tài)度 ３）管理（法制 (Enforcement））對策 制定各種規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，且強(qiáng)制性執(zhí)行。 這三種對策簡稱 “ 三Ｅ ” 對策。前兩者是防火的基礎(chǔ)，后者是防火的保證。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 8 礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防 三、預(yù)防外因火災(zāi)的技術(shù)措施 預(yù)防火災(zāi)發(fā)生有兩個方面：一是防止火源產(chǎn)生；二是防止已發(fā)生的火災(zāi)事故擴(kuò)大，以盡量減少火災(zāi)損失。 （一）防止火災(zāi)產(chǎn)生 防止失控的高溫?zé)嵩串a(chǎn)生和存在。按 《 煤礦安全規(guī)程 》 及其執(zhí)行說明要求嚴(yán)格對高溫?zé)嵩?、明火和潛在的火源進(jìn)行管理。 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。 防止產(chǎn)生機(jī)電火災(zāi)。 防止摩擦引燃（１）防止膠帶摩擦起火。膠帶輸送機(jī)應(yīng)具有可靠的防打滑、防跑偏、超負(fù)荷保護(hù)和軸承溫升控制等綜合保護(hù)系統(tǒng)；（２）防止摩擦引燃瓦斯。 防止高溫?zé)嵩春突鸹ㄅc可燃物相互作用。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 9 礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防 三、預(yù)防外因火災(zāi)的技術(shù)措施 （二）防止火災(zāi)蔓延的措施 在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災(zāi)事故擴(kuò)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(fēng)機(jī)必須具有反風(fēng)系統(tǒng)或設(shè)備，反風(fēng)設(shè)施并保持其狀態(tài)良好。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 10 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 一、煤炭自然機(jī)理 ? 黃鐵礦作用學(xué)說 ? 細(xì)菌作用學(xué)說 ? 酚基作用學(xué)說 ? 煤氧化合學(xué)說 等 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 11 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 二、煤的氧化特性 ，但吸氧速度不同。 ， 即 dm/dτ ＝ＵＣ ３ .在溫度不變條件下，吸氧速度常數(shù)隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減，即 Ｕ＝Ｕ 1τ H ４ .吸氧速度常數(shù)Ｕ與煤自身溫度之間符合冪函數(shù)關(guān)系 ５ .煤在氮?dú)庵屑訜岷笤倮鋮s可使它的活性增加，并有重新恢復(fù)到原有活性的可能。 ６ .吸氧速度常數(shù)Ｕ與粒度之間成復(fù)雜關(guān)系。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 12 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 三、自燃發(fā)火與自燃發(fā)火期 自燃發(fā)火： 有自燃傾向性的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 (1)明火、冒煙、火炭； (2)T70℃ ； (3)CO、 C2H4等超臨界值并上升 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)自燃現(xiàn)象或溫度上升至燃點(diǎn)為止所經(jīng)歷時間。以月或天 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 13 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 四、煤炭自條件 具有自燃傾向的煤被開采后呈破碎堆積狀態(tài) . 有較好的蓄熱條件。 有適量的通風(fēng)供氧。 上述三條件共存的時間大于煤的自燃發(fā)火期。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 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 Ventilation and Safety of Mines 14 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 五、影響煤炭自然發(fā)火的因素 煤的自燃性能 1）煤的分子結(jié)構(gòu)。 2）煤化程度。煤的自燃傾向性隨煤化程度增高而降低。 3）煤巖成分。鏡煤 亮煤 暗煤 絲炭 4）煤中的瓦斯含量。它類似用惰性氣體稀釋空氣對氧化發(fā)生的影響 5）水分。既有加速氧化的一面，也有阻滯氧化的因素。 6）煤中硫和其它礦物質(zhì)，煤中含有的硫和其它催化劑，則會加速煤的氧化過程。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 15 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 五、影響煤炭自然發(fā)火的因素 開采技術(shù) 礦井的開拓方式、采區(qū)巷道布置、回采方法和回采工藝、通風(fēng)系統(tǒng)和技術(shù)管理等開采技術(shù)和管理水平，對自然發(fā)火起決定性影響。 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，但其決定的因素是回采率和工作面推進(jìn)速度 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 16 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 影響采空區(qū)自燃的因素 １）采空區(qū)三帶劃分 對于后 ” U”通風(fēng)系統(tǒng) (一源一匯 )的采空區(qū)，按漏風(fēng)風(fēng)速、采空區(qū)氧氣濃度、采空區(qū)遺煤溫升速度和遺煤發(fā)生自燃的可能性采空區(qū)可分為三帶 散熱帶： L1=5~20m,由于自由堆積，空隙漏風(fēng)大， Q生 Q散。 自燃帶： L=20~70m，空隙、漏風(fēng)小， Q生 Q散。 窒息（不自燃）帶 Ⅲ ： 漏風(fēng)小，氧氣濃度低。 Ⅰ Ⅲ W Ⅱ 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 17 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 劃分三帶的指標(biāo)有三種： ① 采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)速 V V； ≥V≥； ∨ ＜ 。 ② 采空區(qū)氧濃度（ C）分布 認(rèn)為 C＜ 8%為窒息帶， C≥8% 為自燃帶 ③ 采空區(qū)遺煤溫升速度 dt1℃/d 為自燃帶 由于缺少深入的理論研究和試驗(yàn)結(jié)果，此指標(biāo)目前尚難以應(yīng)用 。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 18 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) 30252022105 4 3 84 2 45 1 0工作面長度及測點(diǎn) m 采空區(qū) “ 自燃三帶 ” 范圍圖 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防 論基礎(chǔ) 和預(yù)報 措施 防滅火 通風(fēng) 與控制 Ventilation and Safety of Mines 19 煤炭自燃的理論基礎(chǔ) ２）采空區(qū)遺煤自燃的條件及其影響因素 設(shè)自燃帶的最大寬度為 L1+L2，工作面的推進(jìn)速度為 V，自然發(fā)火期為 τ S，在自燃帶內(nèi)煤暴露于空氣的最長時間為 τ (月 )，則 τ ＝ (L1+L2) / V 當(dāng) : τ S≤ τ 時，可能發(fā)生自燃。 10礦井火災(zāi)防治 及其預(yù)防