矿井火灾防治1

单单元教案首元教案首页页 单单元元标题标题 第二章第二章 矿矿井火灾防治井火灾防治 教学教学时时数 数 12 学 学时时 其中理 其中理论论 12 学 学时时 教学目的与要求 教学目的与要求 使学生掌握使学生掌握矿矿井火灾防治基本概念和理井火灾防治基本概念和理论论概述 开采技概述 开采技 术预术预防自燃防自燃发发火火 通 通风风措施防治自燃措施防治自燃发发火火 介介质质法防法防灭灭自燃自燃 发发火火 矿矿井火灾井火灾处处理理 主要教学内容 主要教学内容 第一第一节节 基本概念和理基本概念和理论论概述概述 2 学学时时 第二第二节节 开采技开采技术预术预防自燃防自燃发发火火 2 学学时时 第三第三节节 通通风风措施防治自燃措施防治自燃发发火火 3 学学时时 第四第四节节 介介质质法防法防灭灭自燃自燃发发火火 3 学学时时 第五第五节节 矿矿井火灾井火灾处处理理 2 学学时时 教学重点与教学重点与难难点 点 重点掌握重点掌握矿矿井火灾井火灾发发生的基本要素 生的基本要素 矿矿并火灾的分并火灾的分类类 煤炭自燃煤炭自燃发发火 火 矿矿井火灾的危害 火井火灾的危害 火风压风压 矿矿井火灾防治的井火灾防治的 技技术术途径 开采技途径 开采技术预术预防自燃防自燃发发火的技火的技术术措施 通措施 通风风防治自防治自 燃燃发发火措施 介火措施 介质质法防法防灭灭自燃自燃发发火 灌火 灌浆浆防防灭灭火 凝胶防火 凝胶防灭灭 火 阻化火 阻化剂剂防防灭灭火 惰气防火 惰气防灭灭火 泡沫防火 泡沫防灭灭火等火等灭灭火方法以火方法以 及及矿矿井火灾井火灾处处理措施 理措施 难难点是介点是介质质法防法防灭灭自燃自燃发发火 火 课课后作后作业业 复复习题习题 课课后体会 后体会 第二章第二章 矿矿井火灾井火灾防治防治 第一第一节节 基本概念和理基本概念和理论论概述概述 一 一 矿矿井火灾井火灾发发生的基本要素生的基本要素 1 热热源 源 2 可燃物 可燃物 3 空气 空气 二 二 矿矿井火灾的分井火灾的分类类 1 根据不同引火 根据不同引火热热源 源 矿矿井火灾可分井火灾可分为为外因火灾和内外因火灾和内 因火灾 因火灾 外因火灾是由于外部外因火灾是由于外部热热源引起的火灾 源引起的火灾 内因火灾是由于煤炭等易燃物内因火灾是由于煤炭等易燃物质质在空气中氧化在空气中氧化发热发热并并 积积聚聚热热量而引起的火灾 量而引起的火灾 2 根据不同 根据不同发发火地点 火地点 矿矿井火灾分井火灾分为为井筒火灾 巷道火井筒火灾 巷道火 灾 采煤工作面火灾 煤柱火灾 采空区火灾和灾 采煤工作面火灾 煤柱火灾 采空区火灾和硐硐室火灾 室火灾 3 根据不同燃 根据不同燃烧烧物 物 矿矿井火灾可分井火灾可分为为机机电设备电设备火灾 火火灾 火 药药燃燃烧烧火灾 油料火灾 坑木火灾 瓦斯燃火灾 油料火灾 坑木火灾 瓦斯燃烧烧火灾和煤炭自火灾和煤炭自 燃火灾 燃火灾 三 煤炭自燃三 煤炭自燃发发火火 1 煤的氧化自燃煤的氧化自燃过过程程 其其过过程如程如图图图图 2 1 1 所示 所示 煤炭自燃一般要煤炭自燃一般要经过经过 3 个个时时期 期 1 潜伏期 潜伏期 2 自 自热热期 期 3 自燃 自燃 井下井下发发生自燃生自燃发发火火时时往往会出往往会出现现以下一些可被人感以下一些可被人感觉觉 的征兆 的征兆 l 嗅嗅觉觉 2 视觉视觉 3 感 触 感 触 觉觉 2 煤炭自燃的条件 煤炭自燃的条件 从煤的氧化自燃从煤的氧化自燃过过程可以看出 煤炭自燃必程可以看出 煤炭自燃必须须具具备备以下以下 三个条件 三个条件 1 煤炭具有自燃的 煤炭具有自燃的倾倾向性 并呈破碎状向性 并呈破碎状态态堆堆积积存在 存在 图 2 1 1 煤自燃发展过程示意 图 2 连续连续的通的通风风供氧供氧维维持煤的氧化持煤的氧化过过程不断地程不断地发发展 展 3 煤氧化生成的 煤氧化生成的热热量能大量蓄量能大量蓄积积 难难以及以及时时散失 散失 3 煤的自燃 煤的自燃发发火期火期 从理从理论论上上讲讲 煤 煤层层的自燃的自燃发发火期定火期定义为义为 从 从发发火地点的火地点的 煤煤层层被揭露 或与空气接触 之日起 至出被揭露 或与空气接触 之日起 至出现现 矿矿井防井防灭灭火火规规 范范 中定中定义义的有关的有关现现象之一 或温度上升到自燃点象之一 或温度上升到自燃点为为止 所止 所经经 历历的的时间时间叫煤叫煤层层的自燃的自燃发发火期 以月或天火期 以月或天为单为单位 煤位 煤层层最短最短 自燃自燃发发火期是指在最有利于煤自火期是指在最有利于煤自热发热发展的条件下 煤炭自燃展的条件下 煤炭自燃 需要需要经过经过的的时间时间 4 影响煤炭自燃 影响煤炭自燃发发火的因素火的因素 煤炭自燃煤炭自燃发发火的因素火的因素较较多 概括起来主要有如下几个方多 概括起来主要有如下几个方 面 面 1 煤的自燃 煤的自燃倾倾向性向性 煤的自燃煤的自燃倾倾向性是煤自燃的固有特性 是煤炭自燃的内向性是煤自燃的固有特性 是煤炭自燃的内 在因素 属于煤的自燃属性 在因素 属于煤的自燃属性 煤煤矿矿安全安全规规程程 规规定煤的自燃定煤的自燃 倾倾向性分向性分为为 3 类类 I 类为类为容易自燃 容易自燃 II 类为类为自燃 自燃 III 类为类为不不 易自燃 易自燃 煤的自燃煤的自燃倾倾向性主要取决于以下几个方面 向性主要取决于以下几个方面 煤的煤的变质变质程度 程度 煤的孔隙率和脆性 煤的孔隙率和脆性 煤岩成分 煤岩成分 煤的水分 煤的水分 煤中硫和其它煤中硫和其它矿矿物物质质 煤中的瓦斯含量 煤中的瓦斯含量 2 煤 煤层层的的赋赋存地存地质质条件条件 煤煤层层越厚与越厚与倾倾角 角 地地质质构造 构造 煤煤层层埋藏深度 埋藏深度 围围岩的性岩的性质质 3 开拓系 开拓系统统 开采有自燃开采有自燃发发火危火危险险的煤的煤层时层时 开拓系 开拓系统统布置十分重要 布置十分重要 有的有的矿矿井由于井由于设计设计不周 管理不善 造成不周 管理不善 造成矿矿井巷道系井巷道系统统十分十分 复复杂杂 通 通风风阻力很大 而且主要巷道又都开掘在煤阻力很大 而且主要巷道又都开掘在煤层层中 切中 切 割煤体割煤体严严重 裂隙多 漏重 裂隙多 漏风风大 因而 造成煤大 因而 造成煤层层自燃自燃发发火火频频繁 繁 4 采煤方法 采煤方法 采煤方法采煤方法对对自燃自燃发发火的影响主要有回采火的影响主要有回采时间时间的的长长短 采短 采 出率的高低 采空区的漏出率的高低 采空区的漏风风状况以及近距离煤状况以及近距离煤层层同同时时开采开采时时 错错距和相距和相错时间错时间等 等 5 漏 漏风风条件条件 只有向采空区不断的供氧 才能促使煤炭氧化自燃 即只有向采空区不断的供氧 才能促使煤炭氧化自燃 即 采空区漏采空区漏风风是煤炭自燃的必要条件 是煤炭自燃的必要条件 对对于于 U 型通型通风风系系统统的采空区 按漏的采空区 按漏风风大小和大小和遗遗煤煤发发生生 自燃的可能性将采空区沿推自燃的可能性将采空区沿推进进方向分方向分 为为三个区域 窒息三个区域 窒息带带 不自燃 不自燃带带 自 自 燃燃带带 宽宽度度为为 L2 和散 和散热带热带 I 宽宽度度 为为 Ll 如 如图图 2 1 2 从安全的角度考从安全的角度考虑虑 自燃 自燃带带的最大的最大宽宽度度为为 Ll L2 设设工工 作面的推作面的推进进速度速度为为 则则在在 I 带带内煤暴露于空气的内煤暴露于空气的时间时间 Ll L2 月 如自燃 月 如自燃发发火期火期为为 S 当 当 S Ll L2 2 1 1 图 2 1 2 采空区散热 自燃 窒 息三带分布示意图 说说明自燃明自燃带带内有内有 L Ll L2 S 宽宽度存在度存在时间时间超超过过 自燃自燃发发火期 有自燃危火期 有自燃危险险 而采空区自燃 而采空区自燃带带最大最大宽宽度取决于度取决于 顶顶板管理 根据板管理 根据顶顶板的岩石冒落特点 采用与岩性相适板的岩石冒落特点 采用与岩性相适应应的的 顶顶板管理方法 减小板管理方法 减小 Ll L2之之值值 即可减小自燃 即可减小自燃发发火的危火的危险险 性 性 由此可由此可见见 采空区 采空区遗遗煤自燃与否主要取决于工作面的推煤自燃与否主要取决于工作面的推 进进速度和自燃速度和自燃带带最大最大宽宽度度 Ll L2 另外 煤 另外 煤层层群开采的群开采的顺顺序序 以及同采以及同采时时的的错错距不合理会增大采空区自燃距不合理会增大采空区自燃发发火的危火的危险险性 性 四 四 矿矿井火灾的危害井火灾的危害 1 人 人员伤员伤亡 亡 2 矿矿井生井生产产接接续紧张续紧张 3 巨大的 巨大的经济损经济损失 失 4 污污染染环环境 境 五 火五 火风压风压 火灾火灾时时高温烟流流高温烟流流过过巷道所在的回路中的自然巷道所在的回路中的自然风压发风压发 生生变变化 化 这这种因火灾而种因火灾而产产生的自然生的自然风压变风压变化量 在灾化量 在灾变变通通风风 中称之中称之为为火火风压风压 1 火 火风压风压的的计计算方法算方法 在如在如图图 2 1 3 所示的模型化的通所示的模型化的通风风系系统统中 在中 在 F 点点发发火 火 由于火源下由于火源下风侧风侧 3 4 风风路的路的风风温和空气成分温和空气成分发发生生变变化 从而化 从而 导导致其密度减小 致其密度减小 该该回路回路产产生火生火风压风压 根据火 根据火风压风压定定义义可得 可得 Hf Zg ma mg 2 1 2 式中式中 Hf 火灾火灾时时 1 2 3 4 1 回回 路的火路的火风压风压 Pa Z 1 2 3 4 1 回路的高差 回路的高差 m ma mg 分分别为别为 3 4 分支火灾前后空气和烟气的分支火灾前后空气和烟气的 平均密度 平均密度 kg m3 2 火 火风压风压的特性的特性 l 火火风压产风压产生于烟流流生于烟流流过过的有高差的的有高差的倾倾斜或垂直巷道中 斜或垂直巷道中 2 火火风压风压的作用相当于在高温烟流流的作用相当于在高温烟流流过过的的风风路上安路上安设设 了一系列了一系列辅辅助通助通风风机 机 3 火火风压风压的作用方向的作用方向总总是向上 是向上 3 风风流的紊乱形式流的紊乱形式 图 2 1 3 1 旁 旁侧侧支路支路风风流逆流逆转转 如 如图图 2 1 4 a 2 1 4 b 所示 所示 2 主干 主干风风路烟流逆路烟流逆转转 如 如图图 2 1 5 所示 所示 3 火烟逆退 火烟逆退 六 六 矿矿井火灾防治的技井火灾防治的技术术途径途径 一 外因火灾防治的技 一 外因火灾防治的技术术途径途径 外因火灾是由外部火源引起的火灾 外因火灾是由外部火源引起的火灾 预预防外因火灾防外因火灾发发生生 的技的技术术途径有两个方面 一是防止火灾途径有两个方面 一是防止火灾产产生 二是防止已生 二是防止已发发 生的火灾事故生的火灾事故扩扩大 以尽量减少火灾大 以尽量减少火灾损损失 失 1 预预防外因火灾防外因火灾产产生的措施生的措施 1 防止失控的高温防止失控的高温热热源源产产生和存在 生和存在 图 2 1 4 旁侧支路风流 逆转 图 2 1 5 主干风路烟流逆 退 图 2 1 6 火烟滚退示意图 2 尽量不用或少用可燃材料 不得不用尽量不用或少用可燃材料 不得不用时应时应与潜在与潜在热热源源 保持一定的安全距离 保持一定的安全距离 3 防止防止产产生机生机电电火灾 火灾 4 防止摩擦引燃 防止摩擦引燃 防止胶防止胶带带摩擦起火 胶摩擦起火 胶带输带输送机送机 应应具有可靠的防打滑 防跑偏 超具有可靠的防打滑 防跑偏 超负负荷保荷保护护和和轴轴承温升控制承温升控制 等等综综合保合保护护系系统统 防止摩擦引燃瓦斯 防止摩擦引燃瓦斯 5 防止高温防止高温热热源和火花与可燃物相互作用 源和火花与可燃物相互作用 2 预预防外因火灾蔓延的措施防外因火灾蔓延的措施 其措施有 其措施有 在适当的位置建造防火在适当的位置建造防火铁门铁门 防止火灾事 防止火灾事 故故扩扩大 大 每个每个矿矿井地面和井下都必井地面和井下都必须设须设立消防材料立消防材料库库 每一每一矿矿井必井必须须在地面在地面设设置消防水池 在井下置消防水池 在井下设设置消防管路系置消防管路系 统统 主要通主要通风风机必机必须须具有反具有反风风系系统统或或设备设备 并保持其状 并保持其状态态 良好 良好 二 自燃 二 自燃发发火防治的技火防治的技术术途径途径 根据煤炭自燃根据煤炭自燃发发火的机理和条件 通常从开采技火的机理和条件 通常从开采技术术 堵 堵 漏措施 介漏措施 介质质法防法防灭灭火三个方面采取措施火三个方面采取措施进进行行预预防 防 第二第二节节 开采技开采技术预术预防自燃防自燃发发火火 一 井下易于自燃的区域一 井下易于自燃的区域 1 采空区 自燃火区主要分布在有碎煤堆采空区 自燃火区主要分布在有碎煤堆积积和漏和漏风风同同 时时存在 采空存在 采空时间时间大于自燃大于自燃发发火期的地方 火期的地方 2 煤柱 尺寸偏小 服煤柱 尺寸偏小 服务务期期较长较长 受采 受采动压动压力影响的煤力影响的煤 柱 容易柱 容易压压酥碎裂 其内部酥碎裂 其内部产产生自燃生自燃发发火 火 3 巷道巷道顶顶煤 采区石煤 采区石门门 综综采放采放顶顶煤工作面沿底掘煤工作面沿底掘进进的的 进进回回风风巷等 巷道巷等 巷道顶顶煤受煤受压时间长压时间长 压压酥破碎 酥破碎 风风流渗透和流渗透和扩扩散至内部散至内部 深 深处处 便会 便会发热发热自燃 自燃 4 断断层层和地和地质质构造附近 工作面构造附近 工作面 搬家和不正常推搬家和不正常推进进以及工作面以及工作面过过地地 质质构造构造带带或破碎或破碎带带都是煤自燃都是煤自燃发发生生频频率率较较高的区域 高的区域 二 开拓开采技二 开拓开采技术预术预防自燃防自燃发发火的措施火的措施 为满为满足开采技足开采技术术要求 通常要求 通常应应采取以下技采取以下技术术措施 措施 1 合理确定开拓方式 合理确定开拓方式 1 尽可能采用岩石巷道 尽可能采用岩石巷道 图 2 2 1 上下区段分采同掘 l 工作面运输巷 2 下区段工作面回风巷 3 联络巷 2 分分层层巷道垂直重叠布置 巷道垂直重叠布置 3 分采分掘布置区段巷道 分采分掘布置区段巷道 见图见图 2 2 1 2 2 2 4 推广无煤柱开采技推广无煤柱开采技术术 2 选择选择合理的采煤方法合理的采煤方法 1 长长壁式采煤方法的巷道布置壁式采煤方法的巷道布置 简单简单 采出率高 有利于防止自燃 采出率高 有利于防止自燃发发火 火 2 选选用合理的用合理的顶顶板管理方式 板管理方式 3 选择选择合理的回采工合理的回采工艺艺及其参数 以便尽可能提高回及其参数 以便尽可能提高回 采率 加快回采采率 加快回采进进度 度 4 合理确定近距离相 合理确定近距离相邻邻煤煤层层 下煤 下煤层顶层顶板冒落高度大板冒落高度大 于于层间层间距 和厚煤距 和厚煤层层分分层层同采同采时时两工作面之两工作面之间间的的错错距 防止距 防止 上 下采空区之上 下采空区之间产间产生角生角联联漏漏风风 5 选择选择合理的开采合理的开采顺顺序 合理的开采序 合理的开采顺顺序是 煤序是 煤层间层间采采 用下行式 即先采上煤用下行式 即先采上煤层层 后采下煤 后采下煤层层 上山采区先采上区段 上山采区先采上区段 后采下区段 下山采区与此相反 后采下区段 下山采区与此相反 图 2 2 2 上下区段分采分掘 1 下区段工作面回风巷掘进头 2 下区段工作面运输巷掘进头 第三第三节节 堵漏措施防治自燃堵漏措施防治自燃发发火火 一 一 选择选择合理的通合理的通风风系系统统 正确正确选择选择通通风风系系统统 减少漏 减少漏风风 对对防止自燃防止自燃发发火有重要火有重要 作用 其措施如下 作用 其措施如下 1 选择选择合理的通合理的通风风系系统统 2 实实行分区通行分区通风风 3 选择选择合理的采区和工作面通合理的采区和工作面通风风系系统统 图图 2 3 2 图图 2 3 3 二 增阻减少漏二 增阻减少漏风风防防灭灭火火 1 合理确定通 合理确定通风风构筑物的位置构筑物的位置 图 2 3 1 通风的系统选择 a 前进式 b 后退式 图 2 3 3 W 型通风系统图 2 3 2 U 型通风系统 2 堵漏措施 堵漏措施 1 沿空巷道挂帘布 沿空巷道挂帘布 2 利用 利用飞飞灰充填灰充填带带隔隔绝绝有空区 有空区 3 利用水砂充填 利用水砂充填带带隔隔绝绝采空采空 区 区 4 喷喷涂涂泡沫泡沫防止防止漏漏风风 5 凝胶堵塞漏凝胶堵塞漏风风 三 均三 均压压减少漏减少漏风风防防灭灭火火 一 不同 一 不同调压设调压设施施局部局部调压调压的的 原理原理 1