采矿课件第二章矿井火灾.doc

〔单元教案首页〕单元标题：第二章 矿井火灾防治教学时数：〔 12 〕学时,其中理论〔 12 〕学时教学目的与要求：使学生掌握矿井火灾防治基本概念和理论概述、开采技术预防自燃发火、通风措施防治自燃发火、介质法防灭自燃发火、矿井火灾处理主要教学容：第一节基本概念和理论概述〔2学时〕第二节开采技术预防自燃发火〔2学时〕第三节通风措施防治自燃发火〔3学时〕第四节介质法防灭自燃发火〔3学时〕第五节 矿井火灾处理〔2学时〕教学重点与难点：重点掌握矿井火灾发生的基本要素、矿并火灾的分类、煤炭自燃发火、矿井火灾的危害、火风压、矿井火灾防治的技术途径、开采技术预防自燃发火的技术措施、通风防治自燃发火措施、介质法防灭自燃发火、灌浆防灭火、凝胶防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火、泡沫防灭火等灭火方法以及矿井火灾处理措施；难点是介质法防灭自燃发火课后作业：复习题课后体会：第二章矿井火灾防治第一节 基本概念和理论概述一、矿井火灾发生的基本要素〔1〕热源〔2〕可燃物〔3〕空气二、矿并火灾的分类<1〕根据不同引火热源,矿井火灾可分为外因火灾和因火灾外因火灾是由于外部热源引起的火灾因火灾是由于煤炭等易燃物质在空气中氧化发热并积聚热量而引起的火灾。

<2〕根据不同发火地点,矿井火灾分为井筒火灾、巷道火灾、采煤工作面火灾、煤柱火灾、采空区火灾和硐室火灾<3〕根据不同燃烧物,矿井火灾可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾和煤炭自燃火灾三、煤炭自燃发火1. 煤的氧化自燃过程其过程如图图2-1-1所示图2-1-1 煤自燃发展过程示意图煤炭自燃一般要经过3个时期：〔1〕潜伏期〔2〕自热期〔3〕自燃井下发生自燃发火时往往会出现以下一些可被人感觉的征兆： 嗅觉<2>视觉<3>感〔触〕觉2．煤炭自燃的条件从煤的氧化自燃过程可以看出,煤炭自燃必须具备以下三个条件： <1〕煤炭具有自燃的倾向性,并呈破碎状态堆积存在；<2〕连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展；<3〕煤氧化生成的热量能大量蓄积,难以及时散失3．煤的自燃发火期从理论上讲,煤层的自燃发火期定义为：从发火地点的煤层被揭露〔或与空气接触〕之日起,至出现《矿井防灭火规》中定义的有关现象之一,或温度上升到自燃点为止,所经历的时间叫煤层的自燃发火期,以月或天为单位煤层最短自燃发火期是指在最有利于煤自热发展的条件下,煤炭自燃需要经过的时间4．影响煤炭自燃发火的因素煤炭自燃发火的因素较多,概括起来主要有如下几个方面：〔1〕煤的自燃倾向性煤的自燃倾向性是煤自燃的固有特性,是煤炭自燃的在因素,属于煤的自燃属性。

《煤矿安全规程》规定煤的自燃倾向性分为3 类：I类为容易自燃,II类为自燃,III类为不易自燃煤的自燃倾向性主要取决于以下几个方面：①煤的变质程度②煤的孔隙率和脆性③煤岩成分④煤的水分⑤煤中硫和其它矿物质⑥煤中的瓦斯含量〔2〕煤层的赋存地质条件①煤层越厚与倾角②地质构造③煤层埋藏深度④围岩的性质〔3〕开拓系统开采有自燃发火危险的煤层时,开拓系统布置十分重要有的矿井由于设计不周,管理不善,造成矿井巷道系统十分复杂,通风阻力很大,而且主要巷道又都开掘在煤层中,切割煤体严重,裂隙多、漏风大因而,造成煤层自燃发火频繁〔4〕采煤方法采煤方法对自燃发火的影响主要有回采时间的长短、采出率的高低、采空区的漏风状况以及近距离煤层同时开采时错距和相错时间等〔5〕漏风条件只有向采空区不断的供氧,才能促使煤炭氧化自燃,即采空区漏风是煤炭自燃的必要条件图2-1-2 采空区散热、自燃、窒息三带分布示意图对于"U"型通风系统的采空区,按漏风大小和遗煤发生自燃的可能性将采空区沿推进方向分为三个区域：窒息带Ⅲ〔不自燃带〕、自燃带Ⅱ〔宽度为L2〕和散热带I〔宽度为Ll 〕〔如图2-1-2〕从安全的角度考虑,自燃带的最大宽度为Ll + L2,设工作面的推进速度为υ,则在I、Ⅱ带煤暴露于空气的时间τ=〔Ll + L2〕/υ〔月〕,如自燃发火期为τS,当：τS≤〔Ll + L2〕/υ 〔2-1-1〕说明自燃带有△L＝Ll + L2－υτS 宽度存在时间超过自燃发火期,有自燃危险。

而采空区自燃带最大宽度取决于顶板管理根据顶板的岩石冒落特点,采用与岩性相适应的顶板管理方法,减小Ll + L2之值,即可减小自燃发火的危险性由此可见,采空区遗煤自燃与否主要取决于工作面的推进速度和自燃带最大宽度Ll + L2另外,煤层群开采的顺序以及同采时的错距不合理会增大采空区自燃发火的危险性四、矿井火灾的危害<1〕人员伤亡<2〕矿井生产接续紧<3〕巨大的经济损失<4〕污染环境五、火风压火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自然风压发生变化,这种因火灾而产生的自然风压变化量,在灾变通风中称之为火风压1、火风压的计算方法在如图2-1-3 所示的模型化的通风系统中,在F点发火,由于火源下风侧3-4 风路的风温和空气成分发生变化,从而导致其密度减小,该回路产生火风压,根据火风压定义可得：图2-1-3 Hf＝Zg〔ρma－ρmg〕 〔2-1-2〕式中 Hf—火灾时1-2-3-4-1 回路的火风压,Pa； Z—1-2-3-4-1回路的高差,m ； ρma、ρmg—分别为3-4 分支火灾前后空气和烟气的平均密度,kg/m3 2、火风压的特性火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中；<2>火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机；<3>火风压的作用方向总是向上。

3、风流的紊乱形式〔1〕旁侧支路风流逆转如图2-1-4、2-1-4所示〔2〕主干风路烟流逆转如图2-1-5所示图2-1-4 旁侧支路风流逆转图2-1-5 主干风路烟流逆退〔3〕火烟逆退图2-1-6 火烟滚退示意图六、矿井火灾防治的技术途径〔一〕外因火灾防治的技术途径外因火灾是由外部火源引起的火灾预防外因火灾发生的技术途径有两个方面：一是防止火灾产生；二是防止已发生的火灾事故扩大,以尽量减少火灾损失1．预防外因火灾产生的措施<1>防止失控的高温热源产生和存在<2>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安全距离<3>防止产生机电火灾<4>防止摩擦引燃① 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；② 防止摩擦引燃瓦斯<5>防止高温热源和火花与可燃物相互作用2．预防外因火灾蔓延的措施其措施有：①在适当的位置建造防火铁门,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,并保持其状态良好〔二〕自燃发火防治的技术途径根据煤炭自燃发火的机理和条件,通常从开采技术、堵漏措施、介质法防灭火三个方面采取措施进行预防。