《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個要素只有同時具備才能形成火災(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)生的地點有：煤炭自燃火災(zāi)經(jīng)常發(fā)生的地點有：采空區(qū)，采空區(qū)，特別明大量遺煤而未及時封閉或封閉不嚴(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，燃燒沒有較大的火焰，早期很難察覺，有時對已發(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。在整個礦井火災(zāi)事故中，內(nèi)因火災(zāi)占的比例很大，我國在1953-1984年32年礦井火災(zāi)統(tǒng)計資料中，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，如果發(fā)現(xiàn)不及時或者滅火方法不當(dāng)，火勢發(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)。其特點是火源溫像鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi)。其特點是火源溫度高。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，原國有重點煤礦中有自然發(fā)火年統(tǒng)計，原國有重點煤礦中有自然發(fā)火危險的礦井占危險的礦井占51.3%51.3%。自然發(fā)火危險礦井幾乎。自然發(fā)火危險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北方七省煤層露頭自燃著火面積累計達(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預(yù)報指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢?？諝庵械臐舛瘸^預(yù)報指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢。從(火源處的)煤層被開采破碎、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為止，所經(jīng)歷的時間叫煤層的自然發(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采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度一般有自燃傾向性的煤被開采后呈破碎狀態(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)自動加速的前提。是保證氧化反應(yīng)自動加速的前提。(4)(4)上述三個條件共存的時間大于煤的自燃發(fā)火期。上述三個條件共存的時間大于煤的自燃發(fā)火期。上述四個條件缺一不可，前三個條件是煤炭自燃的必要條上述四個條件缺一不可，前三個條件是煤炭自燃的必要條件，最后一個條件是充分條件。件，最后一個條件是充分條件。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、煤巖萬分、煤的分子結(jié)構(gòu)、煤化程度、煤巖萬分、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）開采技術(shù)：（二）開采技術(shù)：礦井開拓方式和采區(qū)巷道布置、回采方礦井開拓方式和采區(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，抑制氧化過程發(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。（五）地質(zhì)因素：（五）地質(zhì)因素：傾角、煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、開采深度。傾角、煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、開采深度。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t，在自燃帶內(nèi)煤暴露于空氣的最長時間為t，單位為月，當(dāng)下式滿足時有發(fā)火危險：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，生成的熱量來不及散失，引起自動加速氧化過程的特性。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看，多煤層聯(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，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、受采動壓力影響的煤柱，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，巷道頂煤受壓時間長，壓酥破碎，風(fēng)流滲透和擴(kuò)散至內(nèi)部(深處)，便會發(fā)熱自燃。綜采放頂煤開采時上下巷頂煤發(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衔铩５诙?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）合理的開拓開采系統(tǒng)、采煤方法及通風(fēng)系統(tǒng) 開拓開采技術(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其上部的采空區(qū)進(jìn)行酒漿。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。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?？梢岳勉@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)果來看，氯化鈣、氯化鎂、氮化鋁、氮化鋅等氯化物對褐煤、長焰煤和氣煤有較好的阻化效果；水玻璃、包氧化鈣對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)?、二氧氣系指不可燃?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無毒的不可燃?xì)怏w。相對密度為氮?dú)馐且环N無毒的不可燃?xì)怏w。相對密度為0.96；無腐蝕性，化學(xué)性；無腐蝕性，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重要的安全技術(shù)，注氯防火已成為一項重要的安全技術(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，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，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)冷卻會加速火源熄滅；在封閉火區(qū)的過程中，圍巖的溫度降低，火區(qū)冷卻會加速火源熄滅；在封閉火區(qū)的過程中，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)火危險區(qū)，加強(qiáng)對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、地面消防水池n2、教育措施包括知識、技術(shù)和態(tài)度教育三個方面。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，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，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)所需要的時間很長，造成一定時期的回采煤炭呆滯、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？