煤礦火災(zāi)防治精品課件

1、煤礦火災(zāi)防治第1頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四第十章 礦井火災(zāi)防治第一節(jié) 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)。二、礦井火災(zāi)的類型及其特性 、按引火原因分類 ）內(nèi)因(自燃)火災(zāi)。 2）外因火災(zāi)。 、消防分類 類火災(zāi):,煤炭、木材、橡膠、棉、毛、麻等含碳的固體可燃物質(zhì) 類火災(zāi)，指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液體 類火災(zāi)，指煤氣、天燃?xì)?、甲烷、乙炔、氫氣等可燃?xì)怏w。 類火災(zāi)，象鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi)。第2頁，共50頁，2022年，5月20日，

2、14點(diǎn)53分，星期四、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。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(gè)目標(biāo)和三個(gè)問題。第3頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四第二節(jié) 礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防一、物質(zhì)燃燒的充要條件 、必要條件-可燃物、助燃物、高溫能量 火源。 、充分條件-三個(gè)必要條件同時(shí)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： ）電能熱源： ）摩擦熱 。 ）放明炮、糊炮等。 4）明火（高溫焊碴、吸煙）。二、外因火災(zāi)的預(yù)防 1、我國的消防方針-預(yù)防為主，

3、消防結(jié)合 2、防火對策-礦井火災(zāi)的防治可以采取下列三個(gè)對策： ）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(bào)警、控制、滅火、避難 ）教育（Education）對策 - 知識、技術(shù)、態(tài)度 ）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”對策。前兩者是防火的基礎(chǔ)，后者是防火的保證。第4頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四 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(gè)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 1、防止失

4、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。2、盡量不用或少用可燃材料，不得不用時(shí)應(yīng)與潛在熱源保持一定的安全距離。 3、防止產(chǎn)生機(jī)電火災(zāi)。4、防止摩擦引燃（）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)；（）防止摩擦引燃瓦斯。5、防止高溫?zé)嵩春突鸹ㄅc可燃物相互作用。第5頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四三、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 限制已發(fā)生火災(zāi)的擴(kuò)大和蔓延，是整個(gè)防火措施的重要組成部分?；馂?zāi)發(fā)生后利用已有的防火安全設(shè)施，把火災(zāi)局限在最小的范圍內(nèi)

5、，然后采取滅火措施將其熄滅，對于減少火災(zāi)的危害和損失是極為重要的。其措施有：1、在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災(zāi)事故擴(kuò)大。2、每個(gè)礦井地面和井下都必須設(shè)立消防材料庫。3、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)。4、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)良好第6頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四第三節(jié) 煤炭自燃的理論基礎(chǔ)一、煤炭自然機(jī)理 主要的有黃鐵礦作用學(xué)說、細(xì)菌作用學(xué)說、酚基作用學(xué)說以及煤氧化合學(xué)說等二、煤的氧化特性1、所有品種煤在常溫下都吸氧，但吸氧速度不同。2、煤的吸氧速度與所在空氣中的氧濃度成正比， 即 dm/d 、在溫度不變條件

6、下，吸氧速度常數(shù)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減， 即 1H 、吸氧速度常數(shù)與煤自身溫度之間符合冪函數(shù)關(guān)系、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。、吸氧速度常數(shù)與粒度之間成復(fù)雜關(guān)系第7頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四三、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(shí)間。以月或天四、煤炭自條件 1、具有自

7、燃傾向的煤被開采后呈破碎堆積狀態(tài). 2、有較好的蓄熱條件。 3、有適量的通風(fēng)供氧。 4、上述三條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期。第8頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四 五影響煤炭自然發(fā)火的因素 1、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。 2、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)

8、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)速度第9頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四3、影響采空區(qū)自燃的因素）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=520m,由于自由堆積，空隙漏風(fēng)大，Q生Q散 窒息（不自燃）帶：漏風(fēng)小，氧氣濃度低L1L2W第10頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四劃分三帶的指標(biāo)有三種： 采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)速V（V

9、0.9m/s為散熱帶；0.9V0.02m/s為自燃帶；0.02m/s為自窒息帶。）； 采空區(qū)氧濃度（C）分布（認(rèn)為C8%為窒息帶，C8%為自燃帶）； 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。）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S，在自燃帶內(nèi)煤暴露于空氣的最長時(shí)間為(月)，則 (L1+L2) / V 當(dāng): S時(shí)，可能發(fā)生自燃。 第11頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四4、漏風(fēng) 在煤炭氧化過程的熱平衡關(guān)系中，漏風(fēng)起兩方面的作用：一是向煤提供氧化所必須

10、的氧氣，促進(jìn)氧化發(fā)展；二是帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，抑制氧化過程發(fā)展。 蘇聯(lián)學(xué)者等研究表明，采空區(qū)及煤柱的漏風(fēng)強(qiáng)度在0.10.24 m3/(min.m2) 時(shí)容易自然發(fā)火。有的作者認(rèn)為不會導(dǎo)致自燃的極限風(fēng)速低于.20.05 m3/(min.m2)；封閉采空區(qū)密閉墻漏風(fēng)壓差在300Pa、漏風(fēng)強(qiáng)度在.021.2m3/(min.m2) 時(shí)容易自然發(fā)火的 136 。因此，有一定局限性。但對我們研究自燃問題是有參考價(jià)值的。把風(fēng)速控制在易燃風(fēng)速區(qū)之外，是從通風(fēng)的角度預(yù)防自然發(fā)火的原則。5、地質(zhì)因素 地質(zhì)因素主要有： ）傾角。 ）煤層厚度。 ）地質(zhì)構(gòu)造。在有地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū)，自燃危險(xiǎn)性加劇。 ）開采深度。

11、第12頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四六、煤的自燃過程及特點(diǎn)、潛伏（自燃準(zhǔn)備）期：以物理吸附，煤溫開始升高，無宏觀現(xiàn)象，、自熱階段： 自熱過程是煤氧化反應(yīng)自 動加速、氧化生成熱量逐漸積 累、 溫度自動升高的過程。、自燃階段： 煤溫達(dá)到其自燃點(diǎn)后， 若能得到充分的供氧（風(fēng)）， 則發(fā)生燃燒，出現(xiàn)明火。4、熄滅：降到燃點(diǎn)以下，潛伏期自熱期自熱期風(fēng)化燃燒時(shí)間溫度TC=70TB第13頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四第四節(jié) 礦井火災(zāi)預(yù)測和預(yù)報(bào) 根據(jù)煤田地質(zhì)勘探或在礦井開采的過程中，所采集的煤樣的分析化驗(yàn)結(jié)果和自然發(fā)火的統(tǒng)計(jì)資料，判定待開采煤層的自燃嚴(yán)重程

12、度及其在空間上的分布規(guī)律，為有針對性制定防滅火措施提供可靠的依據(jù)。一、煤層自燃傾向性的鑒定方法年版的煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說明規(guī)定采用吸氧量法。30度常壓下吸氧量等級自燃傾向等級褐煤、煙煤高硫煤、無煙煤硫含量容易自燃0.81.02.0%自燃0.410.790.81.02.0%不易自燃0.410.8上限，(3)主通風(fēng)機(jī)成為阻力； 3)反風(fēng)-(1)全礦反風(fēng)；(2)區(qū)域性反風(fēng)；(3)局部反風(fēng) 4)風(fēng)流短路-進(jìn)風(fēng)系統(tǒng) 第40頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四第十節(jié) 礦井火災(zāi)處理與控制一、滅火原理 滅火原理： ）冷卻，把燃燒物質(zhì)的溫度降低到燃點(diǎn)以下。 ）隔離和窒熄，使燃燒反應(yīng)體系與環(huán)境

13、隔離，抑制參加反應(yīng)的物質(zhì)。 ）稀釋，降低參加反應(yīng)物(液、氣體）的濃度。 ）中斷鏈反應(yīng)。二、直接滅火 采用滅火劑或挖出火源等方法把火直接撲滅，稱謂直接滅火法（一）常用滅火劑及其使用方法 可用于撲滅火源的物質(zhì)，稱為滅火劑。常用的滅火劑有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、鹵代烷、惰氣、砂子和巖粉等。、水 水是不燃液體，是消防上常用的滅火劑之一。使用方法有水射流和水幕兩種形式。 第41頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四 2、泡沫 泡沫是一種體積小，表面被液體圍成的氣泡群。泡沫的比重小，且流動性好，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離立體滅火，具有持久性和抗燃燒性，導(dǎo)熱性能低，粘著力大。泡沫復(fù)蓋在火源

14、周圍，形成嚴(yán)密的復(fù)蓋層，并能保持一定時(shí)間，使燃燒區(qū)與空氣隔絕，具有窒息作用；復(fù)蓋層具有防輻射和熱量向外傳導(dǎo)作用；泡沫中的水份蒸發(fā)可以吸熱降溫，起到冷卻作用。 泡沫滅火劑可分為化學(xué)滅火劑和空氣泡沫滅火劑兩類。 第42頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四3、干粉 干粉滅火劑是目前公認(rèn)的滅火效力較高的一種新型的化學(xué)滅火劑。應(yīng)用范圍比較廣泛。 干粉滅火的原理： 干粉靠加壓氣體的壓力從噴咀內(nèi)噴出，形成一股霧狀氣流，射向燃燒物，接觸火焰和高溫后，受熱分解，吸熱并放出不燃?xì)怏w（NH3和H2O(g)，可以稀釋火區(qū)范圍內(nèi)的氧濃度；干粉及其熱解產(chǎn)物可抑止碳?xì)渥杂苫桑茐娜紵湻磻?yīng)；細(xì)的粉

15、沫在高溫作用下溶化、膠結(jié)，形成復(fù)蓋層具有良好的“熱帳”作用。第43頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四4、鹵代烴滅火劑 常用的鹵代烴滅火劑是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氫而成，因此也叫鹵代烷滅火劑。 滅火原理： 在氮?dú)獾膲毫ψ饔孟?，滅火劑立即成霧狀噴出。形成比重大、擴(kuò)散慢的氣體，能在較長時(shí)間內(nèi)滯留在火區(qū)內(nèi)。其作用是降低火區(qū)氧濃度之外，中斷鏈反應(yīng)，阻止燃燒，并兼有一定窒息和冷卻作用。5、砂子和巖粉 砂子和巖粉在煤礦廣泛應(yīng)用于撲滅電氣火災(zāi)。 第44頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四（二）消除可燃物 直接滅火除了向火源噴射滅火劑以外，在有些條件下還可以

16、清除可燃物，消除燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)。煤礦常用的是挖除火源。（三）用凝膠處理高溫點(diǎn)和自燃火源 凝膠是近年來應(yīng)用于煤礦井下防滅火較為廣泛的材料，由基料（硅酸鹽（水玻璃）+促凝劑（碳酸氫氨等鹽類）+水（90%左右）組成。 滅火原理： 凝膠基料和促凝劑都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的壓力下，注入到高溫點(diǎn)周圍的煤體中。在成膠前凝膠易于流動，能夠滲透到煤體碎裂的內(nèi)部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏風(fēng)（裂隙）通道，防止漏風(fēng)滲入；其內(nèi)固聚的大量水份，遇高溫受熱蒸發(fā)，還可以起到吸熱降溫作用。 第45頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四（四）灌漿滅火 灌漿滅火是煤礦井下常用的一種滅火

17、方法。灌漿滅火的方法因火源位置而異。 常用的方法有：井下巷道（鉆窩）打鉆灌漿、在火區(qū)密閉墻上插管灌漿和地面鉆孔注漿三種。 第46頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四三、隔絕滅火 當(dāng)火源不能直接將火撲滅時(shí)，為了迅速控制火勢，使其熄滅，可在通往火源的所有巷道內(nèi)砌筑密閉墻，使火源與空氣隔絕。（一）密閉墻的結(jié)構(gòu)和種類 分為：臨時(shí)密閉、永久密閉和防爆密閉三種。 、臨時(shí)密閉墻 其作用是暫時(shí)切斷風(fēng)流，控制火勢發(fā)展。為砌筑永久密閉墻或直接滅火創(chuàng)造條件。 2、永久密閉墻。 較長時(shí)間地（至火源熄滅為止）阻斷風(fēng)流，使火區(qū)因缺氧而熄滅。其要求是具有較高的氣密性、堅(jiān)固性和不燃性，同時(shí)又要求便于砌筑

18、和啟開。 、防爆密閉墻 在有瓦斯爆炸危險(xiǎn)時(shí)，需要構(gòu)筑防爆密閉，以防止封閉火區(qū)時(shí)發(fā)生瓦斯爆炸。防爆密閉墻一般是用砂袋堆砌而成。第47頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四（二）密閉墻的位置選擇 密閉墻的位置選擇合理與否不僅影響滅火效果，而且決定施工安全性。 封閉火區(qū)的原則是：密、小、少、快四字。 密是指密閉墻要嚴(yán)密，盡量少漏風(fēng)；小是指封閉范圍要盡量??；少是指密閉墻的道數(shù)要少；快是指封閉墻的施工速度要快。（三）封閉火區(qū)的順序 目前基本上有兩種： 一是先進(jìn)后回（又稱為先入后排）；二是進(jìn)回同時(shí)?；鸬?8頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)53分，星期四四、封閉火區(qū)的方法封閉火區(qū)的方法分為三種： 1、鎖風(fēng)封閉火區(qū)。 從火區(qū)的進(jìn)回風(fēng)側(cè)同時(shí)密閉，封閉火區(qū)時(shí)不保持通風(fēng)。 這種方法適用于氧濃度低于瓦斯爆炸界線(O212%)的