礦井通風與安全課課件第二章礦井火災防治

第2章火災防治1、礦井火災分類及危害2、外因火災及其預防3、煤炭自燃理論根底4、火災預測與預報5、開采技術防火措施6、灌漿與阻化劑防滅火7、均壓防滅火8、惰性防滅火9、火災時期通風10、礦井火災處理與控制

本章要求：①了解礦井火災特點、發(fā)生原因和分類方法；②熟悉礦井外因火災以及防治對策；③掌握礦井煤炭自燃機理、自燃過程以及防治技術；④掌握礦井火災時期的風流紊亂形式、原因及控制原理；⑤掌握礦井滅火原理及方法；⑥熟悉火區(qū)管理與啟封方法。第一節(jié)礦井火災分類及危害●礦井火災的概念●火災的類型及特性●礦井火災的危害●防滅火研究的內(nèi)容返回

一、礦井火災的概念1、火災火災是指在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。2、礦井火災礦井火災是指發(fā)生在礦井井下或地面井口附近，威脅礦井平安生產(chǎn)，并形成災害的一切非控制燃燒?！竦V井火災有兩方面的含義：▲發(fā)生在煤礦井下的火災；▲發(fā)生在地面但威脅到井下平安或發(fā)生在煤礦企業(yè)生產(chǎn)范圍之內(nèi)的火災，如井口附近、絞車房內(nèi)、主要通風機房內(nèi)的火災。返回本節(jié)二、火災的類型及特性1、按火災發(fā)生的地點分類(1)地面火災發(fā)生在礦井工業(yè)廣場范圍內(nèi)地面上的火災稱為地面火災。●地面火災可以發(fā)生在行政辦公樓、福利樓、井口樓、選煤樓以及坑木場、貯煤場、矸石山等地點?！竦孛婊馂牡奶攸c：火災外部征兆明顯，易于發(fā)現(xiàn)，空氣供給充分；燃燒完全，有毒氣體發(fā)生量較少；地面空間寬闊，煙霧易于擴散，滅火工作盤旋余地大。返回本節(jié)(2)井下火災發(fā)生在井下的火災以及發(fā)生在井口附近而威脅到井下平安，影響生產(chǎn)的火災統(tǒng)稱為井下火災。●井下火災可以發(fā)生在井口樓、井筒、井底車場、機電硐室、爆炸材料庫、進回風大巷、采區(qū)變電硐室、掘進和回采工作面以及采空區(qū)、煤柱等地點?！窬禄馂牡奶攸c：很難及時發(fā)現(xiàn)，井下空氣供給有限，難以完全燃燒，有毒有害煙霧大量產(chǎn)生，隨風流到處擴散，毒化礦井空氣，威脅工人的生命平安，在瓦斯和煤塵爆炸危險礦井，還可能引起爆炸，釀成重大惡性事故。2、按引熾熱源分類(1)外因火災外因火災是外部高溫熱源(如放炮、燒焊、電流短路、明火等)引起可燃物質(zhì)燃燒造成的火災。發(fā)生的地點：井口房、井筒、井底車場、石門及機電硐室和有機電設備的巷道等地點。外因火災的主要特點：①發(fā)生突然、來勢兇猛。②外因火災容易發(fā)現(xiàn)，早期的外因火災較易撲滅。礦井外因火災所占的比重較小，占火災總數(shù)的10％~15％，即內(nèi)因火災占火災總數(shù)的85％~90％。(2)內(nèi)因火災內(nèi)因火災也叫自燃火災，是指一些易燃物質(zhì)(主要指煤炭)在一定條件和環(huán)境下(破碎堆積并有空氣供給)自身發(fā)生物理化學變化(指吸氧、氧化、發(fā)熱)聚積熱量而導致著火形成的火災。發(fā)生的地點：采空區(qū)、遺留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒處、巷道中有浮煤堆積的地方。內(nèi)因火災的主要特點：①一般都有預兆②火源隱蔽③持續(xù)燃燒的時間較長，范圍較大，難于撲滅。④內(nèi)因火災頻率較高3、按可燃物的類型分類根據(jù)國家標準?火災分類?(GB/T4968－2021)2021年11月4日發(fā)布，2021年4月1日實施。A類火災：指固體物質(zhì)火災。B類火災：指液體或可熔化的固體物質(zhì)火災。C類火災：指氣體火災。D類火災：指金屬火災。E類火災：帶電火災。F類火災：烹飪器具內(nèi)的烹飪物〔如動植物油脂〕火災。三、礦井火災的危害1、產(chǎn)生大量的有毒有害氣體遇難者有80％~90％都是死于以CO為主的煙霧中毒。2、引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸礦井火災的危害并不僅僅是燃燒放熱。3、造成重大經(jīng)濟損失●毀壞設備設施●燒毀大量的煤炭資源據(jù)1997年新疆煤田普查結(jié)果說明，新疆5大火區(qū)的火災面積總計達3794公頃，其中明火面積達826公頃，燒毀煤量3113.37Mt。4、引起礦井風流紊亂井下發(fā)生火災后產(chǎn)生火風壓，使礦井風量增加或減少，使礦井風流方向逆轉(zhuǎn)，造成礦井風流紊亂。返回本節(jié)

四、防滅火研究的內(nèi)容圍繞一個目標和三個問題目標：防止礦井火災發(fā)生三個問題：

●火災是如何發(fā)生

●如何防止火災發(fā)生及時準確地預測、預報火災的發(fā)生。

●火災發(fā)生后如何處理一旦出現(xiàn)礦井火災，能根據(jù)火災發(fā)生的性質(zhì)、規(guī)律、地點等采取有針對性的措施及時撲滅和控制火災，減小火災造成的危害。返回本節(jié)第二節(jié)外因火災及其預防●物質(zhì)燃燒的充要條件●外因火災的預防●預防外因火災的技術措施返回一、物質(zhì)燃燒的充要條件可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反響，通常伴有火焰、發(fā)光和發(fā)煙的現(xiàn)象稱為燃燒。1、必要條件(1)可燃物但凡能與空氣中的氧或氧化劑起化學反響的物質(zhì)稱為可燃物。(2)熱源(點火源)但凡能供給可燃物與氧氣發(fā)生燃燒反響的能量來源，統(tǒng)稱為熱源。(3)氧氣(助燃物)但凡與可燃物結(jié)合能導致和支持燃燒的物質(zhì)，都叫做助燃物。發(fā)生燃燒除滿足上述三個條件外，還必須滿足充分條件。燃燒熱源氧氣可燃物燃燒三角形返回本節(jié)2、充分條件(1)一定數(shù)量或濃度的可燃物(2)一定比例的助燃物(3)一定能量的熱源(4)可燃物、助燃物和熱源三者的相互作用燃燒不僅具備可燃物、助燃物和熱源，且滿足相互之間的數(shù)量比例，同時還必須使三者相互結(jié)合，相互作用，否那么，燃燒也不能發(fā)生。二、外因火災的預防1、消防工作方針?中華人民共和國消防法?(2021年10月28日修訂，2021年5月1日起施行)中第二條規(guī)定，消防工作的方針“預防為主、防消結(jié)合〞。“預防為主〞就是把火災預防工作放在消防工作的首位，從思想上、組織上、制度上及物質(zhì)保障上采取各種積極措施。預防為主的三個重點：①消防平安的宣傳教育②建立防火平安管理規(guī)章制度③經(jīng)常開展防火檢查返回本節(jié)“防消結(jié)合〞就是在強調(diào)做好火災預防工作的同時，時刻做好各項滅火準備，及時撲滅發(fā)生的火災。防消結(jié)合的三個重點：①制定應急預案②有組織準備，有訓練有素的隊伍，有明確的組織分工。③配備足夠的消防器材裝備防火與滅火是一個問題的兩個方面，相輔相成，有機結(jié)合的一個整體，二者缺一不可。防是消的先決條件，做好事故前的預防工作，防止或減少火災的發(fā)生。消是防的補救措施，做好事故后的工作，是為了有效地撲救火災，減少傷亡和損失。2、防滅火原理(1)防火的根本原理①控制可燃物●使用難燃或不燃材料代替易燃和可燃材料●加強通風●防止可燃氣體和易燃液體泄漏②隔絕助燃物●實行密閉操作，防止空氣接觸?！袷褂枚栊詺怏w保護③消除熱源④阻止火勢蔓延(2)滅火的根本原理所謂滅火，就是破壞燃燒條件，使燃燒反響終止的過程。①隔離法就是將未燃燒的物質(zhì)與正在燃燒的物質(zhì)隔開或疏散到平安地點，燃燒會因缺乏可燃物而停止。具體采取以下措施：●關閉可燃氣體、液體管道的閥門，以減少和阻止可燃物質(zhì)進入燃燒區(qū)；●將火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物品搬走；●排除生產(chǎn)裝置、容器內(nèi)的可燃氣體或液體；●設法阻擋流散的液體；●撤除與火源毗連的易燃建(構(gòu))筑物，形成阻止火勢蔓延的空間地帶等。②窒息法就是隔絕空氣或稀釋燃燒區(qū)的空氣氧含量，使可燃物得不到足夠的氧氣而停止燃燒。適用于撲救容易封閉的容器設備、房間、洞室和工藝裝置或船艙內(nèi)的火災。具體采取以下措施：●用砂、石棉布、濕棉被、帆布等不燃或難燃物捂蓋燃燒物，阻止空氣流入燃燒區(qū)，使已燃燒的物質(zhì)得不到足夠的氧氣而熄滅；●用水蒸氣或惰性氣體(如CO2、N2)來降低燃燒區(qū)內(nèi)氧濃度；●密閉起火的建筑、設備的孔洞和洞室；●用泡沫覆蓋在燃燒物上使之得不到新鮮空氣而窒息。③冷卻法就是將滅火劑直接噴射到燃燒物上，將燃燒物的溫度降到低于燃點，使燃燒停止；或者將滅火劑噴灑在火源附近的物體上，使其不受火焰輻射熱的威脅，防止形成新的火點，將火災迅速控制和撲滅。最常見的方法●用水來冷卻滅火●二氧化碳滅火劑的冷卻效果也很好，可以用來撲滅精密儀器、文書檔案等貴重物品的初期火災?！裼盟鋮s建(構(gòu))筑物、生產(chǎn)裝置、設備容器，以減弱或消除火焰輻射熱的影響。④抑制法這是基于燃燒是一種鏈鎖反響的原理，使滅火劑參與燃燒的鏈鎖反響，它可以銷毀燃燒過程中產(chǎn)生的游離基，形成穩(wěn)定分子或低活性游離基，從而使燃燒反響停止，到達滅火的目的。采用這種方法的滅火劑，目前主要有1211、1301等鹵代烴滅火劑和干粉滅火劑。但鹵代烴滅火劑對環(huán)境有一定污染，特別是對大氣臭氧層有破壞作用，生產(chǎn)和使用將會受到限制，各國正在研制滅火效果好且無污染的新型高效滅火劑來代替。3、防火對策(1)工程技術(Engineering)對策①災前對策防止起火、防止火災擴大②災后對策報警、控制、滅火、避難(2)教育〔Education〕對策知識、技術、態(tài)度(3)管理((法制(Enforcement))對策制定各種法規(guī)和標準，且強制性執(zhí)行。這三種對策簡稱“三Ｅ〞對策。前兩者是防火的根底，后者是防火的保證。三、預防外因火災的技術措施防止礦井外因火災應該從消除、控制可燃物和外界火源入手，并且防止它們相遇，防止已發(fā)生的火災事故擴大，以盡量減少火災損失。1、防止火災產(chǎn)生(1)使用不燃性材料●新建礦井的永久井架及井口房、以井口為中心的聯(lián)合建筑，必須用不燃材性料建筑?！駥ΜF(xiàn)有生產(chǎn)礦井用可燃性材料建筑的井架和井口房，必須制定防火措施?！窬病⑵巾吓c各水平的連接處及井底車場，井下機電設備硐室等都必須用不燃材料支護?！裨诰潞途诜?，嚴禁采用可燃性材料搭設臨時操作間、休息間。返回本節(jié)(2)嚴格杜絕產(chǎn)生火源①井下嚴禁吸煙和使用明火，嚴禁使用燈泡取暖和使用電爐。②井下進行電焊、氣焊等，要制定專門可靠的措施。③使用平安炸藥，要嚴格執(zhí)行放炮規(guī)定，不準用明火或動力線放炮。④采用防爆或防火花型電氣設備，電氣設備性能完好，電路敷設符合要求，防止產(chǎn)生電火花。(3)防止高溫熱源和火花與可燃物相互作用●在井口房、井筒和傾斜巷道內(nèi)進行電焊、氣焊和噴燈焊接等工作時，必須在工作地點下方用不燃性材料設施接受火星。●電焊、氣焊和噴燈焊接等工作地點的風流中，瓦斯?jié)舛龋?.5%，只有在檢查證明作業(yè)地點附近20m范圍內(nèi)巷道頂部和支護背板后無瓦斯積存時，方可進行作業(yè)。

2、防止火災蔓延的措施

(1)設置防火門進風井口和進風平硐口都要裝有防火鐵門。

(2)設置消防器材和滅火設備在井口附近、井下每個生產(chǎn)水平的主要運輸大巷中設置消防材料庫。

(3)設置井下消防水池和消防供水系統(tǒng)礦井必須設地面消防水池和井下消防管路系統(tǒng)。

(4)主要通風機必須有反風系統(tǒng)或設備，反風設施并保持其狀態(tài)良好。第三節(jié)煤炭自燃理論根底●煤炭自燃理論●影響煤炭自然發(fā)火的因素●煤的自燃過程返回煤自燃概況●煤自燃已經(jīng)存在了數(shù)百萬年，山西大同侏羅紀煤層最早在第四紀，即距今約200萬年前就開始自燃?！駜H北方7省煤層露頭著火面積720平方公里，累計燒毀煤量42億噸以上，現(xiàn)仍以每年3000多萬噸燃燒速度開展?！裎覈?7%的礦井開采有自燃傾向的煤層，礦井火災事故中，自然發(fā)火占整個火災事故的70%，個別礦區(qū)甚至達95%以上。●自燃火災事故造成的凍結(jié)煤量達6000多萬噸，嚴重影響煤礦生產(chǎn)的接續(xù)。因此，自燃火災是礦井防滅火工作中的治理重點?！衩禾孔匀际侵柑幱谔囟ōh(huán)境及條件下的煤吸附氧、自熱、熱量積聚自燃而形成的頻發(fā)性災害。一、煤炭自燃理論

1、煤炭自燃機理

(1)細菌作用學說中心內(nèi)容是：煤在細菌作用下的發(fā)酵過程中放出一定的熱量，對煤在700C以前的自熱起決定性作用。當微生物極度增長時，一般都有生化放熱過程，當煤自熱溫度升到700C以上時，所有的生化過程都將消亡，同時引發(fā)煤炭自燃。為了考查細菌作用學說的可信性，有的學者曾將具有強自燃性的煤炭置于溫度為1000C的真空環(huán)境里達20h，任何細菌都死亡，然而煤的自燃傾向性并未減弱。返回本節(jié)(2)黃鐵礦作用學說中心內(nèi)容是：煤的自燃過程，是由于煤層中的黃鐵礦(FeS2)暴露于空氣后與水分和氧相互作用，發(fā)生放熱反響而引起的，19世紀下半葉，這一學說曾被廣為認定。然而后來發(fā)現(xiàn)不含黃鐵礦的煤層也發(fā)生了自燃，該學說無法對此現(xiàn)象作出解釋，因此具有一定的局限性。(3)酚基作用學說中心內(nèi)容是：導致煤自燃是因為空氣中的氧與煤體中所含有的不飽和酚基化合物作用時，放出熱量所致。酚基導因作用是引起煤自燃的主要原因的觀點尚有待進一步研究，此學說實際上是煤與氧的作用問題，因此可作為煤氧復合作用學說的補充。(4)煤氧復合作用學說認為，原始煤體自暴露于空氣中后，與氧氣結(jié)合，發(fā)生氧化并產(chǎn)生熱量，當具備適宜的儲熱條件，就開始升溫，最終導致煤的自燃。研究煤炭自燃機理主要目的在于指導礦井煤炭自燃防治措施的制定和實施。研究方法有三類：●減少煤炭和空氣接觸的外表積；●降低與煤炭外表接觸的氧氣含量；●用某種方法鈍化自然發(fā)火煤炭外表的氧化活性。2、自然發(fā)火和自然發(fā)火期(1)自然發(fā)火是指有自燃傾向性的煤層被開采破碎后，在常溫下與空氣中的氧發(fā)生氧化生熱，使溫度升高，出現(xiàn)發(fā)火和冒煙的現(xiàn)象。自然發(fā)火的判定?礦井防滅火標準?中對自然發(fā)火和存在自然發(fā)火隱患都有明確的規(guī)定礦井某一區(qū)域出現(xiàn)如下現(xiàn)象之一時，即定為發(fā)生自然發(fā)火：①由于自燃出現(xiàn)火炭、火焰、煙霧等現(xiàn)象；②由于自燃出現(xiàn)空氣、煤炭、圍巖及具他介質(zhì)溫度升高，并超過700C以上；③空氣中CO、C2H4(乙烯)或其它氣體的濃度＞預報指標，并有上升趨勢。(2)自然發(fā)火期煤體從暴露在空氣環(huán)境之時起到自燃(溫度到達該煤的著火點溫度)所需時間，單位月或天。煤層自然發(fā)火期是自然發(fā)火危險程度在時間上的量度，發(fā)火期愈短的煤層自然發(fā)火危險程度愈大，生產(chǎn)礦井常把煤層的自然發(fā)火期作為衡量煤層的自燃難易程度的指標。自然發(fā)火期確實定只能根據(jù)現(xiàn)場的統(tǒng)計資料得出，確定出煤層的自然發(fā)火期對開拓、開采設計和制訂防火措施具有重要意義。3、煤炭自燃條件煤炭自燃必須具備四個條件：(1)煤炭具有自燃傾向性，并呈破碎狀態(tài)堆積存在；(2)連續(xù)通風供氧維持煤的氧化過程不斷開展；當空氣中氧含量低于10%時具有窒息性；當空氣中氧含量低于15%時，可以預防自然發(fā)火。(3)煤氧化生成的熱量能大量蓄積，不易散失；風速過大或過小，堆積的煤炭不易形成自燃，煤炭自燃是在風速比較適中的情況下發(fā)生的。(4)以上三個條件同時存在，且時間大于煤的自然發(fā)火期。第一條件是最根本的，是內(nèi)因，后三個條件為外因。缺少上述任何一個條件，煤的自燃都無法進行。二、影響煤炭自然發(fā)火的因素1、內(nèi)在因素(1)煤的變質(zhì)程度一般來說，煤的變質(zhì)程度越低越容易自燃；反之，其自燃傾向性越小。(2)煤巖組分煤巖組成有絲煤、鏡煤、亮煤和暗煤。褐煤中絲煤含量最高，幾乎無鏡煤；無煙煤中鏡煤含量最高，幾乎無絲煤。在低溫下，絲煤吸氧最多，隨著溫度升高，鏡煤吸氧能力最強，其次是亮煤，暗煤最難于自燃。在常溫條件下，絲煤是自熱中心，起著引火的作用；鏡煤與亮煤脆性大，灰份少最有利于自燃開展。返回本節(jié)(3)煤中瓦斯含量瓦斯含量較高的煤，煤分子的外表上并形成一層氣膜，可阻止氧與煤接觸，煤層中瓦斯具有較好的阻化作用，當煤中剩余瓦斯量＞5m3/t時，煤往往難以自燃。但隨著瓦斯放散，煤與氧就更易結(jié)合。(4)煤的水分●在煤的自熱階段，由于水分的蒸發(fā)要消耗大量的熱。煤體中的水分沒有全部蒸發(fā)前很難上升到1000C，這就是水分大的煤炭難以自燃的原因?！袼帜軐⒊涮钣诿后w微孔中的N2和CO2驅(qū)趕排出，當水分蒸發(fā)枯燥以后，煤的吸附性能恢復，起著活化作用。地面煤堆在雨雪之后易發(fā)生自燃。井下灌水滅火，疏干之后自燃現(xiàn)象更為強烈就是這個原因。煤中水分少時有利于煤炭自燃，水分大時會抑制煤炭自燃，當煤中的水分蒸發(fā)后其自燃危險性會增大。(5)煤的含硫量同牌號的煤中，含硫礦物(如黃鐵礦)越多，越易自燃。這是由于煤中所含的黃鐵礦在低溫氧化時生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，體積增大，使煤體膨脹而變的松散，增大了氧化外表積，同時黃鐵礦氧化時放出的熱量也促進了煤炭自燃。(6)煤的孔隙率及脆性煤炭孔隙率越大，越易自燃。這是因為孔隙率越大，與氧接觸面積越大，且氧氣越易滲入煤的內(nèi)部。變質(zhì)程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。完整的煤體一般不會發(fā)生自燃，一旦呈破碎狀態(tài)那么使煤的吸氧外表積增大，著火點明顯降低，使其自燃性顯著提高。上述各種因素在煤炭自燃過程中起著重要的作用。2、外在因素(1)煤層的地質(zhì)賦存條件①煤層厚度煤層厚度越大，自燃危險性越大。在厚煤層的開采過程中，煤炭回收率低、煤柱易遭到破壞、采空區(qū)不易封閉、漏風較大等原因所致。②煤層傾角煤層傾角越大，發(fā)火越嚴重。煤層傾角較大時，開采時比較困難，采煤方法不正規(guī)，丟煤多，且采空區(qū)封閉也較困難。③煤層的頂板堅硬難垮落的頂板，煤層和煤柱上所受的礦山壓力集中，易被壓壞，采空區(qū)充填不實，漏風大，且封閉不嚴，有利于自燃發(fā)生；松軟易冒落的頂板，采空區(qū)充填充實，漏風小，自燃危險性較小。④地質(zhì)構(gòu)造在地質(zhì)構(gòu)造較復雜的礦井，如褶曲、斷層和火成巖侵入等地區(qū)，煤炭自燃危險性增大。因為受地質(zhì)構(gòu)造破壞的煤層，松軟、破碎、裂隙發(fā)育，氧化性增強，漏風供氧條件良好造成的。⑤煤層埋藏深度煤層埋藏較淺時，容易與地表裂隙相通，采空區(qū)因漏風而形成浮煤自燃；但當煤層埋藏較深時，煤體的原始溫度越高，煤中水分也少，煤炭同樣也易自燃。(2)開采技術①開拓方式要求開拓方式應該少切割煤層，少留煤柱，煤層的破壞程度低，采空區(qū)能及時封閉。立井、平硐、主要運輸大巷和總回風巷應布置在巖層內(nèi)或不易自燃的煤層內(nèi)，石門分采區(qū)布置，防止布置在自燃煤層內(nèi)。全煤巷道的布置方式煤柱多、浪費資源、切割煤層多、回采率低易自燃。②采煤方法

●采煤工作面回采率越低，煤炭自燃危險性越大；

●回采時間越長，煤炭自燃的危險性越大。

●合理的采煤方法應是巷道布置最簡單，留設煤柱越少，煤炭回收率越高，工作面推進速度快，采空區(qū)封閉嚴密，漏風量小。

●應采用走向長壁式采煤方法，全部垮落法或充填法管理頂板。

●不用房柱式、倉儲式、高落式采煤方法。

●前進式采煤由于區(qū)段巷道漏風嚴重，不利于防止自然發(fā)火；

●后退式采煤進、回風巷兩側(cè)均為實體煤，有利于防火。

(3)通風條件

●通風對自燃的主要影響主要表現(xiàn)在采空區(qū)、煤柱、和煤壁裂隙的漏風。

●漏風使這些地點煤氧化生熱，生熱多少和生熱能否積聚取決于漏風風速的大小。

●當風速過小時，漏風供氧量很小，氧化生熱少，不易自熱和自燃；

●當漏風風速過大時，供氧充足，氧化生成的熱量易被帶走，同樣不能形成熱量積聚，煤也不能自燃；

●只有當漏風既有較充分的供氧條件，同時氧化生成的熱不易帶走，熱量積聚起來，自燃才能成為可能。采空區(qū)煤炭氧化自燃“三帶〞劃分對于U型通風系統(tǒng)的采空區(qū)，按漏風大小和遺煤發(fā)生自燃的可能性采空區(qū)可分為三帶：散熱帶I：L1=5~20m，由于自由堆積，空隙漏風大，Q生<Q散；自燃帶II：L2=20~70m，空隙、漏風小，Q生>Q散；窒息〔不自燃〕帶III：漏風小，氧氣濃度低，不具備自燃條件。已經(jīng)發(fā)生自燃的遺煤因缺氧而窒息。

●采空區(qū)三帶的劃分指標①根據(jù)采空區(qū)漏風流速劃分

散熱帶：＞0.9m/s；

自燃帶：0.02~0.9m/s；

窒息帶：＜0.1m/min。②根據(jù)氧氣濃度劃分

散熱帶的氧氣濃度：＞18%-19%；

自燃帶的氧氣濃度：6-8%~18%-19%；

窒息帶的氧氣濃度：＜6%-8%。③采空區(qū)遺煤溫升速度

自燃帶：dt＞10C/d

三、煤的自燃過程1、潛伏階段自煤層被開采、接觸空氣起至煤溫開始升高為止的時間區(qū)間稱為潛伏階段。在潛伏期，煤與氧的作用是以物理吸附為主，放熱很小，無宏觀效應。不同的煤層潛伏期是不同的，如褐煤幾乎沒有潛伏期，而煙煤那么需要一個相當長的準備階段。潛伏期的特征是：煤的外表生成不穩(wěn)定的氧化物，氧化放出的熱量很少，能及時放散，煤溫和巷道空氣氣溫不變，但煤的比重略有增加，煤被活化，煤的著火溫度降低。返回本節(jié)2、自熱階段經(jīng)過潛伏階段后，氧化加劇，當?shù)竭_著火溫度時便燃燒。這一階段為煤的自熱階段，又稱自熱期。自熱過程特點：①氧化放熱較大，煤溫及其環(huán)境溫度升高；②產(chǎn)生CO、CO2和碳氫類CmHn氣體產(chǎn)物，并散發(fā)出煤油味和其他芳香氣味；③有水蒸氣生成，火源附近出現(xiàn)霧氣，遇冷會在巷道壁面上凝結(jié)成水珠，即出現(xiàn)所謂“掛汗〞現(xiàn)象。自熱階段的開展兩種可能：●煤溫持續(xù)上升到著火溫度(T2)，導致自燃；●外界條件的變化，使煤體溫度降下來，氧化過程逐漸終止，煤將不會開展到自燃階段，而進入風化階段。(3)燃燒階段自熱階段后期，煤溫到達其著火點后，假設得到充分的供氧，那么發(fā)生燃燒，出現(xiàn)明火。主要特征是：●空氣中氧含量顯著減少，CO2的數(shù)量倍增；●由于燃燒不完全和CO2受熱分解，產(chǎn)生更多的CO，巷道中有濃烈的火災氣味和煙霧，有時還出現(xiàn)明火；●火源溫度可達10000C以上。(4)熄滅煤溫降到燃點以下，燃燒熄滅。第四節(jié)火災預測與預報

●煤層自燃傾向性的鑒定●煤層自燃發(fā)火期的估算方法及其延長途徑●外因火災預測●煤炭自燃火災的預報返回

一、煤層自燃傾向性的鑒定鑒定煤炭自燃傾向性的方法常用的有以下三種：(1)吸氧量測定法煤在一定溫度時，它的吸氧量越大，說明越容易被氧化，也就越易自燃。所以，可用定溫下吸氧量大小來衡量煤的自燃傾向性。使用煤自燃傾向性測定儀測定出常壓下300C煤的吸氧量，然后根據(jù)每克干煤的吸氧量大小，將煤的自燃傾向性分為三級。自燃等級自燃傾向性300C常壓條件下煤(干煤)吸氧量(cm3／g)備注褐煤、煙煤類高硫煤、無煙煤類全硫(sf，%)I容易自燃≥0.8≥1.00>2.00Ⅱ自燃0.41～0.79≤1.00>2.00III不易自燃≤0.40≥0.80<2.00煤的自燃傾向性分類返回本節(jié)

(2)著火溫度降低值測定法煤低溫氧化后，著火溫度將有不同程度的降低，各種煤在同一條件下，氧化后著火溫度降低值是不同的。

●自燃傾向性大的煤，易于氧化，著火溫度有較大的降低；

●自燃傾向性小的煤，較難氧化，著火溫度降低很少。

●用氧化前后的著火溫度差作為煤的自燃傾向性的指標。

(3)氧化速度測定法(雙氧水法)

此種方法是以煤的氧化速度和氧化產(chǎn)生的熱量作為自燃傾向性的指標。二、煤層自燃發(fā)火期的估算方法及其延長途徑1、煤層的自燃發(fā)火期估算方法(1)統(tǒng)計比較法礦井開工建設揭煤后，假設發(fā)生自然發(fā)火，就應該認真推算煤層的自然發(fā)火期，并分煤層、分翼進行統(tǒng)計和記錄，對同一煤層發(fā)生的各次火災逐一進行比較，以最短者作為煤層的自然發(fā)火期?！褡匀话l(fā)火期的推算應以出現(xiàn)火災的日期與火源處煤層暴露于空氣之日期之差確定?！癜l(fā)火期確實定方法不應因火源的位置而異。也就是說，火源不管是產(chǎn)生在巷道里，還是產(chǎn)生在采空區(qū)里，都應該這樣計算。返回本節(jié)?礦井防滅火標準?中規(guī)定：每個自燃礦井的所有采、掘工作面都必須仔細統(tǒng)計煤層的自然發(fā)火期。煤層最短發(fā)火期按如下規(guī)定進行統(tǒng)計：①巷道從煤層揭露之日起至該煤層發(fā)生自然發(fā)火之日止，為該巷道的煤層自然發(fā)火期。②采煤工作面從工作面開切眼之日起至發(fā)生自然發(fā)火之日止，為該回采工作面開采煤層的自然發(fā)火期。計算采煤工作面采空區(qū)中火災的自然發(fā)火期的關鍵是，首先確定火源的位置，然后推算火源位置的煤層接觸空氣的日期。

(2)類比法根據(jù)地質(zhì)勘探時采集的煤樣所做的自燃傾向性鑒定資料，并參考與之相似的煤層、地質(zhì)條件、賦存條件和開采方法的采區(qū)或礦井，進行類比和估算，以供設計參考。此法適用于新建礦井。據(jù)調(diào)查，煤炭自然發(fā)火期最短的只有十幾天，最長的可達數(shù)年。即使同一煤層實際自然發(fā)火期也有很大區(qū)別。如山東棗莊礦業(yè)集團柴里煤礦開采第三煤層時，因自燃先后共有13個火區(qū)，其中發(fā)火期為20個月以下的火災發(fā)生1次，20~30個月1次，30~40個月的1次，40~50個月的0次，50~60個月的4次，60個月以上的為6次。2、延長煤層自然發(fā)火期的途徑(1)減小煤的氧化速度煤的氧化速度除與煤的初溫有關外，還與空氣中的氧濃度、煤的孔隙度有關?？刹扇∪缦麓胧┙档脱趸俣龋孩俜乐够驕p少煤體的碎裂，可以減少氧向煤體內(nèi)部擴散或漏風的通道，到達降低氧化速度的目的。②提高采出率，減小采空區(qū)遺煤。③降低自熱區(qū)內(nèi)的氧濃度④選擇分子直徑較小、效果好的阻化劑或固體漿材，噴灑在碎煤或壓注于煤體內(nèi)，充填煤體的裂隙。目前應用的阻化劑、凝膠等防火措施就是延長煤自燃過程中的潛伏期。(2)增加散熱強度，抑制升溫速度煤的升溫速度取決于生熱量與散熱量之比，兩者比值小，那么升溫速度越慢；反之那么升溫速度越快。增加散熱途徑和散熱強度的方法有：①增加遺煤的分散度對于相同體積的煤，其外表積越大，那么散熱量也越大。②增加通風強度對于處于低溫時期的煤體，可用增加通風強度的方法來增加散熱。但是對井下采空區(qū)，增大漏風強度雖可以帶走氧化產(chǎn)生的熱量，對已升溫的散熱區(qū)有效，在散熱區(qū)以外的浮煤堆積區(qū)域，存在適合于自然發(fā)火的漏風強度范圍，因此是不可取的。③增加煤體濕度當煤中含有一定水分時，煤在自熱升溫和枯燥的過程中，水分蒸發(fā)時吸收熱量，抑制煤的溫度升高。據(jù)研究，只有煤中水分降低到一定值后，自熱才會迅速開展。因此增加煤的濕度，對于延長煤的自然發(fā)火期，具有一定的意義。

三、外因火災預測

(1)礦井外因火災預測的任務通過井巷中的可燃物和潛在火源分布調(diào)查，確定可能產(chǎn)生外因火災的空間位置，及其危險性等級。

(2)外因火災預測可遵循如下程序①調(diào)查井下可能出現(xiàn)火源(包括潛在火源)的類型及其分布②調(diào)查井下可燃物的類型及其分布③劃分發(fā)火危險區(qū)(井下可燃物和火源同時存在的地區(qū)視為危險區(qū))。返回本節(jié)四、煤炭自燃火災的預報火災預報的主要內(nèi)容是，確定火源發(fā)生的空間位置，判斷煤炭自熱的程度。對于火災預報的要求是及時、準確和可靠。礦井火災預報的方法，按其原理可分為：1、人的直接感覺預報(1)嗅覺氣味是人們能夠最先感受到煤炭自熱特征。煤炭氧化自熱到達一定溫度后會出現(xiàn)煤油味、汽油味和不飽和碳氫化合物發(fā)出的輕微芳香氣味。返回本節(jié)(2)視覺人體視覺發(fā)現(xiàn)煤在氧化過程中產(chǎn)生的水蒸氣，及其在附近煤巖體外表凝結(jié)成水珠(俗稱“掛汗〞)，在煤炭自燃最后階段出現(xiàn)的煙霧，進行報警。(3)感(觸)覺煤炭自燃開展到一定階段，會使環(huán)境溫度升高和使附近空氣中的氧濃度降低，且釋放出大量CO、CO2、SO2、H2S等有毒有害氣體，當人們接近火源時，會有頭痛、悶熱、精神疲乏、四肢無力等生理反響。2、氣體分析法通過觀察井下氣體成分的變化，來判斷煤炭自燃的開展過程，可以有效地作出自然發(fā)火的早期預報。(1)指標氣體及其臨界指標在煤氧化自燃過程中生成、并能用來預報煤炭自然發(fā)火的氣體稱之為指標氣體。指標氣體必須具備的條件：①靈敏性正常大氣中不含有，或雖含有但數(shù)量很少且較穩(wěn)定，一旦發(fā)生煤炭自熱或可燃物燃燒，那么該種氣體濃度就會發(fā)生較明顯的變化。②規(guī)律性生成量或變化趨勢與自熱溫度之間呈現(xiàn)一定的規(guī)律和對應關系。③可測性能用現(xiàn)有儀器進行檢測。研究說明，煤在供氧充分的條件下，煤溫升到70~1000C，煤的氧化速度加快，出現(xiàn)CO、CH4；100~2000C時，氣體產(chǎn)生物釋放加快，出現(xiàn)C2H6、C2H4等烷系、烯系氣體；2000C以上時，煤樣升溫速度更快，釋放的氣體種類和數(shù)量增多；到達300~3500C時就冒煙起火。井下實際環(huán)境中煤炭溫度到達100~2000C時，會顯示出火災特征，一般可以檢測到氣體的變化，此時發(fā)出預報，能夠有時間采取預防自燃措施。此時的預報指標的數(shù)值稱為預報臨界值。煤炭自燃預報指標的選擇是根據(jù)具體條件逐漸摸索確定出適合礦井的準確的預報指標和預報臨界值。3、常用的指標氣體煤炭自熱過程中生成的CO、CO2、C2H4、CH4、C2H6、C2H2等氣體的濃度與煤體溫度之間存在明顯的對應關系，因此可作為判斷煤自燃開展程度的指標。氣體分析法的指標氣體可分為兩類：一類是煤氧化所產(chǎn)生的氣體成分；二類是煤氧化產(chǎn)生氣體的濃度變化或氣體之間的比值關系。目前常用的指標有CO、格雷哈姆系數(shù)、乙烯(C2H4)、烯炔比(C2H4/C2H2)、鏈烷比(C2H6/CH4)等指標。(1)COCO作為煤層火災預報的主要指標氣體的原因：①煤在低溫氧化過程中，隨著煤溫的升高，CO濃度的變化量最明顯，采用CO作為指標氣體比較靈敏；②煤層中一般不含有CO，井下爆破工作中所產(chǎn)生的CO能很快被風流所稀釋和排除；③CO檢測比較容易、方便?？梢钥隙ǖ卣f，只要井下空氣中出現(xiàn)CO，并且持續(xù)增加，井下存在自燃現(xiàn)象(或高溫點)就確定無疑了。各種牌號煤熱解放出CO(5ml/min·g)的溫度表煤種褐煤長煙煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤溫度/0C41665966819413083在正?！卜腔馂摹硶r，礦井因物質(zhì)的低溫氧化、煤炭受采煤機滾筒等機械作用等產(chǎn)生CO，但其濃度低，且有穩(wěn)定的值域(如圖a)，放炮使風流中CO濃度出現(xiàn)峰值，但其時間是短暫的(如圖b)；假設連續(xù)地檢測風流中的CO濃度值，或避開放炮時間采樣，那么因爆破等原因產(chǎn)生的CO峰值現(xiàn)象是容易識別的。只要風流中含有較高濃度的CO，且隨時間有逐漸增長的趨勢(圖d)，那么可以得出有煤在自熱的結(jié)論。如果風流中含有CO，且有明顯的煙霧，那么可以判定有外因火災發(fā)生(圖c)。a-正常時風流中CO濃度曲線b-放炮時CO濃度曲線c-發(fā)生外因火災時CO濃度曲線d-煤炭自熱時CO濃度曲線CO作指標氣體的兩種形式：①CO濃度對于一個特定的礦井和固定的采樣地點來說，利用CO濃度作為預報自然發(fā)火的指標是可行的。我國大局部礦井使用這個指標；西德把回風流中CO濃度超過50×10-6認為有自然發(fā)火危險性；前蘇聯(lián)在是世紀50年代規(guī)定，在兩晝夜內(nèi)每隔2~3h連續(xù)采集氣樣中CO含量達0.001%~0.002%以上認為有自燃跡象。目前大多數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)預報自然發(fā)火的傳感器，都是檢測CO濃度的。單獨使用這個指標的缺點是，CO濃度受風量影響較大，所采用CO濃度預報自然發(fā)火時，要求采樣地點的風量根本保持不變，否那么難以使用檢測結(jié)果來判斷。②CO的絕對生成量也稱之為自然發(fā)火系數(shù)，用H表示，當進風流中CO的含量為零時H可用下式計算。

m3/min式中CCO—采樣點風流中CO濃度，%；Q—采樣點采樣時的風量，m3/min。遼寧省平莊礦務局古山礦采用CO絕對生成量作為預報自然發(fā)火的參數(shù)，臨界值為H＝0.0059m3/min。如果進風流中CO濃度不為零，那么H應為回風與進風流中CO絕對生成量之差。注意兩點：一是CO的濃度或絕對值要大于臨界值；二是CO的濃度或絕對值要有穩(wěn)定增加的趨勢。

(2)格雷哈姆(Graham)系數(shù)ICO風流經(jīng)火源或自熱源風流中CO的濃度增加量與氧濃度減少量之比，作為自然發(fā)火的早期預報指標。式中

—分別為回風側(cè)采樣點氣樣中CO、O2和N2的體積濃度，%。如果進風側(cè)氣樣中氧氮之比不是0.265，則應計算出進風側(cè)氧氮濃度之比值代替0.265。由于這個指標與煤的自熱或自燃的溫升聯(lián)系起來，因此，只要指標呈穩(wěn)定增加趨勢，就意味著煤炭的自熱在發(fā)展。，，根據(jù)格雷哈姆(Graham)系數(shù)預報礦井火災時，不同的礦井有不同的臨界指標。撫順老虎臺礦開采煤質(zhì)為氣煤，總結(jié)出煤自燃不同階段的格雷哈姆(Graham)系數(shù)值。預警值ICO＝0~0.45，外部征兆：煤溫開始上升，有水蒸氣出現(xiàn)。采取措施加強檢查，注意觀察其開展變化。臨界值ICO＝0.46~4，外部征兆：溫度升高，出現(xiàn)微量的CO和煤油味。采取措施加強檢查，縮短采樣時間。報警值ICO＝4.1~9，外部征兆：煤油味加重。采取措施進行預報，采取處理措施。(3)乙烯(C2H4)乙烯(C2H4)是煤氧化自燃開展到一定程度之后的產(chǎn)物，煤溫達80~1200C后。不同煤巖成分產(chǎn)生乙烯(C2H4)的初溫度存在差異，如絲煤在升溫900C左右會產(chǎn)生乙烯(C2H4)，而暗煤、亮煤、鏡煤那么需升溫至1100C以后才會產(chǎn)生乙烯(C2H4)。乙烯(C2H4)生成量與煤溫成指數(shù)關系。一般礦井的大氣中是不含有乙烯的，因此，只要井下空氣中檢測出乙烯，那么說明已有煤炭在自燃了。利用乙烯作指標氣體不需要制定臨界指標。第五節(jié)開采技術防火措施●礦井自燃火源的分布規(guī)律●開拓開采技術防火措施返回一、礦井自燃火源的分布規(guī)律根據(jù)統(tǒng)計分析，采空區(qū)、煤柱、煤巷頂煤、地質(zhì)構(gòu)造帶附近。(1)采空區(qū)自燃火區(qū)主要分布在有碎煤堆積和漏風同時存在、時間大于自燃發(fā)火期的地方?！穸嗝簩勇?lián)合開采和厚煤層分層開采時，采空區(qū)自燃火源多位于停采線和上、下順槽附近，即所謂的“兩道一線〞；●中厚煤層采空區(qū)的火區(qū)大多位于停采線和進風道?！癞敳煽諈^(qū)有裂隙與地表或其他風路相通時，在有碎煤存在的漏風路線上都有可能發(fā)火?！癫煽諈^(qū)三帶，即散熱帶、自燃帶和窒息帶。返回本節(jié)

停采線和開切眼停采線和開切眼附近浮煤堆積大，漏風嚴重等原因，容易發(fā)生煤自燃現(xiàn)象。厚煤層采用分層開采時，上分層的停采線位于下分層采煤工作進風巷的始端與回風巷的末端之間，該處風壓差最大，形成漏風通道。另外，下分層工作面的進風巷均在上分層采空區(qū)下掘進，因此，進風巷假頂也會向上分層采空區(qū)產(chǎn)生連續(xù)漏風。而停采線處往往存在大量的遺煤，其在漏風狀態(tài)下構(gòu)成煤自燃的危險源。由圖可知，靠停采線的一側(cè)的流線和風壓等值線較密集，說明該處漏風壓差大。該區(qū)域內(nèi)，漏風風流流線的間距是變化的流線的始末端較密集，即風流速度大；中段稀疏，即風流速度小。根據(jù)煤自然發(fā)火的條件，可知其中某處的風流能夠為煤自燃的開展提供適宜的通風供氧和蓄熱條件，即存在“易自燃風速區(qū)〞，當漏風量較大時，“易自燃風速區(qū)〞靠近停采線中點處，反之那么位于靠近停采線端點處。開切眼處遺煤堆積情況與停采線大致相同，如果相鄰的工作面進、回風巷向采空區(qū)的開切眼漏風，那么該處容易發(fā)生煤自燃。另外，煤礦現(xiàn)場為了縮短工作面準備時間，有時沿鄰近巷道掘進新工作面的開切眼和局部區(qū)段平巷，新工作面投產(chǎn)后，雖然會通往鄰近巷道的通道封閉，但仍然很難完全防止向采空區(qū)漏風。開切眼處的漏風情況如下圖。(2)煤柱留煤柱保護區(qū)段巷道時，在采動壓力和地應力的作用下，煤柱容易壓裂、破碎或坍塌，形成大量浮煤堆積，留下漏風通道，容易發(fā)生煤自燃現(xiàn)象。(3)巷道頂煤根據(jù)高冒區(qū)松散煤體的裂隙分布狀態(tài)，煤體松散程度和冒落程度可分為三個區(qū)域：破碎區(qū)、離層區(qū)和斷裂下沉區(qū)。其中在破碎區(qū)內(nèi)，煤體已經(jīng)充分破碎，應力完全釋放，巷道中的空氣可以通過該區(qū)域的裂隙滲透進入松散煤體中，并在裂隙暴露的煤外表與煤發(fā)生氧化反響。因此，巷道頂煤容易發(fā)生煤自燃。

(4)地質(zhì)構(gòu)造附近地質(zhì)構(gòu)造的形式主要有斷層、褶曲、破碎帶、巖漿入侵地區(qū)等，它們破壞了煤層原有的連續(xù)性和完整性，給煤自燃防治帶來了不利因素。其原因主要有三個方面：

●構(gòu)造帶裂隙大量產(chǎn)生，煤體破碎，容易形成浮煤堆積；

●漏風通道復雜，漏風嚴重，給煤氧化自燃提供了通風供氧條件；

●具備良好的熱量積聚環(huán)境。這些條件導致構(gòu)造帶附近區(qū)域煤自燃現(xiàn)象頻繁發(fā)生。

二、開拓開采技術防火措施對開拓開采的總要求：①回采率高②漏風?、刍夭伤俣瓤?/p>

1、合理布置巷道

(1)盡可能采用巖石巷道開采有自燃傾向性的煤層，應盡可能采用巖石巷道，以減少煤層切割量，降低自燃發(fā)火的可能性。如果布置在煤層里，一是要留下大量的護巷煤柱；二是煤層受到嚴重的切割，其后果是增大了煤層與空氣接觸的暴露面積，而且煤柱容易受壓碎裂，自燃發(fā)火幾率必定增加。返回本節(jié)山東棗莊柴里煤礦開采8~12m的特厚煤層采用的U-U型區(qū)段集中巖巷布置形式。區(qū)段集中巖巷由作為向工作面進風的巖石集中運輸巷和作為回風運料的巖石集中回風巷以及連通它們之間的巖石聯(lián)絡巷共同組成，位于煤層底板巖層距煤層10~15m的地方。

(2)區(qū)段巷道分采分掘在傾斜煤層單一長壁工作面，習慣于采用雙巷掘進方式，即同時掘出上區(qū)段的運輸平巷和下區(qū)段的回風平巷，且在兩條巷道之間的護巷煤柱中一般每隔80～100m開一條聯(lián)絡巷。使處于采空區(qū)的區(qū)段煤柱極易自燃發(fā)火。從防火角度出發(fā)，區(qū)段平巷應分采分掘，即準備每一區(qū)段時只掘出本區(qū)段工作面的進回風巷，而下區(qū)段的回風平巷等到準備下一區(qū)段時再進行掘進。同時，上下區(qū)段的區(qū)段平巷間不應掘聯(lián)絡巷。1-工作面運輸巷2-下區(qū)段工作面回風巷3-聯(lián)絡巷

(3)推廣無煤柱開采技術無煤柱開采就是在開采過程中取消了各種維護巷道、隔離采空區(qū)的煤柱。這種開采方法一方面減少了煤炭資源的浪費，取得了良好的經(jīng)濟效益；另一方面由于沒有煤柱，消除了煤炭自燃的根源，大大減少了自然發(fā)火的次數(shù)。無煤柱護巷方式已獲得廣泛應用，將階段大巷和采區(qū)上(下)山設在煤層底板巖層中，不留大巷煤柱和上(下)山煤柱；區(qū)段巷道采用沿空掘巷或沿空留巷，取消區(qū)段煤柱和采區(qū)區(qū)間煤柱等措施，使自燃發(fā)火率明顯降低。2、選擇合理的采煤方法(1)采用長壁式采煤方法(2)采用合理的頂板管理方法●采用全部充填法較全部垮落法管理頂板的防火效果好?！袢绻敯鍘r性松軟、易冒落、碎脹比大，采空區(qū)易于充填密實，采用全部垮落法控制頂扳的防火效果也是比較好的?！袢绻敯鍘r石堅硬、冒落塊度大，采空區(qū)難以充填密實，那么易造成自燃火災；如果也采用全部垮落法控制頂板，那么必須輔之以預防性灌漿或其他防火措施。

(3)選擇先進的回采工藝和合理的工藝參數(shù)根據(jù)煤層的自燃傾向，發(fā)火期和采礦、地質(zhì)開采條件以及工作面推進長度，合理確定回采速度，以期在自燃發(fā)火期以內(nèi)將工作面采完，且在采完后立即封閉采空區(qū)。

(4)合理確定近距離相鄰煤層下煤層頂板冒落高度大于層間距，厚煤層分層同采時兩工作面之間的錯距，防止上、下采空區(qū)之間連通。3、選擇合理的通風系統(tǒng)礦井通風網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)分區(qū)通風、通風阻力小、風流穩(wěn)定可靠、通風設施布置合理。(1)風網(wǎng)簡單，結(jié)構(gòu)合理采用對角式和分區(qū)式通風系統(tǒng)，這兩種通風系統(tǒng)一是有利于防火，因為采區(qū)封閉后，可以調(diào)節(jié)其壓力，從而消除主要通風機風壓的影響；二是便于災變時，進行通風控制，防止主井進風流發(fā)火影響全礦井。采區(qū)應是分區(qū)通風，即采區(qū)間是并聯(lián)風路，而不應是串聯(lián)風路，應盡量防止角聯(lián)。(2)通風設施布置合理通風設施布置是指風門、風墻、調(diào)節(jié)風窗等通風構(gòu)筑物及設施位置恰當。調(diào)節(jié)風窗在風路中安設將使其前方壓力升高而前方壓力降低。將調(diào)節(jié)風窗安設在封閉火區(qū)進、回風密閉兩端AB之間，造成通風壓差由h1增大到h2，顯然，不利于火區(qū)熄滅。如將調(diào)節(jié)風窗移到AB段之外，通風壓差由h1減小到h2，有利于火區(qū)熄滅。(3)合理的工作面通風方式自然發(fā)火嚴重的礦井，應該采取能夠降低進回側(cè)壓差，減少向采空區(qū)漏風的通風方式。工作面通風方式W型、Z型要比U型對防止采空區(qū)煤炭自然要好。(4)減小礦井通風阻力合理確定礦井通風阻力，低瓦斯礦井負壓控制在2kPa內(nèi)，高瓦斯礦井負壓控制在3kPa內(nèi)。如神東礦區(qū)某礦簡化通風系統(tǒng)，將通風阻力由3kPa降低為1.2kPa后，礦井漏風量由1250m3/min降低為650m3/min，根本杜絕了煤炭自然發(fā)火事故。4、選擇合理的開采順序合理的開采順序是：●煤層群開采時，要先采上層后采下層?！裢幻簩娱_采時，要由上而下?！窕夭晒ぷ髅嬉话銖牟蓞^(qū)邊界開始，作后退式開采?！窦僭O分層回采，要先采靠近頂板的分層，后采靠近底板的分層。實踐證明，這些措施對防止煤層破壞和漏風，防止自然發(fā)火都有較好的效果。5、合理確定近距離相鄰煤層下煤層頂板冒落高度大于層間距，厚煤層分層同采時兩工作面之間的錯距，防止上、下采空區(qū)之間連通。第六節(jié)灌漿與阻化劑防滅火●灌漿防滅火●阻化劑防滅火返回

一、灌漿防滅火將不燃性的固體材料細?；?粘土、砂、矸石、電廠飛灰等)與水按適當?shù)呐浔?，制成一定濃度的漿液，利用輸漿管道送到可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生自燃的地點，以防止發(fā)生自燃或撲滅火災。

1、灌漿防滅火的機理

(1)漿液把殘留的碎煤包裹起來，隔絕碎煤與空氣接觸，阻止了煤炭氧化。

(2)漿液充填采空區(qū)的空隙，增加了采空區(qū)的密實性，減少了漏風。

(3)漿液使已經(jīng)自熱的煤炭降溫，使之冷卻散熱。灌漿的效果和經(jīng)濟性主要取決于漿材的選取、漿液的制備、輸送和灌漿方法。返回本節(jié)2、灌漿系統(tǒng)灌漿系統(tǒng)由制漿設備、輸漿管道和灌漿鉆孔三局部組成。(1)漿液的制備①灌漿材料的選取漿材具備的5個根本性能：a.不含可燃和自燃物質(zhì)；b.易成漿，利于管道輸送；c.具有必要的粘結(jié)性、穩(wěn)定性和脫水性；d.制成的漿液具有較大的滲透力和較小的收縮率；e.注漿材料堆成的實體具有足夠的密封性能(有密度、顆粒等要求)。煤礦中使用的傳統(tǒng)注漿材料是含砂量＜25%~30%的黃土，根據(jù)礦區(qū)條件，也可選用代用材料：粉煤灰、煤矸石和山砂等。②漿液的制備工藝

a.黃泥漿液制備

●水力取土自然成漿水力制漿是用高壓水槍直接沖刷粘土層，在泥漿溝中混合成泥漿，經(jīng)篩板過濾，除去雜質(zhì)和石塊，流入灌漿鉆孔或泥漿管中，送入井下灌漿地點。這種制漿方法設備簡單，投資少，勞動強度低，效率高。但泥漿濃度難以控制?！袢斯せ驒C械取土機械制漿采用人工或機械取土、建立集中的灌漿站，在灌漿站進行集中攪拌成漿，再輸送到井下灌漿地點。這種制漿系統(tǒng)產(chǎn)漿量大，水土比容易控制，能夠保證泥漿的濃度，灌漿防滅火效果好。主要設備和設施攪拌機，按運動方式可分為固定式和行走式兩種。泥漿攪拌池，其容積按2小時灌漿量確定。行走式攪拌機灌漿站b.頁巖或矸石漿的制備在采料場對大塊巖進行破碎，然后運送到破碎機破碎，再經(jīng)球磨機磨制成漿。通過球磨機磨成的泥漿沿泥漿溝流入集漿池，經(jīng)攪拌后即可由下漿孔輸往井下灌漿管到灌漿地點。c.粉煤灰漿制備應用專用運輸線和運輸工具(多采用封閉式裝置以防止污染環(huán)境)，將電廠粉煤灰運送到注漿站儲灰池(或者貯備罐)內(nèi)。制漿時，翻開貯備罐下口的閥門，利用電動鎖定器定量放粉煤灰，同時翻開水槍泵，將粉煤灰經(jīng)導灰溝引入到攪拌池內(nèi)，經(jīng)攪拌機攪拌均勻后通過篩板流入注漿立孔最后到達需漿地點。(2)漿液的輸送①輸漿壓力與輸漿倍線

輸送壓力輸送漿液的壓力有兩種：

●靜壓輸送利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進行輸送。

●加壓輸送當靜壓不能滿足要求時，采用泥漿泵加壓輸送。加壓輸送多采用PN型或PS型泥漿泵。

輸漿倍線指泥漿在輸漿管路內(nèi)流動時，輸漿管路的總長度同輸漿管路入口與出口處高差之比，用N表示。靜壓輸送時：N＝L/H加壓輸送時：N＝L/(H＋h)式中L—漿液自地面管路入口至灌漿區(qū)管路出口管線總長度，m；H—漿液入口、出口之間的高差，m；h—泥漿泵的壓力，m。輸漿倍線一般控制在3～8之間。N過大時，輸送壓力缺乏，易發(fā)生堵管現(xiàn)象；過小時，壓力過大，容易發(fā)生裂管跑漿事故，需采取降壓措施。②灌漿管道的選擇灌漿管道直徑計算：式中dc—輸漿管最小直徑，m；

Qm—灌漿量，m3/h；

Vc—管內(nèi)漿液臨界流速，m/s，管道中的流速必須大于固體材料不發(fā)生沉淀的最小流速。地面輸漿管一般用鑄鐵管，井下管道一般用無縫鋼管和煤氣輸送管。③灌漿鉆孔利用鉆孔代替礦井輸漿干管，在巖層條件好、埋藏較淺時，應優(yōu)先考慮采用，在有裂隙的巖層，應下套管。

3、灌漿防火方法

(1)采前預灌采前預灌是在工作面尚未回采前對其上部的采空區(qū)進行灌漿。這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自燃、特厚煤層。

(2)隨采隨灌在采煤工作面推進的同時向采空區(qū)灌注泥漿。其形式又分為：鉆孔灌漿、埋管灌漿及灑漿等。①鉆孔灌漿在開采煤層附近己有的巷道或是專門開鑿的灌漿巷道中，每隔10～15m向采空區(qū)打鉆孔灌漿，鉆孔直徑一般為75mm。②埋管灌漿在放頂前沿回風巷道在采空區(qū)預先鋪好8~15m灌漿管，預埋管一端通往采空區(qū)，一端接膠管，放頂后立即進行灌漿。隨著工作面的推進，按放頂步距用回柱絞車逐漸向外牽引灌漿管，牽引一定距離灌一次漿。③灑漿從灌漿管接出一段膠管，沿工作面方向向采空區(qū)均勻地灑漿。灑漿量要充足，使采空區(qū)新冒落的矸石能被泥漿均勻地包圍。④綜采工作面插管灌漿注漿主管路沿工作面傾斜鋪設在支架的前連桿上，每隔20m左右預留一個三通接頭，并安裝分支軟管和插管。將插管插入支架掩護梁后面的垮落巖石內(nèi)灌漿，插入深度應不小于0.5m。工作面每推進2個循環(huán)，注漿一次。隨采隨灌法灌漿，能及時將頂板冒落線后的采空區(qū)灌足泥漿，防火效果比較好。特別適用于發(fā)火期短的煤層。但是缺點是：管理不好會使運輸巷道積水，泥漿進入工作面等，惡化工作面環(huán)境，影響生產(chǎn)。

(3)采后灌漿在工作面采完封閉后進行灌漿。采后灌漿可以在封閉停采線的上部密閉墻上插管灌漿，也可以由鄰近巷道向采空區(qū)上、中、下3段分別打鉆灌漿。采后灌漿充填封閉的采空區(qū)，特別是最易自燃發(fā)火的停采線，可防止發(fā)生自燃火災。采后灌漿適用于發(fā)火期較長的煤層，灌漿工作在時間上和空間上都不受回采工作的限制。4、灌漿管理防止?jié){事故發(fā)生，灌漿時應注意以下事項：①經(jīng)常觀察水情假設排出水量很少時，那么說明灌漿區(qū)內(nèi)可能有大量泥漿水積存，應停止灌漿，采取放水措施。假設排出的水中泥砂量增大，那么說明采空區(qū)中可能形成了泥漿通道，使泥漿不能均勻充填煤矸間空隙，而直接流到采空區(qū)下部被排出，此時應在泥漿中參加砂子和石灰填塞通道。②預防堵管嚴格控制大顆粒(直徑＞2mm)進入輸漿管路中，注漿前應先用清水沖洗輸漿管路，然后下漿。注漿結(jié)束后，再用清水清洗，以免泥漿在管內(nèi)沉淀。③設置濾漿密閉在灌漿區(qū)下部巷道中必須用濾漿密閉將灌漿區(qū)和工作區(qū)隔開，以便將泥砂阻留于采空區(qū)內(nèi)而使水放出；防止泥漿由采空區(qū)流入工作面而影響生產(chǎn)和污染環(huán)境。④防止地表水流入井下在煤層淺部灌漿時，要及時填塞地表塌陷坑及鉆孔，防止地表水流入井下。⑤灌漿區(qū)下部采掘應注意灌漿區(qū)的積水在灌漿區(qū)下部進行采掘前，必須對灌漿區(qū)進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有積水，必須打鉆放水后，才能進行采掘工作。二、阻化劑防滅火阻化劑又稱阻氧劑，就是抑制氧氣與煤炭結(jié)合、阻止煤炭氧化的化學藥劑。將阻化劑溶液噴灑在煤體上阻止煤炭自燃或延長發(fā)火期，這方法即為阻化劑防滅火。1、阻化劑的作用機理①增加煤在低溫時的化學惰性，使煤炭和氧的親合力降低；②形成液膜包圍煤塊和煤的外表裂隙面；③充填煤柱內(nèi)部裂隙；④增加煤體的蓄水能力；⑤水分蒸發(fā)吸熱降溫。但應注意的是，當煤體上阻化劑水溶液膜一旦失去水分而破滅，那么阻止氧化的作用將停止。返回本節(jié)2、阻化劑的評價指標(1)阻化率E阻化率是指阻化劑對煤炭氧化自燃阻止的程度，即煤樣經(jīng)阻化劑處理前后放出一氧化碳的差值與處理前煤樣放出一氧化碳量的百分比。其大小用以下公式計算：式中E—阻化率，%；A、B—煤樣阻化處理前后在1000C時放出的一氧化碳量。阻化劑的阻化率值愈大，那么說明阻止煤炭氧化的能力愈強。高硫煤(含硫＞2%)的阻化率是以阻化處理前后放出SO2量的差值與煤樣處理前放出SO2量之比的百分數(shù)來表示。%(2)阻化壽命(阻化衰退期)指阻化劑噴灑到煤體外表后至失效所經(jīng)過的時間，單位為月，用τ表示。單位時間內(nèi)阻化率下降值叫做阻化劑的衰減速度，單位為%/月，用V表示。阻化壽命可用下式計算：阻化壽命是一個重要的指標，為了到達有效的預防自然發(fā)火，阻化壽命不應小于自然發(fā)火期。阻化劑的阻化率高且阻化壽命長是理想的阻化劑；阻化率高，但阻化壽命短的阻化劑也不能視為良好的阻化劑。阻化劑對煤的自燃只能起抑制，延長發(fā)火期的作用，而且有一定的時間界限。3、阻化劑的選擇選取阻化劑應考慮的方面：①阻化率要高②阻化壽命要長③平安性好，費用低④來源可靠，供給充足，運輸方便⑤對井下設備、設施腐蝕小目前主要使用吸水鹽類阻化劑，如氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂(MgCl2)等，該類阻化劑阻化效果好，價格廉價且儲運方便。阻化劑的藥液濃度應根據(jù)實際經(jīng)驗選?。詈每刂圃?5%~20%之間，最低不要小于10%，以防影響防火效果。在實際應用中，還可以將阻化劑摻人泥漿，制成“阻化泥漿〞，由灌漿系統(tǒng)灌注到井下采空區(qū)等處。4、阻化劑防火工藝阻化劑防滅火工藝分三類：●在采煤工作面向采空區(qū)遺煤噴灑阻化劑液防止煤的自燃；●向可能或已經(jīng)開始氧化發(fā)熱的煤壁打鉆孔壓注阻化液；●汽霧阻化劑，借助漏風方向向采空區(qū)送入霧化阻化劑。(1)噴灑阻化劑①永久性噴灑系統(tǒng)永久式噴灑系統(tǒng)是在地面建立阻化劑的儲液池，敷設鋼管連接儲液池和采煤作面處的軟管，利用自然壓頭或注液泵進行噴灑或低壓壓注阻化劑。這種系統(tǒng)的效勞年限較長，適用于井下開采范圍不大，采煤工作面距地面較淺的中小型礦井。②半永久性噴灑系統(tǒng)半永久性噴灑系統(tǒng)一般在采區(qū)上下山硐室內(nèi)建立儲液池，安設注液泵，可為整個采區(qū)的所有工作面效勞。用注液泵作動力，將阻化液從儲液池經(jīng)輸液管道送到工作面順槽，再經(jīng)噴灑軟管和噴槍，噴灑在采空區(qū)浮煤上，或經(jīng)軟管和注液鉆孔，壓注于煤體或發(fā)熱區(qū)。③臨時性噴灑系統(tǒng)臨時性噴灑系統(tǒng)，一般用于一個或兩個相鄰采煤工作面壓注及噴灑阻化劑。泵站設在工作面回風巷，用礦車作為儲液池，由注液泵將阻化液經(jīng)輸液鋼管和噴灑膠管送到采煤工作面，通過噴槍或鉆孔進行噴灑或壓注。

(2)壓注阻化劑為防止煤柱、工作面起采線(開切眼)和停采線等易自燃地點發(fā)火，可采用打鉆孔注入阻化劑的方法防火。將阻化劑與水配量成要求的濃度，用壓力泵將阻化劑溶液經(jīng)插管注入發(fā)熱區(qū)。(3)汽霧阻化劑汽霧阻化劑是將一定壓力下的阻化劑水溶液通過霧化器霧化成為阻化劑汽霧。汽霧發(fā)生器噴射出的微小霧粒以漏風風流用為載體將阻化劑送到采空區(qū)易自燃煤體的外表，從而防止采空區(qū)煤自燃。阻化劑防火技術具有工藝簡單、設備少、防水效果好。特別是對于缺土的礦區(qū)尤為適用。該技術的關鍵是優(yōu)選阻化劑，提高阻化劑的阻化率和延長阻化壽命。其對采空區(qū)再生頂板的膠結(jié)作用不如泥漿好，對金屬有一定腐蝕作用。第七節(jié)均壓防滅火

●開區(qū)均壓

●閉區(qū)均壓返回均壓防滅火技術是設法降低采空區(qū)漏風區(qū)域兩端的壓差，從而減少向采空區(qū)漏風供氧，到達抑制和窒息煤炭自燃的方法。均壓防滅火技術與其它防滅火措施相比具有以下特點：①不影響工作面的氣密性，減少了采空區(qū)的漏風，從而加速了密閉區(qū)(采空區(qū))里的空氣惰化。②工程量少、投資少、見效快。根據(jù)均壓作用的機理及使用條件不同，均壓防滅火技術措施可分為開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓。一、開區(qū)均壓開區(qū)均壓就是在回采工作面建立均壓系統(tǒng)，以減少采空區(qū)漏風，抑制遺煤自燃，防止CO等有毒有害氣體超限積聚或者涌向工作區(qū)，確保生產(chǎn)正常進行。1、調(diào)節(jié)風窗調(diào)壓比照安設風窗前后壓力坡線變化可見：①風窗的上風側(cè)風流的壓能增加，風窗下風側(cè)的風流壓能減小，增加與減少的幅度隨距風窗距離的增大而減小。②風窗前后風路上因風量減小壓力坡線變緩。返回本節(jié)風窗調(diào)壓方法假設風窗位置設置恰當，那么工作面的漏風必然減少。對抑制采空區(qū)因擴散漏風所造成的煤炭自燃是有利的，往往已經(jīng)開展起來的自燃，也會因此而熄滅。對來自來采空區(qū)前方的外部漏入風流所造成的遺煤自燃也有一定的抑制作用。風窗調(diào)壓的原理是增阻減風，改變有關風路上壓力分布以到達調(diào)壓目的，其應用前提是本風路風量可以減少。2、風機調(diào)壓風機調(diào)壓就是在需要調(diào)壓的風路上安裝的風機，利用風機的增風增壓作用，改變風路上的壓力分布，到達調(diào)壓目的。比照安設風機前后壓力坡線：①風機的上風側(cè)段風流壓能降低，下風側(cè)段風流壓能增加，其變化的幅度隨距風機的距離增大而減少；②風路上風量增加，壓力坡線變陡風機選擇得當，那么對于來自采空區(qū)的外部漏入風流引起煤炭的自燃具有一定的抑制作用，且對工作面保證正常通風是有益的。需要注意的是，采用這種方法調(diào)壓時，不能單純以工作面上隅角一氧化碳或其它自燃征兆消失為目的，而無限地加大風機能力。如果工作面局部風壓過大，那么會形成向采空區(qū)內(nèi)部供風，那是相當危險的。

3、風機－風窗聯(lián)合調(diào)壓

(1)風機－風窗聯(lián)合增壓增壓調(diào)節(jié)是指使兩調(diào)節(jié)裝置中間的風路上風流的壓能增加。因此，風機應安裝在風窗的上風側(cè)。①風量不變?yōu)榱司S持調(diào)壓風路風量不變，必須使風窗增加的阻力等于風機產(chǎn)生的壓力。②風量減小如果被調(diào)節(jié)的風路的風量允許減少，那么可使風窗的阻力大于風機的壓力。風機－風窗聯(lián)合增壓調(diào)節(jié)適用于工作面采空區(qū)煤炭自燃是由于存在外部漏入風流。調(diào)壓幅度不可過大，否那么將向采空區(qū)內(nèi)部供風。

(2)風機－風窗聯(lián)合降壓作降壓調(diào)節(jié)時，風窗安裝在上風側(cè)，風機安裝在下風側(cè)。兩調(diào)節(jié)裝置之間風流的壓能比原來有所降低。按照調(diào)節(jié)前后風量變化也可分為風量不變和風量減少兩種調(diào)節(jié)情況。風機－風窗聯(lián)合降壓適用采空區(qū)煤炭自燃是由于采空區(qū)存在外部漏出風流時。其降壓的幅度也不可過大，否那么將增大采空區(qū)的外部漏入風流。作降壓調(diào)節(jié)對，由于風機安設在回風巷中，運轉(zhuǎn)不平安，所以一般設計中不考慮這種情況。

4、角聯(lián)漏風的均壓如圖為同時開采層間距較近兩層煤時，因工作面間的錯距較小(20m)，造成上下工作面采空區(qū)相互連通，而產(chǎn)生對角漏風。實際上，角聯(lián)漏風可能發(fā)生在采空區(qū)的一個條帶上，為研究問題時方便起見，漏風路線簡化為對角支路，如圖虛線所示。調(diào)節(jié)角聯(lián)漏風要在風路中適當位置安裝調(diào)節(jié)風窗和通風機等調(diào)壓裝置，降低漏風源的壓能，提高漏風匯的壓能。如下圖，A和B為采煤工作面，采空區(qū)內(nèi)漏風通道即為角聯(lián)分支，漏風方向如下圖。此時為消除對角漏風，可改變相鄰支路的風阻比，使之保持：據(jù)此可實施以下方案：①在2分支中安設調(diào)節(jié)風窗，以增大R2，提高對角終點壓能。②如果要求工作面的風量不變，可在2分支安設風窗的同時，在1分支〔工作面進風巷〕安設調(diào)壓風機，采用聯(lián)合調(diào)壓。③在條件允許時，還可在進風巷3安風窗，在回風巷2安風機進行降壓調(diào)節(jié)。調(diào)壓所采用的各種措施應以保證平安生產(chǎn)和現(xiàn)場條件允許為前提。角聯(lián)漏風的調(diào)節(jié)要注意調(diào)節(jié)幅度，防止因漏風匯的壓能增加過高，或漏風源的壓能降得過低，導至漏風反向。

二、閉區(qū)均壓閉區(qū)均壓就是在有可能發(fā)生煤炭自燃而已經(jīng)密閉的區(qū)域，采取均壓措施以防止煤炭自燃的發(fā)生，在已經(jīng)封閉的火區(qū)采取均壓措施可以加速火源的熄滅。

1、并聯(lián)風路與調(diào)節(jié)風窗聯(lián)合均壓如圖a所示，進出風密閉兩端(5、8兩點)壓差較大，故漏風嚴重，密閉區(qū)內(nèi)的煤炭有自燃的危險?？刂坡╋L，取消5－8上山內(nèi)的兩道密閉，降低了5－8之間的壓差；同時在8－9區(qū)段內(nèi)構(gòu)筑調(diào)節(jié)風窗，使5－8壓力差減小。這樣就消除了封閉區(qū)煤炭自燃危險，加速火區(qū)熄滅。

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2、調(diào)壓風機與調(diào)節(jié)風窗聯(lián)合均壓在封密區(qū)的進、回口兩端設置由調(diào)壓風機與調(diào)節(jié)風窗聯(lián)合組成的均壓硐室。啟動風機后改變調(diào)節(jié)風窗的調(diào)節(jié)口的大小，用以消除密閉墻內(nèi)外的壓差，從而阻止通過密閉的漏風。3、連通管調(diào)壓在可能發(fā)生煤炭自燃的封閉區(qū)的回風側(cè)密閉墻外面再加一道密閉墻，然后，穿過外密閉墻安設直徑為300~500mm的金屬管路(I-II)直通地面，在管路上安有調(diào)節(jié)閥門或在外部密閉墻上構(gòu)筑風量調(diào)節(jié)孔，以控制通過連通管的風量，使其阻力與進風1－2段的阻力相等，即h1-2＝hI-II，那么封密區(qū)進回風兩端(2，II)的壓差為零，從而漏風消失。某礦曾采用連通管均壓滅火技術，在回風側(cè)密閉墻外加筑一道密閉墻，構(gòu)筑一調(diào)壓硐室，用直徑30~50mm的鐵管使調(diào)壓室與進風側(cè)連通，以平衡火區(qū)內(nèi)外的氣壓。在未設連通管之前密閉墻內(nèi)外壓差達588~686Pa，連通后降至49Pa左右，火區(qū)漏風大大減少，起到了防火滅火的作用。第八節(jié)惰氣防滅火

●氮氣防滅火機理及特點

●注氮防滅火工藝返回惰氣是惰性氣體的簡稱，防滅火對于惰性氣體的定義與化學對惰性氣體的定義不盡相同。惰氣系指不可燃氣體或窒息性氣體，主要包括氮氣、二氧化碳以及燃料燃燒生成的煙氣〔簡稱燃氣〕等。二氧化碳在防滅火中被稱為惰氣是取其不可燃性，并非真正的惰性氣體。惰氣防滅火：就是將惰氣注入已封閉的或有自燃危險的區(qū)域，降低其氧的濃度，從而使火區(qū)因氧含量缺乏使火源熄滅；或者使采空區(qū)中因氧含量缺乏而使遺煤不能氧化自燃。

一、氮氣防滅火機理及特點

1、氮氣的性質(zhì)氮氣在空氣中所占的體積百分比為79%，且無味、無臭、無毒，不可燃也不助燃，無腐蝕性，不易溶于水，化學性質(zhì)穩(wěn)定。氮在標準狀態(tài)下密度為1.25kg/m3，與空氣密度1.2kg/m3相近。氮氣很容易和空氣混合，這就使得注入的氮氣在煤礦井下不易分層。在1個標準大氣壓(101.3kPa)下，-195.80C可液化為液態(tài)氮，-209.90C時可變?yōu)楣虘B(tài)，沸點77.19K。液氮與氮氣比，具有體積小，易貯存，運輸量小等優(yōu)點。返回本節(jié)2、氮氣防滅火機理●所有的有火焰的燃燒都會在氧氣濃度低于10~12%時熄滅，低溫干餾性的燃燒在氧氣低于2%時熄滅。干餾是固體或有機物在隔絕空氣條件下加熱分解的反響過程?！裼枚铓夥罍缁鸷妥柚雇咚贡ǖ倪^程稱為惰化，惰化后的火區(qū)因氧氣缺乏不能燃燒或爆炸?！竦獨夥罍缁鸺夹g就是指將氮氣送入防滅火區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)空氣惰化，使氧氣濃度減小于煤自然發(fā)火的臨界氧濃度，從而防止煤氧氣自燃，或使已經(jīng)形成的火區(qū)窒息的防滅火技術。

氮氣防滅火機理

(1)降低氧的濃度，抑制了氧氣與煤的接觸

(2)提高采空區(qū)內(nèi)氣體靜壓，降低了漏入采空區(qū)的風量

(3)氮氣吸熱，減緩煤炭升溫速度

(4)縮小瓦斯爆炸界限3、氮氣防滅火的特點(1)氮氣防滅火的優(yōu)點①工藝簡單，操作方便，易于掌握；②惰化區(qū)域廣，對火區(qū)內(nèi)的設備無腐蝕和損壞；③滅火速度快，啟封易，設備撤方便，復產(chǎn)早，本錢低；④可節(jié)省管材、木材和人力。(2)氮氣防滅火存在的問題：①氮氣注入防治區(qū)后容易泄露；②氮氣熱容量小，吸熱降溫效果差；③氮氣是一種窒息性氣體，會引起工作面氧氣下降，發(fā)生人員窒息事故。二、注氮防滅火工藝1、制氮方法制取氮氣均以空氣作為原料，而空氣的供給是無限量且方便快捷的。制取氮氣的方法主要是采用空分技術，即將空氣中的氮氣和氧氣運用不同的方法進行別離而得到較高濃度的氮氣。(1)深冷空分制氮制取氮氣根本過程：通過壓縮、膨脹循環(huán)將大氣溫度降低并使之成為液態(tài)，然后根據(jù)大氣分沸點不同而將氮氣別離出來。深冷空分式的最大特點是同時制取氧氣和氮氣，產(chǎn)氣量較大，且氮氣純度高可達99.95%以上。返回本節(jié)深冷空分設備一般由空氣過濾器、空壓機、分子篩純化器、換熱器、膨脹機、分餾塔、氮氣壓縮機、氧氣壓縮機等八局部組成。純化系統(tǒng)的作用是去除空氣中的水分、二氧化碳及乙炔等碳氫化合物，其方法是將氣體通過分子篩予以吸附，到達去除的目的。氣體經(jīng)換熱器降溫、膨脹機降壓后，進入到分餾塔中分餾，從而別離出氧氣和氮氣。低溫、低壓的氧氣和氮氣，然后再經(jīng)壓縮機壓縮，使其到達現(xiàn)場應用的要求。分餾是別離幾種不同沸點的揮發(fā)性組分的混合物的一種方法；混合物先在最低沸點下蒸餾，直到蒸氣溫度上升前將蒸餾液作為一種成分加以收集。蒸氣溫度的上升表示混合物中的次一個較高沸點組分開始蒸餾，然后將這一組分開收集起來。深冷空分技術成熟、實用性好、平安可靠。缺點是啟動時間長、制氮效率低、耗能大、設備龐大。(2)變壓吸附制氮根本原理是：通過分子篩對空氣加壓吸附排