【正文】 如硫化礦物等 ） 接觸空氣后 ， 發(fā)生 化學(xué)作用 （ 吸熱 、 氧化 、 生熱等 ） 或 物理 作用 （ 蓄熱 ） 而 形成的火災(zāi) 。 內(nèi)因火災(zāi) 外因火災(zāi) 根據(jù)發(fā)生的原因 2022/2/15 礦井火災(zāi)與分類 發(fā)生在進(jìn)風(fēng)井 、 進(jìn)風(fēng)大巷或采區(qū)進(jìn)風(fēng)風(fēng)路內(nèi)的火災(zāi) ， 稱為進(jìn)風(fēng)流火災(zāi) 。發(fā)生在這種風(fēng)流中的火災(zāi)，稱為下行風(fēng)流火災(zāi)。 進(jìn)風(fēng)流火 災(zāi) 上行風(fēng)流是指沿傾斜或垂直井巷、回采工作面自下而上流動(dòng)的風(fēng)流，即風(fēng)流從標(biāo)高的低點(diǎn)向高點(diǎn)流動(dòng)。當(dāng)上行風(fēng)流中發(fā)生火災(zāi)時(shí)；因熱力作用而產(chǎn)生的火風(fēng)壓，其作用方向與風(fēng)流方向一致，亦即與礦井主扇風(fēng)壓作用方向一致。 2022/2/15 礦井火災(zāi)分類及特征 2022/2/15 在世界各采煤國(guó)家中 ， 我國(guó)是礦井火災(zāi)發(fā)生比較嚴(yán)重的國(guó)家之一 。 煤巷高冒 區(qū) 、 煤巷巷幫 、 采空區(qū) 、 上下隅角 、 地質(zhì)構(gòu)造破碎帶 、 煤柱和 開切眼 及停采線 等 都是自燃火災(zāi)的多發(fā)場(chǎng)所 。 工作面搬家和不正常推進(jìn)以及工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶或破碎帶都是煤自燃發(fā)生頻率較高時(shí)期 。 該學(xué)說(shuō)認(rèn)為：黃鐵礦吸氧后體積膨脹 ， 擠碎了煤 塊 ， 增大了裂隙 ， 同時(shí)黃鐵礦吸氧后有水時(shí)要發(fā)生放熱反應(yīng) ， 熱量聚積 ， 以致煤 的燃燒。 3）酚基作用學(xué)說(shuō) 酚基作用學(xué)說(shuō)認(rèn)為：煤的有機(jī)化合物中，以酚基最易受到氧化，所以最初是 酚基類氧化發(fā)熱而導(dǎo)致其它有機(jī)物的氧化發(fā)熱。煤接觸氧后，活性物 質(zhì)在低溫下與氧化合，放出微熱，熱量積聚而導(dǎo)致煤的自燃。 2） 自熱期 自熱前期：煤溫上升，不穩(wěn)定的初級(jí)氧 化物進(jìn)一步生成 H2O、 CO CO及 CxHy。 3）燃燒期（自燃期） 煤溫達(dá)到著火溫度（無(wú)煙煤 ﹥ 400℃ 、 煙煤 320380 ℃ 、褐煤 ﹤ 300℃ ）開始 燃燒。風(fēng)化后的煤不再發(fā)生自燃。 煤炭自燃與否取決于煤本身的物理化學(xué)性質(zhì)和外部的散熱條件 。 煤要自燃 ， 首先必須要有自燃傾向性 ， 即要有自燃的能力 。 因此 ， 煤炭自燃必須同時(shí)滿足四個(gè)條件： 1） 煤本身要有自燃傾向性； （ 有自燃傾向性的煤呈破碎堆積 ） 2） 要有連續(xù)的供氧條件； 3） 熱量易于積聚； 4） 足夠的氧化時(shí)間 。 我國(guó) 《 煤礦安全規(guī)程 》 第 228條規(guī)定： 煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。 生產(chǎn)礦井延深新水平時(shí)，必須對(duì)所有煤層的自燃傾向性進(jìn)行鑒定。 目前常用的測(cè)試方法有： 1） 煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法 2）著火溫度降低值測(cè)定法 煤的自燃傾向性鑒定 煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法 1）煤的自燃傾向性 煤在常溫下氧化能力的內(nèi)在屬性 . 2）流動(dòng)色譜吸氧法 應(yīng)用熱導(dǎo)法雙氣路氣相色譜分析檢測(cè)技術(shù)，測(cè)定煤對(duì)流態(tài)氧的吸附能力，以吸氧量表征煤的氧化自燃性能。 （ 2）吸氧量的測(cè)定 將處理好的煤樣，在柱箱溫度為 30℃ ，熱導(dǎo)溫度為 80100℃ ，載氣氮流量為 30177。 ／ min的條件下，吸附氧氣 20min后，測(cè)定脫附峰面積 S1； 將煤樣倒出，在相同的條件下，同一樣品管空管吸附氧氣 5min，測(cè)定脫附峰面積 S2；根據(jù) S S2計(jì)算吸氧量值。 (4)允許誤差 煤吸氧量測(cè)定結(jié)果的允許平行誤差不得超過(guò)表 3的規(guī)定： 自燃傾向性等級(jí) 自燃傾向性 煤的吸氧量， cm3／g 干煤 全 硫 Ⅰ 容易自燃 ≥ ≥ Ⅱ 自燃 ≤ Ⅲ 不易自燃 1)含可燃揮發(fā)分 ≤ 18． 0％。 因此，煤的自燃取決于兩個(gè)因素： 一個(gè)是內(nèi)因因素，即 煤炭自燃傾向性；一個(gè)是外因因素，即煤炭氧化過(guò)程中的連續(xù)供氧和蓄熱的條件。如前面所述： 煤的變質(zhì)程度、煤的水分、煤巖成分、煤的含硫量、煤的粒度、孔隙度與脆性等 。 實(shí)驗(yàn)證明，一個(gè)煤層或礦井自然發(fā)火的危險(xiǎn)程度并不完全取決于煤的自燃傾向性，在一定程度上還受煤層的地質(zhì)賦存條件、開拓、開采和通風(fēng)條件的影響。 因此。 煤層自然發(fā)火期 《 煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說(shuō)明 》 47條規(guī)定： 煤層中出現(xiàn)下列情況之一者，該煤層定為自然發(fā)火煤層： 1）煤炭自燃引起明火； 2）煤炭自燃發(fā)生煙霧； 3）煤炭自燃發(fā)生煤油味； 4）采空區(qū)測(cè)取的 CO濃度超過(guò)礦井 實(shí)際統(tǒng)計(jì)的臨界指標(biāo)。 ? 回采工作面煤層自然發(fā)火期應(yīng)以工作面開切眼之日起至發(fā)生自然發(fā)火時(shí)為止的時(shí)間計(jì)算，一般以月為單位。 自然發(fā)火危險(xiǎn)程度 包含了內(nèi)、外因的因素，表征煤層可能發(fā)生自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的大小。 煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期 第三 部分 防治煤自燃的開采技術(shù)措施 3 防止煤炭自燃的開采技術(shù)措施 防止煤炭自燃的措施很多，如預(yù)防性灌漿、阻化劑、均壓、凝膠、注惰 氣等。 20世紀(jì)六、七十年代，時(shí)興將巷道布置在煤中：煤層大巷、煤層上山、 煤層集中巷等。采煤方法則采用： 房柱式、 高落式、垛式、倉(cāng)儲(chǔ)式等老法采煤。 如：甘肅窯街二、三號(hào)井，在開采初期，幾十米的厚煤層采用清一色的 煤巷布置采煤方法為高落式、煤皮假頂，回采率僅 3040%。 煤巷布置方式，在薄煤層、單一中厚煤層、不自然煤層中是可行的，但 維護(hù)費(fèi)也高。 因此，正確地選擇開拓開采方法是很重要的，對(duì)于厚煤層、自然發(fā)火嚴(yán) 重的煤層礦井，尤應(yīng)如此。 開拓開采應(yīng)做到： 最小的煤層暴露面； 最大的煤炭回采率； 最快的煤炭回采速度； 最易于封閉的采空區(qū)。 因此對(duì)厚煤層、多煤層群礦井的開拓開采布置應(yīng)采用： 巖石水平大巷 —— 巖石上山 —— 巖石集中平巷 —— 聯(lián)絡(luò)石門。 2）區(qū)段巷道垂直布置 外錯(cuò)式布置工作面垮落堆積浮煤區(qū)內(nèi)錯(cuò)式布置工作面易燃階梯重疊式布置工作面區(qū)段布置方式： （ 1）內(nèi)錯(cuò)式布置 （ 2）外錯(cuò)式布置 （ 3）重疊式布置 應(yīng)采用走向長(zhǎng)臂式采煤，全部垮落法管理頂板的采煤方法，杜絕房柱式、高落式、垛式、倉(cāng)儲(chǔ)式等老法采煤。（由外向里、由上向下、由前向后）。如圖所示。如孤島煤柱的集中應(yīng)力很大，很易自燃。 控制礦山壓力的另一方法是： 減少受礦壓影響的巷道的服務(wù)年限，在未壓裂壓碎巷道時(shí)就開采完畢。 因此，無(wú)論是火災(zāi)或是自然，都要有良好的通風(fēng)供氧條件。 合理的通風(fēng)系統(tǒng)是指 ： 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)合理、通風(fēng)構(gòu)筑物布置合理、通風(fēng)壓力分布合理。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)要簡(jiǎn)單，采用并聯(lián)通風(fēng)。 3） 通風(fēng)壓力分布合理 通風(fēng)壓力合理分配： 3： 3： 4或 3： 2： 5。鶴崗新一礦統(tǒng)計(jì)，區(qū)段煤柱發(fā)火占總發(fā)火次數(shù)的 ％，可是自 75年試行無(wú)煤柱開采的地區(qū)安全回采五年多無(wú)自然發(fā)火事故。 取消煤柱，消除了自然發(fā)火的根源，這是無(wú)煤柱開采能夠有助于防止自燃的關(guān)鍵所在。 無(wú)煤柱開采存在的問(wèn)題： 1）采空區(qū)有害氣體的涌出； 2）發(fā)生火災(zāi)后不易封閉。隨著回采的推進(jìn)和擴(kuò)展，大片采空區(qū)遺留在通風(fēng)的高負(fù)壓區(qū)段，漏風(fēng)很難杜絕，以致自燃火災(zāi)頻頻發(fā)生，生產(chǎn)十分被動(dòng)。 堅(jiān)持正常的回采順序 Ⅰ ⅡⅢ ⅣⅤ Ⅵ 厚煤層開采，應(yīng)先采上分層后采下分層。 2）煤層應(yīng)采用“由上向下”的開采方式 厚煤層由上向下開采 煤層群由前向后開采 4）工作面應(yīng)采用后退式 更有甚者，一個(gè)工作面沿走向提腰斬?cái)?，分成二個(gè)工作面，同時(shí)開采。但是巷道難以維護(hù)，前部工作面采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，后部工作面無(wú)風(fēng)，采空區(qū)內(nèi)遺留孤島煤柱。 3）區(qū)段應(yīng)采用“由上向下”的開采方式 上山采區(qū)正常的回采順序應(yīng)該是先采上區(qū)段，后采下區(qū)段，下山采區(qū)價(jià)恰相反。其結(jié)果是上 (下 )山巷道維護(hù)在采空區(qū)內(nèi)，斷面受壓縮小，通風(fēng)阻力增大，采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，自然發(fā)火頻繁。 一般情況下， 采空區(qū)單位面積上的漏風(fēng)量大于 ,都不會(huì)引起自燃。 漏風(fēng)量大，雖然氧化快，但熱量不能集聚，氧化的發(fā)熱很快被空氣帶走。 當(dāng)漏風(fēng)量為 — ，是最好的氧化條件，又能充分氧化，熱量又不致于會(huì)很快帶走，能集聚發(fā)熱致燃燒。因此，有的煤礦漏風(fēng)減不下就增加漏風(fēng)大于 m3/，但是在經(jīng)濟(jì)上不合理，浪費(fèi)電能 N=hQ。 1）要防止漏風(fēng)，首先通風(fēng)系統(tǒng)就要合理，進(jìn)回風(fēng)流量盡量少直接經(jīng)過(guò)采空區(qū)，進(jìn)回風(fēng)巷兩端的壓差要盡量小而防止漏風(fēng)。 （ a ） （ b ）可 排 出 上 隅 角 瓦 斯后退式回采時(shí)的通風(fēng)方式 （ c ）無(wú) 風(fēng) 隅 角 區(qū)（ d ）前進(jìn)式回采時(shí)的通風(fēng)方式 第 四部分 工作面自燃三帶觀測(cè) 與礦井 內(nèi)因火災(zāi)防治 測(cè)定參數(shù)： 溫度、氣體成分 測(cè)定儀器： 溫度： AD590恒流源溫度傳感器 、 熱電偶 、 導(dǎo)線 、 測(cè)溫儀表 。 測(cè)點(diǎn)布置： 全面布置法 、 局部布置法 。 分析： 氣體成分 、 溫度曲線 、 O2曲線 、 CO曲線 、 采空區(qū)自燃“三帶”圖 。 煤自燃“三帶”測(cè)定 （ 1） 采空區(qū)煤炭氧化自燃 三帶 采用走向長(zhǎng)臂式采煤方法，全部垮落法管理頂板時(shí)，采空區(qū)煤氧化自燃存在 “三帶” “ 三帶 ”位置隨工作面推進(jìn)前移， 自燃帶 前移速度越慢、寬度越大越易自燃。 控制 自燃帶 寬度的措施是降低工作面兩端的壓差。 這個(gè)帶氧氣充足，漏風(fēng)流速大，有氧化但無(wú)蓄熱條件，氧化的熱量被漏風(fēng)帶走。 第二帶 ： 自燃帶 。 第三帶 ： 窒息帶 。在自燃帶已自燃的煤炭到了窒息帶也因氧氣濃度的減少而窒息熄滅。 而現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)際測(cè)定則由于采空區(qū)設(shè)點(diǎn)的困難 ， 測(cè)量?jī)x器精度 ， 采空區(qū)風(fēng)流方向的不 可預(yù)見性等的影響而尚無(wú)法進(jìn)行 。 ② 氧氣根據(jù)濃度劃分 這種方法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)中常用，按氧氣濃度劃分一般為： 不燃帶的氧氣濃度：大于 18%19%； 自燃帶的氧氣濃度： 5%— 18%19%； 窒息帶的氧氣濃度：小于 5%。 在礦井設(shè)計(jì)、延伸、新水平、新采區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的預(yù)防性灌漿系統(tǒng)。 泥漿起到三個(gè)作用： 1）包裹煤體，隔絕煤與空氣的接觸，防止氧化； 2）加強(qiáng)采空區(qū)的致密性，防止漏風(fēng)； 3）冷卻已發(fā)熱的煤體與圍巖，降低溫度。 2）泥漿的滲透性要好； 泥漿注入井下后要能夠滲透，很快將媒體包裹起來(lái)。 3）不含可燃物或助燃物； 泥漿本身要不含可燃物，如黃鐵礦、硫酸鹽類等。 6）主要物理指標(biāo)： A 比重： — ； 塑性指數(shù)： 9— 14； 膠體混合物： 25— 30%； 含沙量： 25— 30%。 主要從經(jīng)濟(jì)上考慮 。 2）粉煤灰灌漿： 發(fā)電廠 —— 運(yùn)輸設(shè)備 —— 儲(chǔ)灰池 —— 攪拌池 —— 泵站 —— 管道入井。 人工或機(jī)械取土， 攪拌成漿：采土場(chǎng) —— 礦車運(yùn)輸 —— 儲(chǔ)土場(chǎng) —— 攪拌池 —— 泵站 —— 管道入井。表示： 泥漿中固體材料與水的體積比。 5）泥漿的輸送倍線：： 泥漿的輸送倍線為 ： 地面灌漿站至井下灌漿地點(diǎn)的管線長(zhǎng)度與垂高之比 ， N=L/H。 （ 4）灌漿量的確定 灌漿量的確定，各礦務(wù)局都有自己的一套計(jì)算方法，都有自己的經(jīng)驗(yàn)，總的說(shuō)來(lái)主要是根據(jù)灌漿區(qū)的容積、采煤方法及地質(zhì)條件等因素來(lái)確定。 1）灌漿用土量 Qt ① 按采空區(qū)灌漿量計(jì)算 預(yù)防性灌漿量主要取決于灌漿形式 ,灌漿區(qū)的容積 ,采煤方法等因素。隨采隨灌的用土量 (Qs)可按下式計(jì)算。在 K值中反映了頂板冒落巖石的松散系數(shù)，泥漿收縮系數(shù)和跑漿系數(shù)等綜合影響。 ② 按日灌漿量計(jì)算 按 灌漿區(qū) 日灌漿所需用土量計(jì)算公式為： Qt2=或 Qt2= 式中： Qt2—— 日灌漿所需用土量， m3； G—— 礦井日產(chǎn)量， t； γ 1—— 煤炭容重， t/m3； l—— 工作面日進(jìn)度， m。 3）日灌漿量 Qj 每日的灌漿量可按下式計(jì)算： Qj=（ Qt2+Qw） u