1、通通 风风 安安 全全 学学第十章第十章 火灾防治火灾防治第十章第十章 矿井火灾防治矿井火灾防治本章的主要内容本章的主要内容 掌握火灾的定义及分类；理解物质燃烧的充要必要条件；了解外因掌握火灾的定义及分类；理解物质燃烧的充要必要条件；了解外因火灾的预防；掌握煤炭自燃条件及影响自然发火的因素；了解火灾预测火灾的预防；掌握煤炭自燃条件及影响自然发火的因素；了解火灾预测及预报的方法；开采技术的防火措施；常用的防灭火措施；火灾时期通及预报的方法；开采技术的防火措施；常用的防灭火措施；火灾时期通风与矿井火灾处理与控制。风与矿井火灾处理与控制。本章的重点与难点本章的重点与难点 1 1、煤炭自燃理论；、煤炭
2、自燃理论；2 2、煤炭自燃预测预报；、煤炭自燃预测预报；3 3、防灭火技术、防灭火技术 4 4、均压防灭火；、均压防灭火；5 5、火灾时期风流控制、火灾时期风流控制第十章第十章 矿井火灾防治矿井火灾防治第一节 概述第二节 矿井外因火灾及其预防第三节 煤炭自燃的理论基础第四节 矿井火灾预测和预报第五节 开采技术防火措施第六节 灌浆与阻化剂防灭火第七节 均压防灭火第八节 惰气防灭火第九节 矿井火灾时期通风第十节 矿井火灾处理与控制一、火灾与矿井或煤田火灾的概念一、火灾与矿井或煤田火灾的概念 火灾统计管理规定火灾统计管理规定：凡失去控制并对财产和人身造成：凡失去控制并对财产和人身造成损失的燃烧现象都
3、为损失的燃烧现象都为火灾火灾。广义地说，凡是超出有效范围的燃烧称为广义地说，凡是超出有效范围的燃烧称为火灾火灾。火灾是工伤事故类别中的一类事故。在消防工作中有火灾火灾是工伤事故类别中的一类事故。在消防工作中有火灾和火警之分，两者都是超出有效范围的燃烧，当人员和财产和火警之分，两者都是超出有效范围的燃烧，当人员和财产损失较小时称为火警。损失较小时称为火警。在矿井或煤田范围内发生，威协安全生产、造成一定资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，称之为矿井或煤田矿井或煤田火灾火灾。第一节第一节 概述概述二、矿井火灾
4、的构成要素二、矿井火灾的构成要素 矿井火灾发生的原因虽是多种多样，但构成火灾的基本要素归纳起来矿井火灾发生的原因虽是多种多样，但构成火灾的基本要素归纳起来有有热源、可燃物、氧气热源、可燃物、氧气三个方面，俗称三个方面，俗称火灾三要素火灾三要素。(一一)热源热源 具有一定具有一定温度和足够热量的热源温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井中，煤的自燃、才能引起火灾。在矿井中，煤的自燃、瓦斯煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊以及其他明瓦斯煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊以及其他明火等都可能成为引火源。火等都可能成为引火源。(二二)可燃物可燃物 在煤矿矿井中，煤本身
5、就是个大量而且普遍存在的可燃物。另外，坑在煤矿矿井中，煤本身就是个大量而且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。可燃物的存在是火可燃物的存在是火灾发生的基础。灾发生的基础。第一节第一节 概述概述二、矿井火灾的构成要素二、矿井火灾的构成要素 (三三)空气空气 燃烧就是剧烈的氧化现象，空气的供给是维持燃燃烧就是剧烈的氧化现象，空气的供给是维持燃烧不可缺少的条件。实验证明，在氧浓度为烧不可缺少的条件。实验证明，在氧浓度为3 3的空的空气环境里，燃烧不能维持。气环境里，燃烧不能维持。以上介绍的火灾三要素必须是同时存在，
6、相互配以上介绍的火灾三要素必须是同时存在，相互配合，而且达到一定的数量，才能引起矿井火灾。合，而且达到一定的数量，才能引起矿井火灾。第一节第一节 概述概述三、矿井火灾的类型及其特性三、矿井火灾的类型及其特性 、按引火原因分类、按引火原因分类 1 1）内因）内因(自燃自燃)火灾火灾 自燃物在一定的外部自燃物在一定的外部(适量的通风供氧适量的通风供氧)条件下，自身发条件下，自身发生物理化学变化，产生并积聚热量，使其温度升高，达到自生物理化学变化，产生并积聚热量，使其温度升高，达到自燃点而形成的火灾称之为燃点而形成的火灾称之为内因火灾内因火灾。在煤矿中自燃物主要是。在煤矿中自燃物主要是具有自燃倾向性
7、的煤炭。具有自燃倾向性的煤炭。自燃火灾大多发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、自燃火灾大多发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒以及浮煤堆积的地点。煤巷的高冒以及浮煤堆积的地点。自燃火灾具有发生和发展缓慢、须经历一段时间、有预兆自燃火灾具有发生和发展缓慢、须经历一段时间、有预兆和火源比较隐蔽等特点。和火源比较隐蔽等特点。第一节第一节 概述概述三、矿井火灾的类型及其特性三、矿井火灾的类型及其特性 、按引火原因分类、按引火原因分类 2 2）外因火灾）外因火灾 多发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和多发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和有机电设备的巷道等地点。外因火灾
8、具有火源明显、发生突有机电设备的巷道等地点。外因火灾具有火源明显、发生突然、来势凶猛等特点，若发现不及时，则可能酿成重大事故。然、来势凶猛等特点，若发现不及时，则可能酿成重大事故。由于外因火灾往往是由表及里进行的，若发现及时，还是由于外因火灾往往是由表及里进行的，若发现及时，还是容易扑灭的。矿井外因火灾所占的比重一般都比较小。容易扑灭的。矿井外因火灾所占的比重一般都比较小。第一节第一节 概述概述三、矿井火灾的类型及其特性三、矿井火灾的类型及其特性 、消防分类、消防分类 类火灾类火灾，煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固，煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质体可燃物质 类火灾类火灾
9、，指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等，指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体可燃液体 类火灾类火灾，指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃，指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。气体。类火灾类火灾，象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。，象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。第一节第一节 概述概述三、矿井火灾的类型及其特性三、矿井火灾的类型及其特性 3 3、其他分类方法、其他分类方法 还有按还有按火源特性火源特性，可分为原生火灾与再生火灾；按，可分为原生火灾与再生火灾；按可燃可燃物状态物状态分类，可分为阴燃火灾与和明火火灾；按分类，可分为阴燃火灾与和明火火灾；按发火地点发火地
10、点的的不同分类，可分为井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火不同分类，可分为井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾、硐室火灾；按灾、采空区火灾、硐室火灾；按燃烧物的不同燃烧物的不同分类，可分为分类，可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾、煤炭自燃火灾等。燃烧火灾、煤炭自燃火灾等。第一节第一节 概述概述三、防灭火研究的内容三、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与技术的研究内容应围绕一个目标和三个问一个目标和三个问题题。一个目标是：一个
11、目标是：防止矿井火灾发生，对于防止矿井火灾发生，对于已发生的火灾要防止其扩大，并最大限度地已发生的火灾要防止其扩大，并最大限度地减小火灾中的人员伤亡和经济损失。减小火灾中的人员伤亡和经济损失。第一节第一节 概述概述三、防灭火研究的内容三、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内容应围绕一个目标和三个问题一个目标和三个问题。三个问题是：三个问题是：一、火灾是如何发生的？一、火灾是如何发生的？其内容主要是研究矿井火灾其内容主要是研究矿井火灾的类型及其产生的原因、条件以及各类火灾的发生过程和的类型及其产生的原因、条件以
12、及各类火灾的发生过程和特点，这是防灭火的理论基础；特点，这是防灭火的理论基础；二、如何防止火灾发生？二、如何防止火灾发生？包括火源预测、火灾预防和包括火源预测、火灾预防和预报技术；预报技术；三、火灾发生后如何进行及时而有效地控制和处理？三、火灾发生后如何进行及时而有效地控制和处理？第一节第一节 概述概述一、物质燃烧的充要条件一、物质燃烧的充要条件 燃烧：燃烧：可燃物与氧化剂可燃物与氧化剂两组分在空间发生化学反应的过两组分在空间发生化学反应的过程。程。放热、发光和有新物质生成放热、发光和有新物质生成是燃烧反应的三个特征，是是燃烧反应的三个特征，是区别燃烧和非燃烧现象的依据。区别燃烧和非燃烧现象的
13、依据。、必要条件、必要条件-可燃物、助燃物、高温能量或火源。可燃物、助燃物、高温能量或火源。、充分条件、充分条件-三个必要条件同时存在，互相作用；三个必要条件同时存在，互相作用；Q Q生生QQ散散 3 3、煤矿常见的外因火源主要有以下几种、煤矿常见的外因火源主要有以下几种：电能热源、摩擦热电能热源、摩擦热 、放明炮、糊炮等、明火（高温焊碴、放明炮、糊炮等、明火（高温焊碴、吸烟）吸烟）第二节第二节 矿井外因火灾及其预防矿井外因火灾及其预防二、外因火灾的预防二、外因火灾的预防 1 1、我国的消防方针、我国的消防方针-预防为主，消防结合预防为主，消防结合 2 2、防火对策、防火对策-矿井火灾的防治可
14、以采取下列矿井火灾的防治可以采取下列“三三”对策：对策：）技术）技术(EngineeringEngineering)对策对策 (1)(1)灾前对策灾前对策-防止起火、防止火灾扩大防止起火、防止火灾扩大 (2)(2)灾后对策灾后对策-报警、控制、灭火、避难报警、控制、灭火、避难 ）教育（）教育（EducationEducation）对策）对策 -知识、技术、态度知识、技术、态度 ）管理（法制）管理（法制(EnforcementEnforcement）对策）对策-制定各种规程、制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。规范和标准，且强制性执行。第二节第二节 矿井外因火灾及其预防矿井外因火灾及其预防三
15、、预防外因火灾的技术措施三、预防外因火灾的技术措施 预防火灾发生有两个方面：预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生；一是防止火源产生；二是防止已发生的火灾事故扩大二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾以尽量减少火灾损失。损失。第二节第二节 矿井外因火灾及其预防矿井外因火灾及其预防三、预防外因火灾的技术措施三、预防外因火灾的技术措施 （一）防止火灾产生（一）防止火灾产生 1 1、防止失控的高温热源产生和存在、防止失控的高温热源产生和存在。按。按煤矿安全规程煤矿安全规程及其执行及其执行说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。2 2
16、、尽量不用或少用可燃材料、尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在热源保持一定的不得不用时应与潜在热源保持一定的安全距离。安全距离。3 3、防止产生机电火灾、防止产生机电火灾。4 4、防止摩擦引燃、防止摩擦引燃：(1)1)防止胶带摩擦起火。胶带输送机应具有可靠的防止胶带摩擦起火。胶带输送机应具有可靠的防打滑、防跑偏、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统；防打滑、防跑偏、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统；(2)(2)防止防止摩擦引燃瓦斯。摩擦引燃瓦斯。5 5、防止高温热源和火花与可燃物相互作用、防止高温热源和火花与可燃物相互作用。第二节第二节 矿井外因火灾及其预防矿井外因火灾及其预防三
17、、预防外因火灾的技术措施三、预防外因火灾的技术措施（二）防止火灾蔓延的措施（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，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：有：1 1、在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。、在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。2 2、每个矿井地面和
18、井下都必须设立消防材料库。、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。3 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。、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 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。、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。第二节第二节 矿井外因火灾及其预防矿井外因火灾及其预防一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 主要的有主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤氧化合学说说以及煤氧化合学说等。等。随着科学技术的进步和生产的发展，人们发现虽然在高变质
19、富含黄随着科学技术的进步和生产的发展，人们发现虽然在高变质富含黄铁矿的煤层发生自燃，但完全不含黄铁矿的煤也发生自燃；煤即使在真铁矿的煤层发生自燃，但完全不含黄铁矿的煤也发生自燃；煤即使在真空中让细菌充分死亡的条件下，其自然发火危险性也未降低，空中让细菌充分死亡的条件下，其自然发火危险性也未降低，这说明用这说明用黄铁矿作用假说和细菌作用假说解释煤的自然发火现象是不完备的黄铁矿作用假说和细菌作用假说解释煤的自然发火现象是不完备的。酚。酚基作用假说认为：煤中不饱和的化合物与空气中氧的作用，是引起煤炭基作用假说认为：煤中不饱和的化合物与空气中氧的作用，是引起煤炭自燃的主要原因。有人认为酚基作用假说实际
20、上是煤氧复合作用，或者自燃的主要原因。有人认为酚基作用假说实际上是煤氧复合作用，或者是煤氧作用假说的补充。是煤氧作用假说的补充。目前，煤氧复合作用假说已被较多的人们所接目前，煤氧复合作用假说已被较多的人们所接受。受。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 按照煤氧化合学说，煤的自燃过程一般可分为按照煤氧化合学说，煤的自燃过程一般可分为四个阶段：四个阶段：潜伏（准备）期潜伏（准备）期 自热期自热期 自燃期自燃期 熄灭期熄灭期第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 1 1潜伏期潜伏期 自煤层被开采、接触空气起至
21、煤温开始升高止的时间区自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期间称之为潜伏期。煤自燃的准备阶段即煤的低温氧化过程。煤自燃的准备阶段即煤的低温氧化过程。潜伏阶段的特征是；煤的表面生成不稳定的氧化物（潜伏阶段的特征是；煤的表面生成不稳定的氧化物（OHOH、COOHCOOH等），氧化放出的热量很少，能及时放散，煤温和巷道等），氧化放出的热量很少，能及时放散，煤温和巷道空气气温不变，但煤重略有增加。煤被活化（化学活性增空气气温不变，但煤重略有增加。煤被活化（化学活性增加），煤的着火温度降低准备阶段的长短取决于煤的变质加），煤的着火温度降低准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件
22、，如褐煤几乎没有准备阶段，而烟煤则需要程度和外部条件，如褐煤几乎没有准备阶段，而烟煤则需要一个相当长的准备阶段。一个相当长的准备阶段。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 2 2自热期自热期 温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段，自热过程是煤温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段，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。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。当温当温度超过临界温度度超过临界温度60608080时，煤温急剧憎加，氧化加剧。时，煤温急剧憎加，氧化加剧。其特点是：其特
23、点是：氧化放热较大，煤温及其环境氧化放热较大，煤温及其环境(风，水、煤壁风，水、煤壁)温度升高：温度升高：产生产生COCO、COCO2 2和碳氢和碳氢(CmHn)(CmHn)类气体产物，并散发出煤油味和其他芳香气味；类气体产物，并散发出煤油味和其他芳香气味；有水蒸气生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即有水蒸气生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓出现所谓“挂汗挂汗”现象：微观结构发生变化。现象：微观结构发生变化。在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓度降低至不能满足
24、氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为使氧浓度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化风化。风化后煤的物理化学性质发生变化、失去活性，不会再发生自然。风化后煤的物理化学性质发生变化、失去活性，不会再发生自然。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 3 3、燃烧期、燃烧期 煤温达到其自燃点后（褐煤煤温达到其自燃点后（褐煤250250度，烟煤度，烟煤300300350350，贫瘦，贫瘦煤、无烟煤煤、无烟煤650650800800），若能得到充分的供氧），若能得到充分的供氧(风风)，则发生，则发生燃烧，出现明火。其主要特征：空气中氧
25、含量显著减少，燃烧，出现明火。其主要特征：空气中氧含量显著减少，COCO2 2的含量倍增，同时由于燃烧不完全和的含量倍增，同时由于燃烧不完全和COCO2 2受热分解，而产受热分解，而产生更多的生更多的COCO，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾。若煤温达，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾。若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏干馏或阴燃或阴燃。煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，。煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，COCO多于多于COCO2 2，温度也较明火燃烧要低。温度也较明火燃烧要低。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理
26、论基础一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 4 4、熄灭期、熄灭期 及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭。烧熄灭。从煤的自燃发展过程可见：从煤的自燃发展过程可见：煤自燃实质是其自身氧化速度煤自燃实质是其自身氧化速度加速的过程，其氧化速度之快，以致产生的热量来不及向外加速的过程，其氧化速度之快，以致产生的热量来不及向外界放散，而导致了自燃。界放散，而导致了自燃。煤的氧化进程既可在常温下发生，煤的氧化进程既可在常温下发生，也可在高温下迸行，伴随氧化过程的发展其周围空气中的氧也可在高温下迸行，伴随氧化过程的发展其周围空气中的氧含量必然
27、降低。含量必然降低。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础二、煤的氧化特性二、煤的氧化特性 1 1、所有、所有品种煤在常温下都吸氧品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。，但吸氧速度不同。2 2、煤的吸氧速度与所在空气中的、煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比氧浓度成正比，3 3、在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按、在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律指数规律衰减。衰减。、吸氧速度常数与煤自身温度之间符合、吸氧速度常数与煤自身温度之间符合幂函数关系幂函数关系 、煤在氮气中加热后再冷却可使它的、煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加活性增加，并有重，并有重新恢复到原有活
28、性的可能。新恢复到原有活性的可能。、吸氧速度常数与、吸氧速度常数与粒度之间成复杂关系粒度之间成复杂关系。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础三、自燃发火与自燃发火期三、自燃发火与自燃发火期 自燃发火：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。生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象。在在矿井防灭火规范矿井防灭火规范中规定出现下列现象之一，即为自然发火。中规定出现下列现象之一，即为自然发火。煤因自燃出现明火、火炭或烟雾等现象；煤因自燃出现明火、火炭或烟雾
29、等现象；(2)(2)由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至7070以上；以上；(3)(3)由于煤炭自热而分解出由于煤炭自热而分解出COCO、C C2 2H H4 4(乙烯乙烯)或其它指标气体，或其它指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础三、自燃发火与自燃发火期三、自燃发火与自燃发火期 自燃发火期：自燃发火期：从煤层被开采破碎接触空气之日起，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。以至出现自燃现象或温度
30、上升至燃点为止所经历时间。以月或天为单位。月或天为单位。自然发火期等于潜伏期和自热阶段。它是煤炭自然发自然发火期等于潜伏期和自热阶段。它是煤炭自然发火危险程度在时间上的度量，发火期越短的煤层自然发火危险程度在时间上的度量，发火期越短的煤层自然发火危险程度越大。据调查，煤炭自然发火期最短的只有火危险程度越大。据调查，煤炭自然发火期最短的只有十几天，最长者可达数年十几天，最长者可达数年。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础四、煤炭自条件四、煤炭自条件 (1)(1)有自燃倾向性的煤被有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度开采后呈破碎状态，堆积厚度一般要大于一般要大于0.4m0.4
31、m。(2)(2)有较好的蓄热条件。有较好的蓄热条件。空气流动速度的大小，是氧化空气流动速度的大小，是氧化热量能否积聚的重要条件。在采空区内如果渗流速度太大，热量能否积聚的重要条件。在采空区内如果渗流速度太大，热量则不能积聚，不易形成煤炭自燃。如果渗流速度过低，热量则不能积聚，不易形成煤炭自燃。如果渗流速度过低，则会供氧不足，氧化非常缓慢，也不能形成自燃。煤炭自则会供氧不足，氧化非常缓慢，也不能形成自燃。煤炭自燃都是在风速比较适中的情况下发生的。燃都是在风速比较适中的情况下发生的。大量事实证明，大量事实证明，在采空区内，当风速由高变低或由低变高的区域，往往是在采空区内，当风速由高变低或由低变高的
32、区域，往往是容易发生煤炭自燃的区域。容易发生煤炭自燃的区域。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础四、煤炭自条件四、煤炭自条件 (3)(3)有适量的通风供氧有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保证氧化反应的前提。实验表明，证氧化反应的前提。实验表明，氧浓度氧浓度1515时，煤炭氧化方可较快时，煤炭氧化方可较快进行进行。(4)(4)上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件。上述四个条件缺一不可，前三个条件是煤炭自燃的必要条件，最后一个条件是充分缺一不可，前三个条件是煤炭自燃的必
33、要条件，最后一个条件是充分条件。条件。上述四个条件中，第一条是最根本的，是内因，是煤的内部特性，上述四个条件中，第一条是最根本的，是内因，是煤的内部特性，取决于成煤物质和成煤条件，表示煤与氧相互作用的能力。当研究同取决于成煤物质和成煤条件，表示煤与氧相互作用的能力。当研究同一煤层的不同开采方法对自然发火的影响时，则要着重分析形成煤炭一煤层的不同开采方法对自然发火的影响时，则要着重分析形成煤炭自燃的外界条件。自燃的外界条件。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础 五、影响煤炭自然发火的因素五、影响煤炭自然发火的因素 1 1、煤的自燃性能、煤的自燃性能 1 1）煤的分子结构：）煤的分子
34、结构：研究表明，煤的氧化能力主要取决于含氧官能团多研究表明，煤的氧化能力主要取决于含氧官能团多少和分子结构的疏密程度。少和分子结构的疏密程度。2 2）煤化程度：）煤化程度：煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低。煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低。3 3）煤岩成分：）煤岩成分：氧化能力：镜煤氧化能力：镜煤 亮煤亮煤 暗煤暗煤 丝炭丝炭 4 4）煤中的瓦斯含量：）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它类似用惰性气体稀释空气对氧化发生的影响 5 5）水分：）水分：既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。6 6）煤中硫和其它矿物质：）煤中硫和其
35、它矿物质：煤中含有的硫和其它催化剂，则会加速煤的煤中含有的硫和其它催化剂，则会加速煤的氧化过程。氧化过程。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础 五、影响煤炭自然发火的因素五、影响煤炭自然发火的因素 2 2、开采技术、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、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。起决定性影响。1 1）矿井开拓方式和采区巷道布置。）矿井开拓方式和采区巷道布置。2 2）回采方法和回采工艺，）回采方法和回采工艺，但其决定的因素是
36、回采率和但其决定的因素是回采率和工作面推进速度工作面推进速度第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础3 3、影响采空区自燃的因素、影响采空区自燃的因素）采空区三带划分）采空区三带划分 对于后对于后”U”U”通风系统通风系统(一源一汇一源一汇)的采空区，按漏风风速、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：能性采空区可分为三带：散热带（散热带（）自燃带（自燃带（）窒息（不自燃）带（窒息（不自燃）带（）L1L2W第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础3 3、影响采空区自燃
37、的因素、影响采空区自燃的因素）采空区三带划分）采空区三带划分 散热带：散热带：L L1 1=5=520m20m，该带顶板冒落的岩石处于松散堆积，该带顶板冒落的岩石处于松散堆积状态，孔隙多且大，漏风强度大，状态，孔隙多且大，漏风强度大，Q Q生生QQQ散散，热量容易聚集，有可能导致自燃。，热量容易聚集，有可能导致自燃。窒息（不自燃）带窒息（不自燃）带：该带漏风风流基本消失，氧气浓度该带漏风风流基本消失，氧气浓度进一步下降，氧化停止。进一步下降，氧化停止。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础3 3、影响采空区自燃的因素、影响采空区自燃的因素）采空区三带划分）采空区三带划分划分三带的指
38、标有三种：划分三带的指标有三种：采空区漏风风速采空区漏风风速V V（V0.9m/sV0.9m/s为散热带；为散热带；0.9V0.02m/s0.9V0.02m/s为自燃带；为自燃带；V V0.02m/s0.02m/s为窒息带。）；为窒息带。）；采空区氧浓度（采空区氧浓度（C C）分布）分布（认为（认为C C8%8%为窒息带，为窒息带，C8%C8%为自燃带）；为自燃带）；采空区遗煤温升速度采空区遗煤温升速度（dt1/ddt1/d为自燃带）。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。难以应用。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭
39、自燃的理论基础3 3、影响采空区自燃的因素、影响采空区自燃的因素）采空区遗煤自燃的条件及其影响因素）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设自燃带的最大宽度为L L1 1+L+L2 2，工作面的推进速，工作面的推进速度为度为V V，自然发火期为，自然发火期为S S，在自燃带内煤暴露于，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为空气的最长时间为(月月)，则，则 (L(L1 1+L+L2 2)/V)/V 当当:S S时，可能发生自燃。时，可能发生自燃。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础4 4、漏风、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在煤炭氧化过程的热平衡
40、关系中，漏风起两方面的作用：(1)向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展；向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展；(2)带走氧化生成的热量，降低煤温，抑制氧化过程发展。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苏联学者等研究表明，采空区及煤柱的漏风强度在0.10.24 m3/(min.m2)时时容易自然发火容易自然发火。有的作者认为不会导致自。有的作者认为不会导致自燃的极限风速低于燃的极限风速低于0.020.05 m3/min；封闭采空区密闭墙漏风；封闭采空区密闭墙漏风压差在压差在300Pa、漏风强度在、漏风强度在.021.2m3/min时容易
41、自然发火时容易自然发火的。的。因此，把风速控制在易燃风速区之外，是从通风的角度预因此，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防自然发火的原则。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础5 5、地质因素、地质因素 (1)煤层倾角和厚度。煤层倾角和厚度。厚煤层和急倾斜煤层容易发生自燃。厚煤层和急倾斜煤层容易发生自燃。这是因为开采厚煤层和急倾斜煤层时，煤炭回采率低，采区煤这是因为开采厚煤层和急倾斜煤层时，煤炭回采率低，采区煤柱易遭破坏，采空区不易封严所致。柱易遭破坏，采空区不易封严所致。(2)地质构造。地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。因在有地质构造的地区，
42、自燃危险性加剧。因为这些地区煤质松碎，有大量裂隙，从而增加了煤的氧化活性、为这些地区煤质松碎，有大量裂隙，从而增加了煤的氧化活性、供氧通道和氧化表面积。供氧通道和氧化表面积。(3)开采深度。开采深度。煤层赋存太深或太浅都会增加自然发火的危煤层赋存太深或太浅都会增加自然发火的危险性。煤层埋藏深度大，地压和煤体的原始温度增高，煤内自险性。煤层埋藏深度大，地压和煤体的原始温度增高，煤内自然水分少，危险性增加；但埋藏太浅时，容易形成和地表沟通然水分少，危险性增加；但埋藏太浅时，容易形成和地表沟通的裂隙，造成采空区有较大的漏风，也容易形成自燃。的裂隙，造成采空区有较大的漏风，也容易形成自燃。第三节第三节
43、 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础 自燃发火的预测技术是指在煤处于低温氧化阶段自燃发火的预测技术是指在煤处于低温氧化阶段(即潜即潜伏期伏期)，还未出现自然发火征兆之前，仅根据煤的氧化放热，还未出现自然发火征兆之前，仅根据煤的氧化放热特性和实际开采条件，超前判断松散煤体自燃的危险程度、特性和实际开采条件，超前判断松散煤体自燃的危险程度、自然发火期及易自燃区域的一种技术。自然发火期及易自燃区域的一种技术。根据煤田地质勘探或在矿井开采的过程中，所采集的煤根据煤田地质勘探或在矿井开采的过程中，所采集的煤样的分析化验结果和自然发火的统计资料，样的分析化验结果和自然发火的统计资料，判定待开采煤层判定待
44、开采煤层的自燃严重程度及其在空间上的分布规律，为有针对性制定的自燃严重程度及其在空间上的分布规律，为有针对性制定防灭火措施提供可靠的依据。防灭火措施提供可靠的依据。第四节第四节 矿井火灾预测和预报矿井火灾预测和预报一、煤层自燃倾向性的鉴定方法一、煤层自燃倾向性的鉴定方法 1 1、我国从、我国从5050年代开始采用苏联的方法，即年代开始采用苏联的方法，即着火温度降低值法着火温度降低值法，也叫，也叫TT法，一直沿用到法，一直沿用到8080年代初，没有新的发展。年代初，没有新的发展。2 2、19871987年抚顺分院提出了一种新的步入现代水平的方法年抚顺分院提出了一种新的步入现代水平的方法双气路双气
45、路气相色谱仪吸氧鉴定法气相色谱仪吸氧鉴定法，使用的仪器为，使用的仪器为ZRJ-lZRJ-l型煤自燃倾向性检测仪。该型煤自燃倾向性检测仪。该法已于法已于19871987年通过部级鉴定，现已列入年通过部级鉴定，现已列入煤矿安全规程煤矿安全规程，19921992年版的年版的煤矿安全规程煤矿安全规程执行说明规定采用执行说明规定采用吸氧量法吸氧量法。3 3、双气路气相色谱仪吸氧鉴定法，双气路气相色谱仪吸氧鉴定法，就是用现代色谱技术，在流动空就是用现代色谱技术，在流动空气状态下测定煤在低温下的气状态下测定煤在低温下的吸氧能力（量和速度），吸氧能力（量和速度），作为指标来判别煤的作为指标来判别煤的自燃倾向性
46、。此法工艺简单，快速且数据精确可靠，且能保持与煤在井下自燃倾向性。此法工艺简单，快速且数据精确可靠，且能保持与煤在井下自燃的条件更为相似。自燃的条件更为相似。第四节第四节 矿井火灾预测和预报矿井火灾预测和预报 采用采用双气路气相色谱仪吸氧鉴定法，双气路气相色谱仪吸氧鉴定法，在在30常压下吸氧量，按煤的吸氧能力将其分为三类。常压下吸氧量，按煤的吸氧能力将其分为三类。等级等级自燃倾向等级自燃倾向等级 褐煤、烟煤褐煤、烟煤高硫煤、无烟煤高硫煤、无烟煤硫含量硫含量容易自燃容易自燃0.81.02.0%自燃自燃0.410.790.81.02.0%不易自燃不易自燃0.410.8 上限，上限，(3)(3)主通
47、风机成为阻力；主通风机成为阻力；3)3)反风反风-(1)-(1)全矿反风；全矿反风；(2)(2)区域性反风；区域性反风；(3)(3)局部反风局部反风 4)4)风流短路风流短路-进风系统进风系统 第九节第九节 矿井火灾时期通风矿井火灾时期通风一、灭火原理一、灭火原理 灭火是破坏燃烧三个条件同时存在和消除燃烧三个条件（之一、之二或灭火是破坏燃烧三个条件同时存在和消除燃烧三个条件（之一、之二或全部）的过程。灭火的实质就是把正在燃烧体系内的物质冷却，将其温度全部）的过程。灭火的实质就是把正在燃烧体系内的物质冷却，将其温度降低到燃点之下，使燃烧停止。降低到燃点之下，使燃烧停止。灭火原理：灭火原理：）冷却
48、，把燃烧物质的温度降低到燃点以下。）冷却，把燃烧物质的温度降低到燃点以下。）隔离和窒熄，使燃烧反应体系与环境隔离，抑制参加）隔离和窒熄，使燃烧反应体系与环境隔离，抑制参加反应的物质。反应的物质。）稀释，降低参加反应物）稀释，降低参加反应物(液、气体）的浓度。液、气体）的浓度。）中断链反应。）中断链反应。第十节第十节 矿井火灾处理与控制矿井火灾处理与控制一、灭火原理一、灭火原理 现代燃烧理论认为，燃烧反应是由于可燃物分解成游离状现代燃烧理论认为，燃烧反应是由于可燃物分解成游离状态的自由基与氧原子相结合，发生链反应后才能形成的。因此，态的自由基与氧原子相结合，发生链反应后才能形成的。因此，阻止链反
49、应发生或不使自由基与氧原子结合，就可以抑制燃烧，阻止链反应发生或不使自由基与氧原子结合，就可以抑制燃烧，达到灭火目的。在实际灭火中，是以上几种原理的综合应用。达到灭火目的。在实际灭火中，是以上几种原理的综合应用。灭火就其方法而言，可分为灭火就其方法而言，可分为直接灭火、隔离灭火和联直接灭火、隔离灭火和联合灭火合灭火三大类。三大类。第十节第十节 矿井火灾处理与控制矿井火灾处理与控制二、直接灭火二、直接灭火 采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭，称采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭，称谓直接灭火法。谓直接灭火法。（一）常用灭火剂及其使用方法（一）常用灭火剂及其使用方法 可用于扑灭火源的物质，
50、称为灭火剂。常用的灭可用于扑灭火源的物质，称为灭火剂。常用的灭火剂有火剂有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、卤代水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、卤代烷、惰气、砂子和岩粉烷、惰气、砂子和岩粉等。等。、水、水 水是不燃液体，是消防上常用的灭火剂之一。使水是不燃液体，是消防上常用的灭火剂之一。使用方法有水射流和水幕两种形式。用方法有水射流和水幕两种形式。第十节第十节 矿井火灾处理与控制矿井火灾处理与控制二、直接灭火二、直接灭火 （一）常用灭火剂及其使用方法（一）常用灭火剂及其使用方法2 2、泡沫、泡沫 泡沫是一种体积小，表面被液体围成的气泡群。泡沫的比泡沫是一种体积小，表面被液体围成的气泡群。
