矿井防灭火技术

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1、矿井防灭技术,主要内容,矿井火灾基础知识外因（源）火灾的预防煤炭自燃火灾预防煤炭自燃的开采和通风技术措施灌浆防火与凝胶防火阻化剂防火与氮气防灭火矿山灭火技术,第一部分 矿井火灾基础知识,矿井火灾的概念矿井火灾的分类及其特点矿井火灾的危害,矿井/煤田火灾：发生在矿井地面/井下或煤田范围内，威胁安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故。包括：矿井工业广场内的厂房、仓库储煤场井口房、风机房井筒、井巷采掘工作面及采空区等处的火灾。,1.1 矿井火灾概念,1.2 矿井火灾的类型及其特点,.按引火原因分类 1)内因(自燃)火灾 有些可燃物在一定条件下，自身发生化学或化学物理变化，积聚热量达到

2、燃烧，由此热源形成的火灾。特点：有预兆、地点隐蔽、持续时间长、难以扑灭。 2)外因火灾 由外部高温热源引燃可燃物而造成的火灾。特点：无预兆、发生突然、发展速度快、地点广泛。,发展迅猛：比内因火灾更迅速的预警、救灾持续时间长：较纯爆炸、突出等更危险长期、大范围风流紊乱：控风技术应用有效、但难度大技术推广的难点：外因火灾几率小，控风设施日常维修、购置费用大,外因火灾治理难点和控风有效性,2.按火灾发生地点分类 1)地面火灾 指发生在矿井工业场地内的厂房、仓库、储煤场、矸石山和坑木场等处的火灾。特点：征兆明显、易于发现、空气供给充分、 燃烧完全、烟雾易于扩散、有毒气体 产生量较少、易于扑灭等。 2)

3、井下火灾 指发生在井下或地面但能波及到井下的火灾。特点：空间、供氧条件有限、地点隐蔽、初 期征兆不明显、不易发现、难于扑灭。,井下火灾又可分为上行风流火灾、下行风流火灾和进风流火灾。火风压发生火灾时，高温烟气流经有高差的井巷所产生的附加风压。主干风路火灾发生后，从进风井流向火源，经过火源流向回风井的一条风路。旁侧支路除主干风路之外的其他风路。上行风流火灾特点火风压方向与矿井主通风机风压方向一致。主干风路风流保持原方向。与主干风路相并联的一些旁侧支路的风流方向不稳定，甚至发生风流逆转。,下行风流火灾特点火风压方向与主通风机风压作用方向相反。主干风路风流不稳定，火风压达到一定值时，将发生逆转。通风

4、系统风流再分配及状态变化较上行风流火灾复杂得多，需采用特殊的灭火救火措施。进风流火灾特点发生在进风井、进风大巷或采区进风巷道内的火灾称为进风流火灾。发生于新鲜风流中，供O2充足，发展快，早期不易发现。高温烟流和有毒有害气体采掘面人员死亡。措施：反风（全矿井、区域性或局部性）,3.按火灾发生的具体位置分类井筒火灾、巷道火灾、硐室火灾、煤柱火灾、采/掘工作面火灾和采空区火灾等。 4.按引火性质分类原生火灾和次生火灾（衍生/再生火灾）。 5.按燃烧物质的不同分类机电设备（胶带、电缆、变压器、风筒等）火灾、炸药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、煤炭自燃火灾和瓦斯燃烧火灾等。,我国煤矿火灾十分严重，其中90

5、%以上属于煤炭自燃火灾。据统计，全国国有煤矿中大约50%的矿井存在自然发火危险，仅1996年国有矿井自然发火就达548次，封闭火区255处；目前新疆还有37处煤田火区，且仍以3000多万t/a的燃烧速度蔓延。矿井火灾作为煤矿五大自然灾害之一，常常会造成重大人员伤亡、物资器材损毁、煤炭资源被烧毁或被冻结，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸，带来更严重的灾难性后果。,1.3 矿井火灾的危害,1.产生大量有毒有害气体CO、CO2和SO2等随风流扩散，殃及相当大范围甚至全矿井人员伤亡。95%以上的遇难人员均为中毒而亡。 2.产生高温火源及附近温度常在1000以上。 3.引起瓦斯煤尘爆炸在有瓦斯和煤尘爆炸危险矿井中

6、，扩大了灾害影响范围。瓦斯煤尘爆炸火灾。 4.重大经济损失和人员伤亡每年由于煤层自燃造成的直接和间接经济损失超过50亿元。 1961.3.16抚顺胜利矿的一次火灾死亡110人。,CO和SO2对人体的危害,5.风流紊乱，使灾性扩大，加剧危害逆转巷道全断面风流反向 逆退新风顺风向从巷底流入，热烟流沿巷顶流出滚退新风顺风向从巷底流入的同时，热烟流沿巷顶逆向回退并流向火源,物质燃烧的充要条件富燃料燃烧和富氧燃烧外因火灾的预防外因火灾预防的规定预防外因火灾的技术措施,第二部分 矿井外因火灾及其预防,.必要条件-可燃物、助燃物、高温能量（火源）。.充分条件-三个必要条件同时存在，互相作用，且Q生Q散,2.

7、1 物质燃烧的充要条件,3.煤矿井下常见的可燃物固体可燃物：坑木、荆条，皮带、胶质风筒，电缆，棉纱、布头、纸，煤及煤尘。液体可燃物：变压器油、液压油和润滑油。气体可燃物：瓦斯、氢气、H2S等。4.引起外因火灾的热源明火：高温焊碴、吸烟、电炉等。电能热源：电弧、电火花等。爆破热源：放明炮、糊炮等。机械摩擦火：机械设备运转不良。瓦斯、煤尘爆炸。,1.富氧燃烧与富燃料燃烧,2.2 富氧燃烧和富燃料燃烧,*高温(1000)、大量高温气体流向下风侧 *形成再生火源（跳蛙现象） *产生爆炸隐患 *引起风流紊乱(逆转、形成爆炸预混气体),2. 富燃料火灾的危险、燃烧条件及控制,控制,富燃料火灾,条件,危险,

8、液体燃料、量大、供氧不足（停、减风，巷塌）、空气预热温度高、断面小,*减少火势：及时灭火、下风侧洒水*一般不能停风、减风，特别是忽然停、减风*条件许可时注惰气,1.我国的消防方针-预防为主，防消结合2.防火对策-“3”对策(1)技术(Engineering)对策灾前对策-防止起火、防止火灾扩大灾后对策-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。 前两者是防火的基础，后者是防火的保证。,2.3 外因火灾的预防对策,2.4 外因火灾预防的规定,1.地面火灾的预防规定生产和在建矿

9、井必须制定井上、下防火措施。木料场、矸石山、炉灰场距离进风井不得小于80m。新建矿井的永久井架、井口房和以井口为中心的联合建筑，必须用不燃性材料建筑。进风井口应装设防火铁门，若不设则必须有防止烟火进入矿井的安全措施。井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。暖风道和压入式通风的风硐必须用不燃性材料砌筑，并应至少装设两道防火门。矿井必须设地面消防水池，并经常保持不少于200m3的水量。,2.井下外因火灾预防的规定1)井下必须设消防管路系统，管路系统应每隔100m设置支管和阀门，但在带式输送机巷道中应每隔50m设置支管和阀门。2)井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场，主要绞车道与主要运

10、输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内道带式输送机机头前后两端各20m范围内，都必须用不燃性材料支护。3)井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。4)井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接工作。5)井下严禁存放汽油、煤油和变压器油。,6)井上、下必须设置消防材料库，并应装备消防车7)井下爆炸材料库、机电设备硐室、检修硐室、材料库、井底车场、使用带式输送机或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中，应备有灭火器材，其数量、规格和存放地点，应在灾害预防和处理计划中确定。8)采用滚筒驱动带式输送机运输时，必须使用阻燃输送带，其托辊的非金属材料零部件和包胶筒的胶料，其阻燃性和抗静电性必须符合

11、有关规定。9)采用矿用防爆型油动力装置时，排气口的排气温度不得超过70，其表面温度不得超过150。,10)井下电缆必须选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。11)井下爆破不得使用过期或严重变质的爆破材料；严禁用粉煤、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥；无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破，严禁裸露爆破。12)箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作进风井时，井筒中必须装设自动警灭装置和敷设消防管路。,预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生；二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。1.防止火源产生(1)防止失控的高温热源产生和存在。按煤矿安全规程及其执行说明要求严格对高温

12、热源、明火和潜在的火源进行管理。(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。,2.5 预防外因火灾的技术措施,2.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：在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。每个矿

13、井地面和井下都必须设立消防材料库。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。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。,煤炭自燃机理煤炭自然发火及自然发火期煤炭自燃条件影响煤炭自然发火的因素煤自燃过程及特点,第三部分 煤炭自燃火灾,1.煤炭自燃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。2.自燃发火与自然发火期自燃发火：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。自然发火期：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。（以月或天计）,3

14、.1 煤炭自燃理论基础,3.煤炭自燃条件具有自燃倾向的煤被开采后呈破碎堆积状态，其厚度大于0.4m。有适量的通风供氧。有较好的蓄热条件。上述三条件共存的时间大于煤的自然发火期。第(1)是内因，取决于煤本身的物理化学性质；其他为外因，取决于地质开采因素。,4.煤炭自燃过程及特点(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(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， 自动熄灭。,5.影响煤炭自然发火的因素(1)煤的自燃性能煤的分子结构。煤化程度。煤的自燃倾向

15、性随煤化程度增高而降低。煤岩成分。镜煤亮煤暗煤丝炭。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。水分。既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。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。矿井开拓方式和采区巷道布置。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)采空区三带分布采空区三带划分 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

16、为三带 散热带：L1=520m,由于自由堆积，空隙漏风大，Q生Q散。 窒息（不自燃）带：漏风小，氧气浓度低。,L1,L2,W,划分三带的指标有三种： A.采空区漏风风速V（V0.9m/s为散热带；0.9V0.02m/s为自燃带； V 0.02m/s为窒息带。）； B.采空区氧浓度（C）分布（认为C8%为窒息带，C8%为自燃带）； C.采空区遗煤温升速度（dt1/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。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S，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为(月)，则 (L1+L2)

17、 / V 当 S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0.020.05 m3/(min.m2)；封闭采空区密闭墙漏风压差在300Pa、漏风强度在0.021.2m3/(min.m2) 时容易自然发火。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。,(

18、5)地质因素倾角。越大越严重。煤层厚度。越大越严重。地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。开采深度。,6.煤层自燃倾向性鉴定(1)鉴定目的划分煤层自然发火等级，区分煤的自燃危险程度，便于分级管理，采取相应的防火措施。(2)煤层自燃倾向性的鉴定方法1992年版的煤矿安全规程执行说明规定采用吸氧量法（30常压下吸氧量）。,7.自然发火期的估算方法及其延长途径煤层自然发火期的估算统计比较法：生产矿井，揭煤统计，分煤层统计，以最短者为准。类比法：根据地质资料，参照吸氧量鉴定，对照同类矿井。延长煤层自然发火期的途径减小煤的氧化速度和氧化生热。增加散热强度，降低温升速度。,8.煤炭自燃火灾的早期识

19、别与预防(1)利用人体生理感觉预报自然发火嗅觉（煤油、汽油、松节油或焦油气味）视觉（雾气、水珠）感/触觉（空气温度高、闷热、烫手）身体不舒适感（头痛、恶心、精神疲乏-CO中毒）(2)气体成分分析法指标气体及其临界指标能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期阶段特征的、并可用来作为火灾早期预报的气体叫指标气体。,常用的指标气体一氧化碳（CO）乙烯(C2H4)乙炔(C2H2)乙烷(C2H6)烯炔比（乙烯和乙炔之比）链烷比（C2H6/CH4)Graham系数CO,(3)连续自动检测系统束管系统采样系统控制装置气样分析数据贮存、显示和报警矿井火灾监测与监控,矿井自燃火源的分布规律开拓开采技术防火措施通风防火技术

20、措施,第四部分 预防煤炭自燃的开采、 通风技术措施,4.1 矿井自燃火源的分布规律,1)采空区。采空区火灾占50以上。2)煤柱。3)巷道顶煤。4)断层和地质构造附近。,1.要求：(1)提高回采率(2)限制或阻止空气流入疏松煤体，消除供氧(减少漏风、减小压差)(3)漏风风速小于自燃风速,4.2 开拓开采技术防火措施,2.主要技术措施合理地进行巷道布置：尽量岩巷，有利于均压；区段巷道分采分掘；无煤柱开采技术。选择合理的采煤方法和先进的回采工艺，提高回采率，加快回采进度。选择合理的通风系统。坚持自上而下的开采顺序。合理确定近距离相邻煤层和厚煤层分层同采时两工作面之间的错距，防止上、下之间采空区连通。

21、,1.选择合理的通风系统合理的通风系统：网络结构简单；通风阻力小；主要通风机与网络匹配；通风设施少，布置合理；压力分布适宜。通风网络结构合理，主要通风机与风网匹配对角式通风是大中型开采自燃煤层矿井的首选通风系统；采区和工作面必须分区通风，避免串联、角联。通风设施布置合理风门、风墙和调节风门时一定要选好位置，一般以减小采空区、火区进回风密闭墙两侧压力差为准。通风压力分布合理矿井各通风区域之间的通风压力分布基本均衡。,4.3 通风防火技术措施,2.防止漏风及时封闭采空区及废旧巷道回采结束45日内必须进行永久性封闭已报废或无用的巷道及时封闭充填与采空区连通的地面裂隙堵漏用可塑性强、难燃、抗静电、耐压

22、和不透气的材料（聚胺脂泡沫塑料）对顶板、密闭墙进行喷涂。降低采煤工作面风量，减少采空区漏风,3.均压防火含义：就是降低漏风通道两端的压力差，减少漏风量，防止煤炭自燃，是一种利用通风技术抑制煤炭自燃的防火技术。实质：利用风窗、风机、调压气室和连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，减少漏风，从而达到抑制遗煤自燃、惰化火区，或熄灭火源的目的。,根据使用条件的不同，均压技术可分为开区均压和闭区均压。1)闭区均压定义对已封闭但有可能发生煤炭自燃的区域采取均压措施，减少封闭区漏风量，以达到防火目的。方法调节风门均压调节风门均压与局部通风机均压连通管均压。,2)开区均压含义对采煤工作面采取

23、均压，降低其进、回风端的压力差，减少采空区的漏风，缩小自燃带的范围，使之尽快处于窒息带。方法调节风门均压调节风门与风机联合均压风筒与风机联合均压,灌浆防火灌浆的作用及灌浆材料灌浆系统灌浆方法凝胶防火凝胶防灭火技术特点凝胶材料的选择胶体压注系统,第五部分 灌浆防火与凝胶防火,5.1 灌浆防火,灌浆防火是一种有效防止煤炭自燃的措施，我国常用方法。灌浆防火就是将粘土、页岩和电厂飞灰等固体材料与水按一定比例制成浆液，通过管路输送到采空区或可能发生煤炭自燃的区域。1.灌浆防火的机理包裹浮煤，隔绝它与空气的接触；堵塞煤体裂隙，减少漏风，对已自热的煤炭起降温作用。,2.灌浆材料必须满足的要求不含可燃物粒径2

24、mm，加少量水就能制成浆易脱水，具有一定的稳定性收缩性小便于开采、运输和制备，来源广，成本低3.灌浆系统由制浆、输浆和灌浆三部分组成。(1)浆液的制备浆液性能。对浆液性能的基本要求是，浓度适当，渗透能力强。水土比浆材的选取。浆材必须满足一定的基本要求。,浆液的制备工艺泥浆制备方式：水力取土制浆和机械制浆A.水力取土制浆主要设备及设施：水枪、泥浆沟优点：设备简单、投资少、管理方便、就地 取材、效率高、劳动强度小、用人少、 费用低。缺点：浆液浓度难控制。B.机械制浆主要设备：泥浆搅拌机、泥浆池和储土场。优点：泥浆浓度易于控制。,(2)浆液的输送输浆压力与输浆倍线输送浆液的压力有两种。一是利用浆液自

25、重及浆液在地面入口与井下出口之间高差形成的静压力进行输送，叫静压输送；当静压不能满足要求时应采用加压输送。输浆倍线 L-总长度，H-入出口高差，h泵压力灌浆管道的选择当管道中浆液恰好处于无沉积的悬浮状态时的流速，称为临界流速(vc)时，也叫不淤流速。(3)灌浆钻孔,4.灌浆防火方法按与回采的关系，预防性灌浆有：采前预灌、随采随灌、采后封闭灌浆等三种方法。(1)采前预灌钻孔灌浆从区段集中巷或灌浆巷向小煤矿采空区打钻进行灌浆，经一定时间后再进行回采。采空区距地面较近（100m）时，从地面打钻孔灌浆。对某些小煤矿，地面有采空区塌陷坑时，利用此塌陷坑向采空区灌浆。,(2)随采随灌埋管灌浆。在工作面采空

26、区预埋泥浆管进行灌浆。打钻灌浆。在煤层底板的集中运输或回风巷道或专门开掘的灌浆巷道内，每隔一定距离（1020m）向采空区打钻灌浆，工作面洒浆。浮煤较厚，灌浆不充分时，可在灌浆管上接上高压胶管，人工向采空区洒浆，以补充灌浆。工作面“两道一线”灌浆综采工作面插管灌浆(3)采后灌浆工作面或采区开采结束后，封闭采空区进行灌浆。位置：采空区两侧石门、邻近煤层巷道、回风巷、运输巷等处。,1.防灭火机理先将基料和促凝剂分别配成一定浓度的水溶液，两溶液按一定比例混合后压注到可能发生自燃的区域或火区，渗入裂缝，生成胶体，充满自燃区或火区，起到堵塞裂缝、隔绝空气和降温作用，从而达到防止自燃或灭火的目的。,5.2

27、凝胶防灭火,2.凝胶防灭火技术特点固水性。胶体使其中易流动的水固结起来，从而充分发挥水灭火的作用。吸热降温性。成胶过程吸热效应，以及水汽化时也吸收大量热，从而可降温。密封堵漏性。成胶前，流动性好，能渗入缝隙中；成胶后，凝结，密封堵漏，隔绝O2特性。耐热性。温升时，网状结构不易破坏，高温下不会急剧失水。阻化性。凝胶是阻化剂，具通用阻化剂性能。成胶可控性。成胶时间可以控制。,3.凝胶材料的选取必备条件：无毒无害，对井下设备无腐蚀，对环境无污染。渗透性好，能进入松散煤体内部。良好的耐热性。高温下不会迅速汽化，且吸热降温性能好。一定的堵漏性和阻化性。成本低廉，成胶工艺简单，便于现场应用。常用材料：基料

28、-水玻璃 促凝剂-NH4HCO3和NH4CI。,阻化剂防火防火机理阻化效果指标阻化剂选择阻化剂防火工艺方法惰（氮）气防灭火防灭火原理氮气的制取与输送注氮工艺防灭火注意事项,第六部分 阻化剂防火与氮气防灭火,1.阻化剂在化学上，凡是能减小化学反应速度的物质皆称为(inhibitors)。2.防火机理把一些吸水性很强的盐类物质制成溶液喷洒在煤壁、浮煤上或注入煤体内，起到增加煤体外在水分，降低煤体温度，并形成液膜包围煤块，从空气中吸收水分，使煤表面较长时间处于湿润状态，隔绝与O2的接触，降低煤低温氧化速度，延长煤的自然发火期。作用机理：增加惰性、形成液膜、充填、蓄水、降温。,6.1 阻化剂防火,3.

29、阻化剂阻化效果指标阻化率 式中，A，B-分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化5小时放出的CO(ppm) 或SO2 (mg)。低S煤测CO，高S煤测SO2。阻化寿命阻化剂喷洒至煤体表面后，从开始生效至失效所经过的时间叫阻化剂寿命。单位为月。计算公式：其中，V-衰减速度,单位时间内阻化率下降值。,4.选择阻化剂时注意事项来源广，货源足，购置方便，价格便宜。阻化率高，阻化寿命长。配制容易，井下使用操作方便，工艺简单，对金属无腐蚀。对人体无害，不污染环境。常用阻化剂：氯化钙、氯化镁、氯化铵、氯化铝和水玻璃，以及工业废液等。,5.阻化剂防火工艺压注喷洒系统永久式：储液池-地面。半永久式：储液池、

30、注液泵-采区上下山或硐室移动式：储液池、注液泵-平板车上。防火方法采煤工作面喷洒通过钻孔向煤体压注利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂。,惰气:指不可燃气体或窒息性气体，主要包括氮气、二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气（简称燃气）等。1.氮气防灭火1)液）氮气防灭火原理氮气注入采空区后具有降低氧浓度的作用；液氮灭火还具有冷却降温作用。在20的环境温度下，液氮的汽化热为423kJ/kg。直接用液氮注入火区时，液氮气化，吸收热量，使火区气体、煤层和围岩的温度降低，火区冷却会加速火源熄灭；在封闭火区的过程中，氮气注入火区后，兼有抑爆作用。,6.2 惰气防灭火,2)优点氮气既可以迅速有效的扑灭明火，又可以防

31、止采空区遗煤自燃。使用注氮灭火的火区具有恢复工作量小、不损坏设备等优点。3)氮气制取及输送三种工艺方法：一是深冷空分法99.9%；二是碳分子筛变压吸附法；三是膜分离法。输送：无缝钢管。4)生产工作面采空区注氮防火向采空区注入氮气要根据具体条件确定注氮制度（方式）。在有自燃早期预报时，一般应采用非连续注氮，以降低成本,并根据高温点的温度或CO浓度大小选择注氮强度、注氮口的位置以及注氮时工作面风量选择等。采空区埋管注氮，采空区全长注氮，钻孔注氮。,5)注氮处理封闭火区向封闭火区注氮。有条件时注氮过程中逐渐缩封火区，以提高注氮效果。定向注氮，目标惰化。注氮时使氮气流经火源点，用氮气流置换漏风气流；或

32、者用数个钻孔能包围火源点进行注氮，这就是目标惰化。提高注氮效果的途径。适当增加密闭墙的气密性，限制漏风量；增大注氮强度和保持注氮的连续性；选择合适的注氮口位置。,6)氮气防灭火注意事项浓度不得小于97%。注氮前用SF6检查漏风，找出漏风地点并进行堵漏。注氮过程中每隔一定距离建立隔离墙，以防危及人身安全。工作面均压，尽量减小压差，防止漏风。建立完善的束管监测系统，连续监测CO、CO2、CH4、O2等气体浓度。,2.湿式惰气灭火湿式惰气是燃料油与一定比例的空气混合在惰气发生装置（机）内经充分燃烧后产生的烟气。由于烟气中基本上是惰性气体或不可燃气体，因此，将其压入火区后，可起到惰化火区、窒息火源的作

33、用；压入正在密闭的火区可起到阻爆作用。,火灾时的风流控制直接灭火隔绝灭火联火灭火火区管理与启封,第七部分 矿山灭火技术,7.1火灾时的风流控制 1.火风压及其计算方法 火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中引起自然风压发生变化，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。 在如图所示的模型化的通风系统中，在点发火，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： 式中 H f 火灾时1-2-3-4-1回路的火风压，Pa; Z1-2-3-4-1回路的高差，m。 ma、 mg -分别为3-4分支火灾前 后空气和烟气的平均密度，

34、kg /m3 。,F,1,2,mg,4,ma,3,2.火风压的特性火风压出现的位置。火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中。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；火风压的作用方向总是向上。火风压大小和方向取决于：烟气流过巷道的高度、通过火源的风量、巷道倾角、火源温度和火源产生的的位置。,3.火灾时期风流紊乱规律及防治 1)风流的紊乱形式旁侧支路风流逆转。当火势发展到一定的程度时，通风网路中与火源所在排烟主干风路相连的某些旁侧分支的风流可能出现与正常风向相反的流动，在灾变通风中把这种现象叫做旁侧支路风流的逆转。主干风路烟流逆退。火烟滚退。,5,D,2,5,4、风

35、流紊乱的原因、规律及其防治1）上行风路产生火风压 .发生风流逆转的原因主要是：（）因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大；（）火源下风侧风阻增大（巷道冒顶等原因），导致主干风路火源上风侧风量减小，沿程各节点压能降低。 风流逆转的规律是，上行风路产生火风压，旁侧支路风流逆转。旁侧支路风流是否发生逆转，与本分支的风阻大小无关。风流逆转的过程一般是，风量先逐渐减小，至停止，到反向。旁侧支路风量减小，则可能是逆转的前兆。为了防止旁侧风路风流逆转，主要措施有：（）降低火风压；（）保持主要通风机正常运转；（）采用打开风门、增加排烟通路等措施减小排烟路线上的风阻；,2）下行风路产生火风压 在下行风路

36、中产生火风压，其作用方向与主要通风机作用风压方向相反。当火风压等于主要通风机分配到该分支压力时，该分支的风流就会停滞；当火风压大于该分支的压力时，该分支的风流就会反向。主干风路风阻及其产生的火风压一定时，风量越小，越容易反。防止下行风风路风流逆转的途径有：减小火势，降低火风压；增大主要通风机分配到该分支上的压力。 3）风流逆退的原因、规律及其防治 由于火源处产生大量烟气以及风流加热后体积膨胀，类似于在火源处增加了一条风路（可称之为虚拟风路）。其体积流量超过原来风量，会导致烟流逆退。 发生逆退的原因是：烟气的增量过大；主通风机风压作用于主干风路的风压小。,5.灾变时期风流控制1)矿井发火时对通风

37、制度的基本要求保护灾区和受威协区域的职工迅速撤至安全地区或井上；有利限制烟流在井巷中发生非控制性蔓延，防止火灾范围扩大；不得使火源附近瓦斯聚积到爆炸浓度，不容许流过火源的风流中瓦斯达到爆炸浓度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地区；为救护创造条件。,2)火灾时常用的通风制度有以下几种维持正常通风，稳定风流火源位于采区内部网络复杂的高瓦斯独头巷道采区或矿井回风道减少向火源供风停风机进风井口独头巷道CH4浓度上限主通风机成为阻力反风(全矿反风；区域性反风；局部反风)风流短路进风系统,7.2 直接灭火技术,矿山灭火原理冷却，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，抑制参加反应

38、的物质。稀释，降低参加反应物(液、气体）的浓度。中断链反应。1.直接灭火采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭，称为直接灭火法。,1)常用灭火剂及其使用方法可用于扑灭火源的物质，称为灭火剂。常用的灭火剂有：水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、卤代烷、惰气、砂子和岩粉等。(1)水水是不燃液体，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。,(2)泡沫泡沫是一种体积小，表面被液体围成的气泡群。泡沫的比重小，且流动性好，可实现远距离立体灭火，具有持久性和抗燃烧性，导热性能低，粘着力大。泡沫覆盖在火源周围，形成严密的复盖层，并能保持一定时间，使燃烧区与空气隔绝，具有窒息作用；复盖层具有防辐

39、射和热量向外传导作用；泡沫中的水份蒸发可以吸热降温，起到冷却作用。泡沫灭火剂可分为化学灭火剂和空气泡沫灭火剂两类。,(3)干粉干粉灭火剂是目前公认的灭火效力较高的一种新型的化学灭火剂，应用范围比较广泛。干粉灭火的原理干粉靠加压气体的压力从喷咀内喷出，形成一股雾状气流，射向燃烧物，接触火焰和高温后，受热分解，吸热并放出不燃气体（NH3和H2O(g)，可以稀释火区范围内的氧浓度；干粉及其热解产物可抑止碳氢自由基生成，破坏燃烧链反应；细的粉沫在高温作用下溶化、胶结，形成复盖层具有良好的“热帐”作用。,(4)卤代烃灭火剂常用的卤代烃灭火剂是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氢而成，因此也叫卤代烷灭火剂。灭

40、火原理在氮气的压力作用下，灭火剂立即成雾状喷出，形成比重大、扩散慢的气体，能在较长时间内滞留在火区内。其作用是降低火区氧浓度之外，中断链反应，阻止燃烧，并兼有一定窒息和冷却作用。(5)砂子和岩粉砂子和岩粉在煤矿广泛应用于扑灭电气火灾。,2)消除可燃物直接灭火除了向火源喷射灭火剂以外，在有些条件下还可以清除可燃物，消除燃烧的物质基础。煤矿常用的是挖除火源。3)用凝胶处理高温点和自燃火源凝胶是近年来应用于煤矿井下防灭火较为广泛的材料，由基料（硅酸盐（水玻璃）+促凝剂（碳酸氢氨等盐类）+水（90%左右）组成。灭火原理凝胶基料和促凝剂都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的压力下，注入到高温点周围的

41、煤体中。在成胶前凝胶易于流动，能够渗透到煤体碎裂的内部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏风（裂隙）通道，防止漏风渗入；其内固聚的大量水份，遇高温受热蒸发，还可以起到吸热降温作用。,4)灌浆灭火灌浆灭火是煤矿井下常用的一种灭火方法。灌浆灭火的方法因火源位置而异。常用的方法(三种)井下巷道（钻窝）打钻灌浆在火区密闭墙上插管灌浆地面钻孔注浆。,2.隔绝灭火当火源不能直接将火扑灭时，为了迅速控制火势，使其熄灭，可在通往火源的所有巷道内砌筑密闭墙，使火源与空气隔绝。1）密闭墙的结构和种类分为：临时密闭、永久密闭和防爆密闭三种。临时密闭墙其作用是暂时切断风流，控制火势发展。为砌筑永久密闭墙或直接灭火创造条

42、件。永久密闭墙。较长时间地（至火源熄灭为止）阻断风流，使火区因缺氧而熄灭。其要求是具有较高的气密性、坚固性和不燃性，同时又要求便于砌筑和启开。防爆密闭墙在有瓦斯爆炸危险时，需要构筑防爆密闭，以防止封闭火区时发生瓦斯爆炸。防爆密闭墙一般是用砂袋堆砌而成。,2）密闭墙的位置选择密闭墙的位置选择合理与否不仅影响灭火效果，而且决定施工安全性。封闭火区的原则是：密、小、少、快四字。密是指密闭墙要严密，尽量少漏风；小是指封闭范围要尽量小；少是指密闭墙的道数要少；快是指封闭墙的施工速度要快。3）封闭火区的顺序一是先进后回（又称为先入后排）；二是进回同时。,4.封闭火区的方法1)锁风封闭火区从火区的进回风侧同

43、时密闭，封闭火区时不保持通风。这种方法适用于氧浓度低于瓦斯爆炸界线(O212%)的火区。2)通风封闭火区在保持火区通风的条件下，同时构筑进回风两侧的密闭。3)注惰封闭火区第二、三种方法，即封闭火区时保持通风的方法在国内外被认为是最安全和最正确的方法，应用较广泛。,火区启封条件,火区内的空气温度下降到30以下，或与火灾发生前该区的日常空气温度相同。 火区内空气中的氧气浓度降到5.0%以下。 火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下。 火区的出水温度低于25，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同。 上述4项指标持续稳定的时间在个月以上。,谢谢大家！,