第十章   矿井火灾防治 重点与难点 1、煤炭自燃理论； 2、煤炭自燃预测预报； 3、防灭火技术 4、均压防灭火； 5、火灾时期风流控制   第十章   矿井火灾防治 第一节   概   述 一、火灾与矿井或煤田火灾的概念     在矿井或煤田范围内发生，威协安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故，称之为矿井或煤田火灾。 二、矿井火灾的类型及其特性     １、按引火原因分类      １）内因(自燃)火灾。      2）外因火灾。     ２、消防分类     Ａ类火灾:,煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质     Ｂ类火灾，指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体     Ｃ类火灾，指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。     Ｄ类火灾，象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。 ３、其它分类方法。    还有按火源特性，可分为原生火灾与再生火灾；按火源产生的位置，可分为井上火灾与和井下火灾等。 三、防灭火研究的内容    煤矿火灾防治是一项系统工程，其理论与技术的研究内容应围绕一个目标和三个问题。  第二节  矿井外因火灾及其预防 一、物质燃烧的充要条件    １、必要条件----可燃物、助燃物、高温能量 火源。         ２、充分条件----三个必要条件同时存在，互相作用；Q生 Q散 煤矿常见的外因火源主要有以下几种：  １）电能热源： ２）摩擦热 。  ３）放明炮、糊炮等。 4）明火（高温焊碴、吸烟）。 二、外因火灾的预防  1、我国的消防方针----预防为主，消防结合  2、防火对策-----矿井火灾的防治可以采取下列三个对策：    １）技术(Engineering)对策       (1)灾前对策----防止起火、防止火灾扩大       (2)灾后对策----报警、控制、灭火、避难   ２）教育（Education）对策 ----- 知识、技术、态度   ３）管理（法制(Enforcement））对策----制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。    这三种对策简称“三Ｅ”对策。前两者是防火的基础，后者是防火的保证。        三、预防外因火灾的技术措施  （二）防止火灾蔓延的措施    限制已发生火灾的扩大和蔓延，是整个防火措施的重要组成部分。火灾发生后利用已有的防火安全设施，把火灾局限在最小的范围内，然后采取灭火措施将其熄灭，对于减少火灾的危害和损失是极为重要的。其措施有： 1、在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。 2、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。 3、每一矿井必须在地面设置消防水池，在井下设置消防管路系统。 4、主要通风机必须具有反风系统或设备，反风设施并保持其状态良好 第三节  煤炭自燃的理论基础 一、煤炭自然机理    主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤氧化合学说等 二、煤的氧化特性 1、所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。 2、煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，     即   dm/dτ＝ＵＣ  ３、在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减，      即          Ｕ＝Ｕ1τ—H  ４、吸氧速度常数Ｕ与煤自身温度之间符合幂函数关系 ５、煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原有活性的可能。 ６、吸氧速度常数Ｕ与粒度之间成复杂关系 三、自燃发火与自燃发火期    自燃发火：有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象   (1)明火、冒烟、火炭；(2)T 70℃；(3)CO、C2H4等超临界值并上升    自燃发火期：从煤层被开采破碎接触空气之日起，至出现自燃现象或温度上升至燃点为止所经历时间。以月或天 四、煤炭自条件     1、具有自燃倾向的煤被开采后呈破碎堆积状态.      2、有较好的蓄热条件。      3、有适量的通风供氧。      4、上述三条件共存的时间大于煤的自燃发火期。  五影响煤炭自然发火的因素  1、煤的自燃性能  1）煤的分子结构。  2）煤化程度。煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低。  3）煤岩成分。镜煤 亮煤 暗煤 丝炭  4）煤中的瓦斯含量。它类似用惰性气体稀释空气对氧化发生的影响  5）水分。既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。  6）煤中硫和其它矿物质，煤中含有的硫和其它催化剂，则会加速煤的氧化过程。    2、开采技术    矿井的开拓方式、采区巷道布置、回采方法和回采工艺、通风系统和技术管理等开采技术和管理水平，对自然发火起决定性影响。    1）矿井开拓方式和采区巷道布置。    2）回采方法和回采工艺，但其决定的因素是回采率和工作面推进速度 3、影响采空区自燃的因素 １）采空区三带划分     对于后”U”通风系统(一源一汇)的采空区，按漏风风速、采空区氧气浓度、采空区遗煤温升速度和遗煤发生自燃的可能性采空区可分为三带    散热带：L1=5~20m,由于自由堆积，空隙漏风大，Q生 Q散，    自燃带：L=20~70m，空隙、漏风小，Q生 Q散    窒息（不自燃）带Ⅲ：漏风小，氧气浓度低 划分三带的指标有三种：    ①采空区漏风风速V（V 0.9m/s为散热带；0.9≥V≥0.02m/s为自燃带；∨＜0.02m/s为自窒息带。）；    ②采空区氧浓度（C）分布（认为C＜8%为窒息带，C≥8%为自燃带）；    ③采空区遗煤温升速度（dt 1℃/d为自燃带）。       由于缺少深入的理论研究和试验结果，此指标目前尚难以应用。 ２）采空区遗煤自燃的条件及其影响因素    设自燃带的最大宽度为L1+L2，工作面的推进速度为V，自然发火期为τS，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为τ(月)，则     τ＝(L1+L2) / V    当:   τS≤τ时，可能发生自燃。                      4、漏风    在煤炭氧化过程的热平衡关系中，漏风起两方面的作用：一是向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展；二是带走氧化生成的热量，降低煤温，抑制氧化过程发展。    苏联学者等研究表明，采空区及煤柱的漏风强度在0.1～0.24 m3/(min.m2) 时容易自然发火。有的作者认为不会导致自燃的极限风速低于０.０2～0.05 m3/(min.m2)；封闭采空区密闭墙漏风压差在300Pa、漏风强度在０.02～1.2m3/(min.m2) 时容易自然发火的[ 136 ]。因此，有一定局限性。但对我们研究自燃问题是有参考价值的。把风速控制在易燃风速区之外，是从通风的角度预防自然发火的原则。 5、地质因素    地质因素主要有：    １）倾角。    ２）煤层厚度。    ３）地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。    ４）开采深度。   六、煤的自燃过程及特点 １、潜伏（自燃准备）期：以物理吸附，煤温开始升高，无宏观现象， ２、自热阶段：   自热过程是煤氧化反应自   动加速、氧化生成热量逐渐积    累、 温度自动升高的过程。 ３、自燃阶段：   煤温达到其自燃点后，   若能得到充分的供氧（风），   则发生燃烧，出现明火。 4、熄灭：降到燃点以下， 第四节   矿井火灾预测和预报    根据煤田地质勘探或在矿井开采的过程中，

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