煤礦火災(zāi)概論第4第5章課件

第四章礦井外因火災(zāi)的預(yù)防2第四章礦井外因火災(zāi)的預(yù)防

外因火災(zāi)的主要特點(diǎn):突然發(fā)生，來勢迅猛，發(fā)生的時(shí)間與地點(diǎn)出人意料之外。正是由于這種突發(fā)性和意外性，常會(huì)使人們驚慌失措而釀成惡性事故。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，重大惡性火災(zāi)事故90％以上是由外因火災(zāi)所引起，外因火災(zāi)約占火災(zāi)總數(shù)的25-30％，傷亡人數(shù)占總數(shù)的65％。例如:

1978.2.15吉林東富煤礦火災(zāi)事故（68人死亡）

1976.8.13新密王莊煤礦火災(zāi)事故（92人死亡）

現(xiàn)在，隨著采掘機(jī)械化程度的提高，外因火災(zāi)比率有上升的趨勢。機(jī)電峒室、電纜、皮帶運(yùn)輸機(jī)和綜采設(shè)備火災(zāi)事做近幾年來多次發(fā)生。

外因火火的防治主要應(yīng)從兩個(gè)方面著手，一是防止失控的高溫?zé)嵩?；其次是在井下盡量采用不燃或耐燃的材料與制品。31、煤礦常見的外因火源1）電能熱源

電(纜)流短路；電器過負(fù)荷運(yùn)行；短路產(chǎn)生的電弧、電火花；烘烤（燈泡取暖）；靜電等。2）機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不良造成的摩擦熱如膠帶與滾筒摩擦、膠帶與碎煤摩擦以及采掘機(jī)械截齒與砂巖摩擦、液壓聯(lián)軸器噴油等。3）不正確的爆破作業(yè)形成的爆炸火焰放明炮、糊炮、裝藥密度過大或過小、鉆孔內(nèi)有水、炸藥受潮以及封孔炮泥長度不夠或用可燃物（如煤粉、炸藥包裝紙等）代替炮泥等違反爆破操作規(guī)程的操作都有可能發(fā)生爆燃。4）違章明火違章吸煙、使用電爐、燈泡取暖、電焊、氣焊、噴燈熔斷與焊接以及壞人的陰謀縱火等而出現(xiàn)的明火。5)瓦斯、燃?jí)m爆炸5

第221條井筒、平硐與各水平的連接處及井底車場，主要絞車道與主要運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷的連接處，井下機(jī)電設(shè)備硐室，主要巷道內(nèi)帶式輸送機(jī)機(jī)頭前后兩端各20m范圍內(nèi)，都必須用不燃性材料支護(hù)。在井下和井口房，嚴(yán)禁采用可燃性材料搭設(shè)臨時(shí)操作間、休息間。

第222條井下嚴(yán)禁使用燈泡取暖和使用電爐。

第223條井下和井口房內(nèi)不得從事電焊、氣焊和噴燈焊接等工作。如果必須在井下主要硐室、主要進(jìn)風(fēng)井巷和井口房內(nèi)進(jìn)行電焊、氣焊和噴燈焊接等工作，每次必須制定安全措施，

第224條井下使用的汽油、煤油和變壓器油必須裝入蓋嚴(yán)的鐵桶內(nèi)，由專人押運(yùn)送至使用地點(diǎn)，剩余的汽油、煤油和變壓器油必須運(yùn)回地面，嚴(yán)禁在井下存放。井下使用的潤滑油、棉紗、布頭和紙等，必須存放在蓋嚴(yán)的鐵桶內(nèi)。用過的棉紗、布頭和紙，也必須放在蓋嚴(yán)的鐵桶內(nèi)，并由專人定期送到地面處理，不得亂放亂扔。嚴(yán)禁將剩油、廢油潑灑在井巷或硐室內(nèi)。井下清洗風(fēng)動(dòng)工具時(shí)，必須在專用硐室進(jìn)行，并必須使用不燃性和無毒性洗滌劑。

第227條每季度應(yīng)對(duì)井上、下消防管路系統(tǒng)，防火門，消防材料庫和消防器材的設(shè)置情況進(jìn)行1次檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決。62）防火對(duì)策

礦井火災(zāi)的防治可以采取下列三個(gè)對(duì)策：3E對(duì)策（1）技術(shù)(Engineering)對(duì)策技術(shù)對(duì)策是防止火災(zāi)發(fā)生的關(guān)鍵對(duì)策。它要求從工程設(shè)計(jì)開始，在生產(chǎn)和管理的各個(gè)環(huán)節(jié)中，針對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的條件，制定切實(shí)可行的技術(shù)措施。技術(shù)對(duì)策可分為：（1.1）災(zāi)前對(duì)策災(zāi)前對(duì)策的主要目標(biāo)是破壞燃燒的充要條件，防止起火；其次是防止已發(fā)生的火災(zāi)擴(kuò)大。（A）防止起火的對(duì)策①確定發(fā)火危險(xiǎn)區(qū)-潛在火源和可燃物共同存在的地方，加強(qiáng)明火與潛在高溫?zé)嵩吹目刂婆c管理，防止火源產(chǎn)生。②消除燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)。井下盡量不用或少用可燃材料，采用不燃或阻燃材料和設(shè)備，例如使用阻燃風(fēng)筒、阻燃膠帶，支架非木質(zhì)化。③防止火源與可燃物接觸和作用。在潛在高溫?zé)嵩磁c可燃物間留有一定的安全距離。④安裝可靠的保護(hù)設(shè)施，防止?jié)撛跓嵩崔D(zhuǎn)化為顯熱源。例如，變電所安裝過電流保護(hù)裝置，防止電纜短路。7（B）防止火災(zāi)擴(kuò)大①有潛在高溫?zé)嵩吹那昂螅保埃矸秶鷥?nèi)應(yīng)使用不燃支架。②在火源危險(xiǎn)區(qū)的兩端設(shè)防火門；礦井有反風(fēng)裝置，采區(qū)有局部反風(fēng)系統(tǒng)。③在有發(fā)火危險(xiǎn)的地方，設(shè)置報(bào)警、消防裝置和設(shè)施。④在發(fā)火危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)設(shè)避難硐室。（1.2）災(zāi)后對(duì)策①報(bào)警。采集處于萌芽狀態(tài)的火災(zāi)信息，發(fā)出報(bào)警。②控制。利用已有設(shè)施控制火勢發(fā)展，使非災(zāi)區(qū)與災(zāi)區(qū)隔離。③滅火。迅速采取有效措施滅火。④避難。使災(zāi)區(qū)受威協(xié)的人員盡快選擇安全路線逃離災(zāi)區(qū)，或撤至災(zāi)區(qū)內(nèi)預(yù)設(shè)的避難硐室等待救援。（2）教育（Education）對(duì)策

教育對(duì)策包括知識(shí)、技術(shù)和態(tài)度教育三個(gè)方面。（3）管理實(shí)施(Enforcement）對(duì)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(duì)策簡稱“三Ｅ”對(duì)策。

前兩者是防火的基礎(chǔ)，后者是防火的保證。如果片面的強(qiáng)調(diào)某一對(duì)策都不能收到滿意的效果。9第五章礦井火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)

第一節(jié)早期預(yù)報(bào)外因火災(zāi)第二節(jié)早期預(yù)報(bào)內(nèi)因火災(zāi)10第一節(jié)早期預(yù)報(bào)外因火災(zāi)

對(duì)于外因火災(zāi)的早期預(yù)測預(yù)報(bào)，是一項(xiàng)非常困難的工作。因?yàn)橥庖蚧馂?zāi)的特點(diǎn)是發(fā)生突然，不知道什么地方，不知道什么時(shí)間會(huì)發(fā)生，往往出人意料之外，往往使人措手不及，造成重大災(zāi)害事故。目前礦井對(duì)外因火災(zāi)的早期預(yù)測預(yù)報(bào)工作做得還很不夠。1、對(duì)于電纜短路、明火、瓦斯煤塵爆炸、機(jī)電火花等引起的外因火災(zāi)，基本上沒有什么好的方法來預(yù)測。2、對(duì)于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不良如機(jī)械摩擦、皮帶摩擦等造成的火災(zāi)，可以安設(shè)溫度傳感器來進(jìn)行預(yù)報(bào)。3、國外采用根據(jù)燃燒的氣體產(chǎn)物(CO和C02)、火焰、紅外光等進(jìn)行預(yù)測，也必須是火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生才有可能。但外因火災(zāi)可能發(fā)生在礦井的任何地點(diǎn)，因此在井下采用火焰、紅外光報(bào)警器所遇到的困難是不可能在井下所有地點(diǎn)布置探測器。早一些發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的發(fā)生，能夠及時(shí)地采取措施；外因火災(zāi)的早期預(yù)測預(yù)報(bào)是一個(gè)有待進(jìn)一步研究的內(nèi)容。11第二節(jié)早期預(yù)報(bào)內(nèi)因火災(zāi)內(nèi)因火災(zāi)是煤炭的自燃，存在一個(gè)或長或短的過程，即要經(jīng)過潛伏期——自燃期——自燃這樣一個(gè)由低溫吸氧到氧化燃燒的過程，在這個(gè)過程中，必然要出現(xiàn)一系列的征兆。早期預(yù)測預(yù)報(bào)內(nèi)因火災(zāi)的方法有三種：

1）利用人體生理感覺預(yù)報(bào)自然發(fā)火2）測定礦內(nèi)空氣及圍巖溫度的變化3）測定礦內(nèi)氣體成分的變化1、利用人體生理感覺預(yù)報(bào)自然發(fā)火（1）濕度增加，巷道壁“出汗”。（溫度在50℃以下時(shí)，參與反應(yīng)的氧有40%被變成水蒸氣）（2）聞到芳香族氣體味。（主要是戊烷、己烷、乙烯、苯等碳?xì)浠衔锘旌侠鋮s后出現(xiàn)的氣味——煤油味、汽油味、煤焦油味、松節(jié)油味等）（3）空氣溫度與火區(qū)出水溫度較高。（4）人體感覺不舒服。（有毒氣體的影響，如悶熱、周身不適、汗水直流、頭疼、過度興奮或昏昏欲睡、四肢無力、皮膚接觸空氣部分疼痛等）煤炭氧化產(chǎn)生的主要?dú)怏w1）預(yù)測預(yù)報(bào)煤炭自燃指標(biāo)

（1）格雷哈姆火災(zāi)系數(shù)式中：

R1—第一火災(zāi)系數(shù)，％；R2=0-20%基本正常

R2—第二火災(zāi)系數(shù)，％；=20-40%溫度上升，加強(qiáng)觀測

R3—第三火災(zāi)系數(shù)，％；=40-80%出現(xiàn)明火。+△CO2—CO2的增加量，即測定地點(diǎn)空氣成分中的CO22減去入風(fēng)流中的CO21量。+△CO2=CO22-CO21×N22/N21N22——測定地點(diǎn)的N2量。N21——入風(fēng)流中的N2量。+△CO—CO的增加量，即測定地點(diǎn)空氣成分中的CO2減去入風(fēng)流中的CO1量。

+△CO

=CO2-CO1×N22/N21-△O2—O2的消耗量，即入風(fēng)流中的O21減去測定地點(diǎn)空氣成分中的O22，

-△O2=O21-O22+0.265×（N22-N21）0.265—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧氮比；20.96/79=0.265（2）鏈烷比、烯烷比、烯炔比等鏈烷比是指烷系氣體之間濃度的比值，常用的有乙烷/甲烷、丙烷/乙烷等。實(shí)驗(yàn)證明，鏈烷比受風(fēng)流及自燃范圍的影響較小。①日本采用鏈烷比來早期預(yù)測預(yù)報(bào)煤炭自燃。如：乙烷（C2H6）比甲烷(CH4)；丙烷（C3H8）比甲烷(CH4)；丁烷（C4H10）比甲烷(CH4)等。②隨著溫度的增加乙烯的生成量遠(yuǎn)大于乙炔，因此可以根據(jù)二者之比的大小來判定煤溫的大小。俄羅斯采用乙烯（C2H4）與乙炔（C2H2）百分比預(yù)報(bào)自燃。③我國棗莊柴里礦采用乙烷（C2H6）比甲烷(CH4)指標(biāo)。二者之比從70℃—190℃增大86.6倍。Hppm安全預(yù)報(bào)發(fā)火元寶山古山元寶山古山元寶山古山臨界值﹤5130﹤490059095900﹥5909﹥5900預(yù)報(bào)值﹤4352﹤490051304900﹥5909﹥5900根據(jù)CO絕對(duì)發(fā)生量H值預(yù)報(bào)自然發(fā)火

例如：古山二井6-9工作面測得回風(fēng)流中CO濃度為0.008%，風(fēng)量為408m3/min,此時(shí)CO絕對(duì)涌出量為:H=0.008%×408=0.03264﹥0.0059。預(yù)報(bào)了自然發(fā)火，預(yù)報(bào)后兩天采空區(qū)出現(xiàn)明火。月余H值又達(dá)0.0065，老塘又出現(xiàn)明火。

采用CO作為預(yù)測預(yù)報(bào)煤炭自燃的指標(biāo)氣體，其準(zhǔn)確率較高，可達(dá)90%以上，缺點(diǎn)是不易確定CO濃度或生成量與火源溫度的直接關(guān)系。②烯烴類氣體指標(biāo)烷烴類氣體如甲烷為常規(guī)涌出氣體；乙烷、丙烷涌出不穩(wěn)定，不能作為指標(biāo)氣體。烯（炔）烴類氣體：乙烯C2H4:100-130℃丙烯C3H6:120-150℃乙炔C2H2:140-160℃丁烯C4H8:150-170℃

③一氧化碳CO氣體濃度變化率指標(biāo)煤炭自燃氧化分級(jí)（褐煤）氧化階段自熱

前期自熱后期五級(jí)氧化過程一級(jí)加速二級(jí)加速三級(jí)加速四級(jí)減速五級(jí)減速溫度范圍℃50-7070-90120-130140-160160-180180-200CO濃度變化率ppm/℃1.35.6564.52412145-156與常溫30℃相比，CO濃度增加倍率3.210.381.8442.831242936CO濃度變化率：某一溫度與常溫下的

CO釋放量之差除以溫度差值。CO氧化速率增幅：＜1ppm/℃；正常值。CO氧化速率增幅：＝1ppm/℃－2ppm/℃；預(yù)報(bào)值。CO氧化速率增幅：＞2ppm/℃；采取措施。山東龍口北皂煤礦CO氣體指標(biāo)

注意：預(yù)報(bào)煤炭自燃的指標(biāo)，煤種、礦井的不同而不同。必須要經(jīng)過長期的觀察，準(zhǔn)確的分析、檢驗(yàn)才能得到一個(gè)準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)指標(biāo)。222）束管監(jiān)測系統(tǒng)

束管監(jiān)測系統(tǒng)是一種連續(xù)抽取井下氣體，在地面用儀器分析各種指標(biāo)氣體以預(yù)報(bào)災(zāi)情的裝置。其避免了人工取樣工作量大，間隔時(shí)間長，有時(shí)無法進(jìn)入待測區(qū)的情況。

束管監(jiān)測系統(tǒng)的基本組成：束管及其附件(連接器、粉塵過濾器、水份撲集器、火焰阻止器)；抽氣泵；氣樣選取器；指標(biāo)氣體分析儀；以及數(shù)字顯示、圖表記求、聲光報(bào)警系統(tǒng)等。束管是由內(nèi)徑為4.3mm或6.4mm的聚乙烯管多根外包聚氯乙烯套管組成，其狀如同多芯電纜，每根小管布置在井下一個(gè)測點(diǎn)，利用抽氣泵將氣樣抽到地面，經(jīng)氣樣選取器依次將不同測點(diǎn)的氣樣送往分析儀進(jìn)行分析。23KSS-200煤礦自燃火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)主要技術(shù)