《采煤概論》教學(xué)PPT課件,采煤概論,采煤,概論,教學(xué),PPT,課件 n 第十六章第十六章 礦井火災(zāi)的防治礦井火災(zāi)的防治本章主要內(nèi)容n第一節(jié)第一節(jié) 礦井火災(zāi)礦井火災(zāi) n第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n第三節(jié)第三節(jié) 外因火災(zāi)的預(yù)防外因火災(zāi)的預(yù)防 n第四節(jié)第四節(jié) 井下滅火井下滅火 第一節(jié)第一節(jié) 礦井火災(zāi)礦井火災(zāi)n發(fā)生在礦井內(nèi)的火災(zāi)統(tǒng)稱為礦井火災(zāi)。發(fā)生在井口附近的地面火災(zāi)能直接影響井下生產(chǎn)、威脅礦工安全的火災(zāi)亦稱為礦井火災(zāi)。n1）發(fā)生火災(zāi)的條件：存在可燃物、引發(fā)燃燒的熱源、充足氧氣的供存在可燃物、引發(fā)燃燒的熱源、充足氧氣的供存在可燃物、引發(fā)燃燒的熱源、充足氧氣的供存在可燃物、引發(fā)燃燒的熱源、充足氧氣的供給。給。給。給。這3個(gè)要素只有同時(shí)具備才能形成火災(zāi)。n2）礦井火災(zāi)的分類n按引火原因可分為內(nèi)因（自燃）火災(zāi)和外因火災(zāi)兩類。n（1）內(nèi)因（自燃）火災(zāi)：自燃物在一定的外部（適量的通風(fēng)供養(yǎng)）條件下，自身發(fā)生物理化學(xué)變化，產(chǎn)生并積聚熱量，使其溫度升高，達(dá)到自燃點(diǎn)而形成的火災(zāi)稱之為內(nèi)因火災(zāi)。煤礦中自燃物主要是具有自燃傾向性的煤炭。第一節(jié)第一節(jié) 礦井火災(zāi)礦井火災(zāi)煤炭自燃火災(zāi)經(jīng)常發(fā)生的地點(diǎn)有：煤炭自燃火災(zāi)經(jīng)常發(fā)生的地點(diǎn)有：采空區(qū)，采空區(qū)，特別明大量遺煤而未及時(shí)封閉或封閉不嚴(yán)的已采區(qū)；巷道兩側(cè)受地壓破壞的煤柱；巷道堆積的浮煤和冒頂片幫處；與地面老窯連通處。煤炭自燃火災(zāi)，外部征兆不明顯，燃燒沒(méi)有較大的火焰，早期很難察覺(jué)，有時(shí)對(duì)已發(fā)生的火災(zāi)也不容易找到真正的火源，再加上受井下空間限制，增加了撲滅火災(zāi)的難度。在整個(gè)礦井火災(zāi)事故中，內(nèi)因火災(zāi)占的比例很大，我國(guó)在1953-1984年32年礦井火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料中，自燃火災(zāi)占94。第一節(jié)第一節(jié) 礦井火災(zāi)礦井火災(zāi)n（2）外因火災(zāi)：）外因火災(zāi)：可燃物在外界火源（明火、放炮、機(jī)械摩擦、電流短路等）作用下，引起燃燒形成的火災(zāi)稱為外因火災(zāi)。外源火災(zāi)大多發(fā)生在井下風(fēng)流暢通的工作地點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)或者滅火方法不當(dāng)，火勢(shì)發(fā)展很快，將造成嚴(yán)重后果。2 2）消防分類）消防分類A A類火災(zāi)類火災(zāi)煤炭、本材、橡膠、棉、毛、麻等合碳的固體可燃物質(zhì)燃燒煤炭、本材、橡膠、棉、毛、麻等合碳的固體可燃物質(zhì)燃燒形成的火災(zāi)稱為形成的火災(zāi)稱為A A類火災(zāi)。類火災(zāi)。B B類火災(zāi)類火災(zāi)指汽油、煤油、柴油、甲醉、乙醇、丙困等可燃液體燃燒形指汽油、煤油、柴油、甲醉、乙醇、丙困等可燃液體燃燒形成的火災(zāi)成的火災(zāi)C C類火災(zāi)類火災(zāi)指煤氣、天燃?xì)?、甲烷、乙炔、氫氣等和可燃?xì)怏w燃燒形成指煤氣、天燃?xì)?、甲烷、乙炔、氫氣等和可燃?xì)怏w燃燒形成的火災(zāi)。的火災(zāi)。D D類火災(zāi)類火災(zāi)像鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi)。其特點(diǎn)是火源溫像鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi)。其特點(diǎn)是火源溫度高。度高。第一節(jié)第一節(jié) 礦井火災(zāi)礦井火災(zāi)n3）礦井火災(zāi)的危害）礦井火災(zāi)的危害n (1)礦井火災(zāi)發(fā)生后，隨著火災(zāi)的發(fā)展而產(chǎn)生高溫和大量火煙，火煙內(nèi)含有大量毒和窒息性氣體，嚴(yán)重威脅工人生命安全。n (2)能夠引起瓦斯、煤塵爆炸。n (3)使并下風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。n (4)產(chǎn)生再生火源。n (5)損壞機(jī)械設(shè)備，破壞礦井的正常生產(chǎn)秩序。20022002年統(tǒng)計(jì)，原國(guó)有重點(diǎn)煤礦中有自然發(fā)火年統(tǒng)計(jì)，原國(guó)有重點(diǎn)煤礦中有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占危險(xiǎn)的礦井占51.3%51.3%。自然發(fā)火危險(xiǎn)礦井幾乎。自然發(fā)火危險(xiǎn)礦井幾乎在所有礦區(qū)都存在，因自燃而造成煤炭資源在所有礦區(qū)都存在，因自燃而造成煤炭資源的破壞，每年達(dá)數(shù)十億元的經(jīng)濟(jì)損失。的破壞，每年達(dá)數(shù)十億元的經(jīng)濟(jì)損失。北方七省煤層露頭自燃著火面積累計(jì)北方七省煤層露頭自燃著火面積累計(jì)達(dá)達(dá)720km2，已燒毀煤炭已燒毀煤炭42億噸億噸井下煤自然誘發(fā)的火災(zāi)第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n一、煤炭自燃的原因一、煤炭自燃的原因 在理論上，自然發(fā)火是指有自燃傾向性的煤層被開(kāi)采破碎在理論上，自然發(fā)火是指有自燃傾向性的煤層被開(kāi)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，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)象叫出現(xiàn)發(fā)火和冒煙的現(xiàn)象叫自然發(fā)火。自然發(fā)火。在在礦井防滅火規(guī)范礦井防滅火規(guī)范中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即為自然中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即為自然發(fā)火。發(fā)火。煤因自燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象；煤因自燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象；由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至7070以上；以上；由于煤炭自熱而分解出由于煤炭自熱而分解出COCO、C C2 2H H4 4(乙烯乙烯)或其它指標(biāo)氣體，在或其它指標(biāo)氣體，在空氣中的濃度超過(guò)預(yù)報(bào)指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢(shì)?？諝庵械臐舛瘸^(guò)預(yù)報(bào)指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢(shì)。從(火源處的)煤層被開(kāi)采破碎、接觸空氣之日起，至出現(xiàn)上述定義的自燃現(xiàn)象或溫度上升到自燃點(diǎn)為止，所經(jīng)歷的時(shí)間叫煤層的自然發(fā)火期，以月或天為單位。第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n二、煤炭自燃條件二、煤炭自燃條件 煤炭自燃的必要充分條件是：煤炭自燃的必要充分條件是：(1)(1)有自燃傾向性的煤被開(kāi)采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度一般有自燃傾向性的煤被開(kāi)采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度一般要大于要大于0.4m0.4m。(2)(2)有較好的蓄熱條件。有較好的蓄熱條件。(3)(3)有適量的通風(fēng)供氧。通風(fēng)是維持較高氧濃度的必要條件，有適量的通風(fēng)供氧。通風(fēng)是維持較高氧濃度的必要條件，是保證氧化反應(yīng)自動(dòng)加速的前提。是保證氧化反應(yīng)自動(dòng)加速的前提。(4)(4)上述三個(gè)條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期。上述三個(gè)條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期。上述四個(gè)條件缺一不可，前三個(gè)條件是煤炭自燃的必要條上述四個(gè)條件缺一不可，前三個(gè)條件是煤炭自燃的必要條件，最后一個(gè)條件是充分條件。件，最后一個(gè)條件是充分條件。第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n三、影響煤炭自燃發(fā)火的因素三、影響煤炭自燃發(fā)火的因素 (一一)煤的自燃性能：煤的自燃性能：煤的分子結(jié)構(gòu)、煤化程度、煤巖萬(wàn)分、煤的分子結(jié)構(gòu)、煤化程度、煤巖萬(wàn)分、煤中瓦斯含量、水分、煤中硫和其他礦物質(zhì)。煤中瓦斯含量、水分、煤中硫和其他礦物質(zhì)。（二）開(kāi)采技術(shù)：（二）開(kāi)采技術(shù)：礦井開(kāi)拓方式和采區(qū)巷道布置、回采方礦井開(kāi)拓方式和采區(qū)巷道布置、回采方法和回采工藝。法和回采工藝。（三）影響采空區(qū)自燃的因素（三）影響采空區(qū)自燃的因素 （四）漏風(fēng)（四）漏風(fēng) 漏風(fēng)起兩方面的作用：一是向煤提供氧化所必須的氧氣，促進(jìn)氧化發(fā)展；漏風(fēng)起兩方面的作用：一是向煤提供氧化所必須的氧氣，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(guò)程發(fā)展。二是帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，抑制氧化過(guò)程發(fā)展。（五）地質(zhì)因素：（五）地質(zhì)因素：傾角、煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、開(kāi)采深度。傾角、煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、開(kāi)采深度。設(shè)自燃帶的最大寬度為L(zhǎng)1+L2，工作面的推進(jìn)速度為v，自然發(fā)火期為t，在自燃帶內(nèi)煤暴露于空氣的最長(zhǎng)時(shí)間為t，單位為月，當(dāng)下式滿足時(shí)有發(fā)火危險(xiǎn)：t（L1+L2）/v第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n四、煤炭自燃的原因n煤炭自燃大體上可以劃分為3個(gè)主要階段，即潛伏期、自熱期潛伏期、自熱期和燃燒期和燃燒期。n煤炭的自燃的加速度很大，生成的熱量來(lái)不及散失，引起自動(dòng)加速氧化過(guò)程的特性。圖16-1第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n五、煤炭自燃火源的分布規(guī)律五、煤炭自燃火源的分布規(guī)律(1)采空區(qū)。采空區(qū)火災(zāi)占50以上。從已發(fā)生自燃的火源分布來(lái)看，多煤層聯(lián)合開(kāi)采和厚煤層分層開(kāi)采時(shí)，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)的火源大多位于停采線和進(jìn)風(fēng)道。當(dāng)采空區(qū)有裂隙與地表或其他風(fēng)路相通時(shí)，在有碎煤存在的漏風(fēng)路線上都有可能發(fā)火。(2)煤柱。尺寸偏小、服務(wù)期較長(zhǎng)、受采動(dòng)壓力影響的煤柱，容易壓酥碎裂，其內(nèi)部產(chǎn)生自燃火源。(3)巷道頂煤。采區(qū)石門、綜采放頂煤工作面沿底掘進(jìn)的進(jìn)回風(fēng)巷等，巷道頂煤受壓時(shí)間長(zhǎng)，壓酥破碎，風(fēng)流滲透和擴(kuò)散至內(nèi)部(深處)，便會(huì)發(fā)熱自燃。綜采放頂煤開(kāi)采時(shí)上下巷頂煤發(fā)火較嚴(yán)重。(4)斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近。第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n六、煤炭自燃的早期識(shí)別1）按自燃的外部征兆判斷早期自燃的外部征兆有：空氣的濕度、溫度增加，在火區(qū)附近出現(xiàn)煙霧，巷道壁和支架上有水珠，或有煤油、煤焦油、松節(jié)油等的氣味。2）礦內(nèi)空氣成分的變化煤的氧化過(guò)程可使附近地區(qū)空氣成分發(fā)生變化，即氧的濃度降低，一氧化碳和二氧化碳濃度增加，并出現(xiàn)一些碳?xì)浠衔?。第二?jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n七、自燃火災(zāi)的預(yù)防1）合理的開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)、采煤方法及通風(fēng)系統(tǒng) 開(kāi)拓開(kāi)采技術(shù)防止自然發(fā)火總的要求是：(1)提高回采率，減少丟煤，即減少或梢除自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)。(2)限制或阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自燃的供氧條件。第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n七、自燃火災(zāi)的預(yù)防2）預(yù)防性灌漿 灌漿就是把粘土、粉碎的頁(yè)巖、電廠飛灰等固體材料與水混合、攪拌，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路注入或噴灑在采空區(qū)里，達(dá)到防火和滅火的目的。方法：方法：(1)采前預(yù)灌。所謂采前預(yù)灌即是在工作面尚未回采前對(duì)其上部的采空區(qū)進(jìn)行酒漿。這種灌漿方法適用于開(kāi)采老窯多的易自燃特厚煤層。(2)隨采隨灌。灌漿作為回采工藝的一部分，隨工作面回采向采空區(qū)灌漿。(3)采后注漿。可以利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內(nèi)注漿；采空區(qū)封閉后，在密閉墻上插管泊漿，防止停采線遺煤自燃。第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n七、自燃火災(zāi)的預(yù)防3）阻化劑防火 目前最常用的阻化劑有：氯化鈣(CaCl2H2O)、氯化鎂(MgCl26H2O)、氯化銨(NH4Cl)以及水玻璃(xNa2OySiO2)等。從目前的應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，氯化鈣、氯化鎂、氮化鋁、氮化鋅等氯化物對(duì)褐煤、長(zhǎng)焰煤和氣煤有較好的阻化效果；水玻璃、包氧化鈣對(duì)高硫煤有較高阻化率。第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n三、自燃火災(zāi)的預(yù)防4 4）均壓防滅火）均壓防滅火 均壓防滅火的實(shí)質(zhì)是，利用風(fēng)窗、風(fēng)機(jī)、利用風(fēng)窗、風(fēng)機(jī)、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設(shè)施，改變漏風(fēng)調(diào)壓設(shè)施，改變漏風(fēng)區(qū)域的壓力分布，降區(qū)域的壓力分布，降低漏風(fēng)壓差，減少漏低漏風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)，從而達(dá)到抑制遺風(fēng)，從而達(dá)到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū)，煤自燃、惰化火區(qū)，或熄滅火源的目的?；蛳缁鹪吹哪康?。第二節(jié)第二節(jié) 煤炭自燃及其預(yù)防煤炭自燃及其預(yù)防n三、自燃火災(zāi)的預(yù)防5 5）惰性氣體防滅火）惰性氣體防滅火 惰惰氣系指不可燃?xì)怏w或窒息性氣體，主要包括氮?dú)狻⒍鯕庀抵覆豢扇細(xì)怏w或窒息性氣體，主要包括氮?dú)?、二氧化碳以及燃料燃烷生成的煙氣等?；家约叭剂先纪樯傻臒煔獾?。氮?dú)馐且环N無(wú)毒的不可燃?xì)怏w。相對(duì)密度為氮?dú)馐且环N無(wú)毒的不可燃?xì)怏w。相對(duì)密度為0.96；無(wú)腐蝕性，化學(xué)性；無(wú)腐蝕性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，質(zhì)穩(wěn)定，-195.8可液化成液態(tài)氮?？梢夯梢簯B(tài)氮。氮?dú)饧瓤梢匝杆儆行У負(fù)錅缑骰穑挚梢苑乐共煽諈^(qū)遺煤自燃，氮?dú)饧瓤梢匝杆儆行У負(fù)錅缑骰穑挚梢苑乐共煽諈^(qū)遺煤自燃，特別特別是采用放頂煤綜采的工作面是采用放頂煤綜采的工作面，注氯防火已成為一項(xiàng)重要的安全技術(shù)，注氯防火已成為一項(xiàng)重要的安全技術(shù)措施。措施。氮?dú)庾⑷氩煽諈^(qū)后具有降低氧濃度的作用。液氮滅火還具有冷卻降溫氮?dú)庾⑷氩煽諈^(qū)后具有降低氧濃度的作用。液氮滅火還具有冷卻降溫作用。在作用。在20的環(huán)境溫度下，液氮的汽化熱為的環(huán)境溫度下，液氮的汽化熱為423kJ/kg。直接用液氮注入火區(qū)時(shí)，液氮汽化，吸收熱量，使火區(qū)氣體、煤層和直接用液氮注入火區(qū)時(shí)，液氮汽化，吸收熱量，使火區(qū)氣體、煤層和圍巖的溫度降低，火區(qū)冷卻會(huì)加速火源熄滅；在封閉火區(qū)的過(guò)程中，圍巖的溫度降低，火區(qū)冷卻會(huì)加速火源熄滅；在封閉火區(qū)的過(guò)程中，氮?dú)庾⑷牖饏^(qū)后，兼有抑爆作用。氮?dú)庾⑷牖饏^(qū)后，兼有抑爆作用。第三節(jié)第三節(jié) 外因火災(zāi)的預(yù)防外因火災(zāi)的預(yù)防n外因火災(zāi)的預(yù)防主要應(yīng)采取“預(yù)防為主，消防結(jié)合”的方針，把防火放在首位。防火措施主要有：技術(shù)措施、教育措施和管理措施等三種。n1、技術(shù)措施主要有：n（1）防止起火，確定發(fā)火危險(xiǎn)區(qū)，加強(qiáng)對(duì)明火和高溫火源的管理與控制，防止火源產(chǎn)生；消除燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)；防止火源與可燃物接觸；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。n（2）防止火災(zāi)擴(kuò)大：防火門、消防材料庫(kù)、地面消防水池n2、教育措施包括知識(shí)、技術(shù)和態(tài)度教育三個(gè)方面。n3、管理措施主要是制定各種規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，且強(qiáng)制執(zhí)行。第四節(jié)第四節(jié) 井下滅火井下滅火n礦內(nèi)滅火方法有：直接滅火法、隔絕滅火法和聯(lián)合滅火法。n一、直接滅火法n礦內(nèi)火災(zāi)特別是外因火災(zāi)初起時(shí)，通常是局部的，燃燒也較緩慢。因此，可根據(jù)火源的性質(zhì)采用水、砂子、化學(xué)滅火器（泡沫滅火器、干輪滅火器等）、高倍數(shù)泡沫滅火裝置以及挖除火源等方法直接撲滅火源。n二、隔絕滅火法n礦內(nèi)火災(zāi)用直接滅火法不能撲滅時(shí)，應(yīng)迅速在通往火區(qū)的所有巷道內(nèi)建筑防火墻（密閉墻）進(jìn)行封閉，使火源與外界空氣隔絕，當(dāng)火區(qū)內(nèi)氧氣耗盡，火災(zāi)即自行熄滅。n常見(jiàn)的防火墻有磚和料石砌筑。此外，還有吸水材料、泡沫塑料快速密閉滅火方法等。第四節(jié)第四節(jié) 井下滅火井下滅火n礦內(nèi)滅火方法有：直接滅火法、隔絕滅火法和聯(lián)合滅火法。n三、聯(lián)合滅火法n單獨(dú)使用防火墻封閉火區(qū)，熄滅火災(zāi)所需要的時(shí)間很長(zhǎng)，造成一定時(shí)期的回采煤炭呆滯、影響生產(chǎn)，如果密閉質(zhì)量不高，漏風(fēng)較大，達(dá)不到滅火的目的。通常在火區(qū)封閉后，同時(shí)采取一些其他配套措施，加快熄滅火災(zāi)，提高滅火速度，這種方法稱為聯(lián)合滅火法。n常用的聯(lián)合滅火法是向封閉的火區(qū)灌注泥漿、惰性氣體（二氧化碳、爐煙、氮等）以及采用調(diào)節(jié)風(fēng)壓法等。思 考 題n1何為礦井火災(zāi)？礦井火災(zāi)主要分哪兩類？發(fā)生火災(zāi)的條件是什么？n2煤炭自燃的影響因素主要有哪些？自燃火災(zāi)如何預(yù)防？n3.礦井外因火災(zāi)的預(yù)防措施主要有哪幾種？n4礦內(nèi)火災(zāi)的滅火方法主要有哪幾種？