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东北大学继续教育学院毕业设计(论文)I设计(论文)题目 煤矿煤层火灾防治技术措施及分析东北大学继续教育学院毕业设计(论文)II目 录摘 要 .II1. 绪 论 .11.1 研究的目的和意义 .11.2 本文的框架结构 .22.地下防水混凝土工程的简要概述 .22.1 地下防水混凝土工程的相关定义 .22.2 防水混凝土的防水原理 .52.3 防水混凝土质量影响因素 .63.地下防水工程施工所遵循的原则 .113.1 自防为主的原则 .113.2 多道设防、刚柔相济的原则 .123.3 混凝土的养护与折模 .123.4 做好回填土 .123.5 施工缝的处理 .133.6 控制好原材料的质量及准确计量 .134.地下施工中混凝土防水的原因及措施 .144.1 地下防水工程渗漏原因分析 .144.2 地下防水工程渗漏防治措施 .165.结论 .21东北大学继续教育学院毕业设计(论文)II参考文献 .22东北大学继续教育学院毕业设计(论文)III摘 要我国国有煤矿自然发火危险矿井己占 60%,由于煤炭自燃 导致的优质煤损失量己达 42 亿吨以上,现在仍以每年 2000-3000 万吨的速度增加,煤矿每年都因火灾造成人员的重大伤亡,造成数十亿元的经济损失;煤炭自燃不仅浪费了煤炭资源,而且引起了严重的环境污染和生态平衡的破坏;煤层自燃释放出的大量有害气体,除污染大气环境外,还直接危及人类的生存环境。本文从近距离煤层自然发火的特点及规律入手,简述了我国煤矿煤层火灾防治现状,研究和总结煤层自然肌理和矿井引起火灾预防治理技术。同时研究了近距离煤层自然发火的原因及其危害,并研究了火灾防治的关键技术,通过对其火灾发生原因分析,从而进一步完善防治措施。关键词:煤矿煤层;自燃火灾;防治技术东北大学继续教育学院毕业设计(论文)11. 绪 论我国是少数几个以煤作为主要能源的国家之一,也是世界产煤大国。煤炭在我国一次能源消费中占 76%,随着我国经济的快速发展,对煤炭的需求还会进一步增加,我国以煤为主要能源的生产和消费特征在今后相当长的时间内都不会改变。进入 20 世纪 90年代,高产高效集约化生产被煤矿企业广为采用,综采放顶煤采煤法得到了大力推广应用,该法在大幅度提高煤炭生产效率及煤炭产量的同时,也给采空区遗留下大量浮煤,使得自燃发火问题更加突出。煤层自燃涉及到资源、环境、经济及人口等问题,因此中国政府在中国 21 世纪议程中己将煤层自燃列为重大自然灾害之一,并且提出了行动方案和步骤。1.1 煤矿火灾的危害及防治煤矿火灾根据火灾发生地点不同可以分为:地面火灾和井下火灾。地面火灾是指在煤矿工业广一场范围内、不影响正常生产的火火;井下火灾是指发生在井下、或发生在井口附近、影响井下正常生产的火灾。煤矿火灾按引火源的不同又可以分为外因火灾和内因火灾。外因火灾是指可燃物由于外来热源作用引起的火灾。其特点是:突然发生,来势凶猛,如果不能及时发现,往往可能酿成恶性事故。但其东北大学继续教育学院毕业设计(论文)2燃烧往往是在表而,如果发现的及时,还是容易扑救的。外因火灾可以发生在矿井的任何地点,但多发生在井口、井筒、机电铜室、火药库以及装有机电设备的巷道或工作面中。煤炭自燃的防治是一项复杂的系统工程,涉及到矿井生产的主要环节,通过大量的实践,煤炭自燃的防治体系应由 6 个方面组成,如图 1-1 所示,首先,进行煤炭自燃预测,它是预防和预报的基础。依据预测资料,建立煤炭自燃的预防技术屏障,当预防失效后,根据煤炭自燃初期的物理与化学变化产生的效应,进行煤炭自燃预报, 目前,正是受煤炭自燃预报和火源探测技术的限制,给自燃隐患点和火区的处理带来相当大的困难,使一些专项技术措施不能发挥其应有的作用,往往在人力、物力方面付出很大的代价。图 1-1 煤炭自燃火灾防治体系东北大学继续教育学院毕业设计(论文)31.2 煤炭煤层火灾防治技术研究现状随着煤炭行业的高速发展,煤层自燃火灾治理技术取得了显著的成绩, 50 年代黄泥灌浆防灭火技术的应用,60 年代均压防灭火技术的推广,高倍数泡沫灭火技术的出现;70 年代阻化剂防灭火试验的成功,早期预报煤炭自燃的束管系统初步建立;80 年代惰气防灭火技术开始应用,研究了矿井煤层自然发火预测系统、快速高效堵漏风防治煤层自燃火灾等技术。进入 90 年代,随着放顶煤技术的发展,采空区注氮防火得到推广与应用,近年来,胶体防灭火技术得到推广与应用,逐步形成适应普通采煤法和高产高效采煤法的综合防灭火技术。由于煤自燃是煤氧复合的结果,影响煤自燃的主要条件是煤的表面活性结构浓度、氧浓度和温度。因此,自燃火灾扑灭主要从三个方面着手:一是隔离煤氧接触,使自燃火灾窒熄;二是降低煤温使煤氧化放热强度降低,最终使火熄灭。三是惰化煤体表面活性结构降低煤氧复合速度,防止煤自燃的发生。目前常用的防灭火技术主要有如下几类:惰化、堵漏、降温等以及它们几类的综合,共同发挥灭火作用,最终实现防灭火的目的。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)42.煤矿煤层火灾的特点及规律2.1 煤炭的自燃过程地下防水工程是指对全埋或半埋于地下或水下的地下室、隧道以及蓄水池等建筑物、构筑物进行防水设计、防水施工和维护管理等技术工作的工程实体。是依据建筑物、构筑物防水设防部位进行分类而得出的一个防水工程类别。地下工程的持点是由于受地下水煤炭的自燃过程按其温度和物理化学变化特征,分为潜伏(或准备)、自热、自燃和熄灭四个阶段,如图 2-1 所示。图中虚线为风化进程线,潜伏期与自热期之和为煤的自然发火期。潜伏期: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。在潜伏期,煤与氧的作用是以物理吸附为主,放热很小,无宏观效应;经过潜伏期后煤的燃点降低,表面的颜色变暗。潜伏期长短取决于煤的分子结构、物化性质、煤的破碎和堆积状态、散热和通风供氧条件等对潜伏期的长短也有一定影响,改善这些条件可以延长潜伏期。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)5图 2-1 烟煤自燃过程温度与时间的关系自热阶段: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。其特点是:氧化放热较大,煤温及其环境(风、水、煤壁)温度升高;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,即微观结构发生变化。燃烧阶段: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。这时会生成大量的高温烟雾,其中含有CO、C02 以及碳氢类化合物。若煤温达到自燃点,但供风不足,则只有烟雾而无明火,此即为干馏或阴燃。煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同,CO 多于 CO2,温度也较明火燃烧要低。熄灭:及时发现,采取有效的灭火措施,煤温降至燃点以下,燃东北大学继续教育学院毕业设计(论文)6烧熄灭。煤矿井下火灾中,90%以上属于煤炭自燃火灾。煤矿自然发火严重影响着煤矿的正常生产,危胁井下人员生命安全,烧毁煤炭资源。由于井下环境复杂,自燃发火点往往比较隐蔽,难以直接观察到着火现象,因此,在实际工作中,矿井某一区域或采掘工作面出现下列情况之一时,便定为自然发火。2.2 煤炭自燃的原理人们从 17 世纪开始探索煤炭自燃机理。但是关于煤的自燃机理问题是当前世界各国没有解决的难题。各国的学者发表了各种学说以解释煤炭自然发火的原因,1862 年,德国 Gurmbman 发表了第一篇关于煤炭自燃起因的文章。一百多年来,先后提出阐述煤炭自燃机理学说有多种,其中主要的有细菌作用学说、黄铁矿作用学说、酚基作用学说以及煤氧化合学说等。1951 年苏联学者维谢洛夫斯基等人提出,煤的自燃是氧化过程自身加

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