矿井火灾防治复习题及考试试题及答案

矿井火灾防治复习题及考试试题及答案（一）填空题1.矿井火灾按引火原因分为（内因火灾）和（外因火灾）两类，其中（内因火灾）占矿井火灾总数的90%以上。2.煤炭自燃的发展过程可分为（潜伏期）、（自热期）和（燃烧期）三个阶段，其中（自热期）是预测预报的关键阶段。3.矿井火灾三要素是（可燃物）、（足够的氧气）和（引火源），三者缺一不可。4.常用的煤炭自燃倾向性测试方法有（氧化动力学法）、（绝热氧化法）和（交叉点温度法），我国《煤矿安全规程》规定采用（吸氧量法）作为判定标准。5.矿井火灾监测技术中，气体分析法的核心指标是（CO浓度），其临界值一般为（0.0024%）；温度监测常用（热电偶传感器）和（红外热像仪）。6.预防性灌浆的主要作用是（隔绝氧气）、（降低煤体温度）和（抑制煤的氧化），按输送方式可分为（静压灌浆）和（动压灌浆）。7.阻化剂防灭火的作用机理是（覆盖煤体表面）、（抑制煤的氧化反应）和（吸收热量降低温度），常用的无机阻化剂是（氯化镁）和（氯化钙）。8.矿井灭火技术分为（直接灭火法）、（隔绝灭火法）和（综合灭火法），其中（直接灭火法）适用于火灾初期、火势较小的场景。9.防火墙按结构分为（临时防火墙）、（永久防火墙）和（防爆防火墙），建造时应遵循（“密、小、高、快”）原则，即封闭严密、断面小、位置高、建造快。10.矿井火灾时期通风控制的核心目标是（稳定风流）、（防止烟流逆转）和（保障避灾路线安全），常用的调控手段包括（增减风量）、（短路通风）和（反风）。（二）判断题（正确√，错误×）1.外因火灾的特点是发生突然、发展迅速，多由明火、爆破、电气事故等引发。（√）2.煤炭自燃的潜伏期内，煤体温度与环境温度相同，无明显热量积累。（√）3.当井下CO浓度超过0.0024%时，可判定为煤炭自燃进入燃烧期。（×）（注：燃烧期会伴随CO浓度急剧升高，但0.0024%是预警临界值，燃烧期CO浓度通常＞0.01%）4.预防性灌浆时，浆水比越大，灌浆效果越好。（×）（注：浆水比需合理控制，过大易导致溃浆，过小则无法有效覆盖煤体）5.阻化剂溶液的浓度越高，防灭火效果越显著。（×）（注：存在最佳浓度范围，过高可能导致成本增加和设备腐蚀）6.直接灭火法中，用水灭火时应从火源边缘向中心喷射，避免水蒸气伤人。（√）7.建造永久防火墙时，应优先封闭进风侧，再封闭回风侧。（×）（注：应同时封闭进回风侧，或先封闭次要风路，防止瓦斯积聚）8.矿井反风操作应在火灾发生后立即执行，以快速控制烟流扩散。（×）（注：需根据火灾位置、通风系统等综合判断，盲目反风可能扩大灾害）9.火灾时期，位于火源上风侧的人员应逆风撤退，下风侧人员应沿避灾路线转移至新鲜风流区。（√）10.均压防灭火的实质是通过调整通风系统，使火区进回风侧压力差趋近于零，减少漏风。（√）（三）简答题1.简述内因火灾与外因火灾的主要区别。答：①引火原因：内因火灾由煤炭自身氧化放热引发，外因火灾由外部火源（如明火、电气火花、爆破等）引发；②发生过程：内因火灾发展缓慢，有明显潜伏期，外因火灾突然发生、发展迅速；③分布范围：内因火灾多发生在采空区、煤柱等遗煤区域，外因火灾可发生在任何有可燃物和火源的地点；④防治重点：内因火灾以预防为主（如堵漏、灌浆），外因火灾以控制火源为主（如防爆、电气管理）。2.分析煤炭自燃的必要条件及各条件的作用。答：必要条件包括：①有自燃倾向性的煤：煤的分子结构中含有大量不饱和键，易与氧气发生氧化反应；②连续的供氧条件：空气中氧气浓度＞12%时，煤的氧化反应可持续进行；③热量积聚：煤氧化产生的热量大于向周围环境散失的热量，导致温度升高；④足够的时间：煤从氧化到自燃需要一定的潜伏期（短则数月，长则数年）。四者缺一不可，其中自燃倾向性是物质基础，供氧是反应条件，热量积聚是温度升高的关键，时间是发展过程的保障。3.列举5种矿井火灾监测方法，并说明其原理。答：①气体分析法：通过检测CO、C2H4、C2H2等指标气体浓度变化，判断煤氧化程度（CO是早期指标，C2H4表示进入自热期，C2H2表示燃烧期）；②温度监测法：利用热电偶、热电阻或红外传感器直接测量煤体或空气温度，超过临界温度（70-80℃）预警；③红外探测法：通过红外热像仪检测区域表面温度分布，识别高温异常点；④电阻率法：煤氧化时电阻率降低，通过测量煤体电阻率变化判断自燃状态；⑤烟雾探测法：利用光电感烟探测器检测火灾初期产生的烟雾粒子，实现早期报警。4.说明预防性灌浆的工艺过程及注意事项。答：工艺过程：①制浆：将黄土、页岩等材料与水按比例混合，制成均匀浆液（浆水比一般为1:3-1:5）；②输浆：通过管道利用静压（高差）或动压（泥浆泵）输送至灌浆地点；③灌浆：在采空区、煤柱裂隙等区域均匀喷洒或注入浆液，覆盖遗煤并填充空隙。注意事项：①控制浆水比，避免溃浆或脱水后裂隙；②确保输浆管道畅通，防止堵塞；③监测灌浆区域的气体变化，防止CO等有害气体积聚；④与其他防灭火措施（如注氮）配合使用，提高效果；⑤加强灌浆后的顶板管理，防止因泥浆重量导致顶板垮落。5.对比直接灭火法与隔绝灭火法的适用条件及优缺点。答：直接灭火法适用于火灾初期、火势较小、火源位置明确且有足够供风的场景（如巷道内的局部火灾）。优点是灭火速度快、成本低、对生产影响小；缺点是受火势大小、通风条件限制，若火势扩大可能导致灭火失败。隔绝灭火法适用于火势较大、直接灭火困难或火源位置隐蔽的场景（如采空区火灾）。优点是能彻底切断氧气供应，阻止火灾发展；缺点是封闭火区需时间长，可能导致瓦斯积聚，且启封时存在复燃风险。（四）论述题1.结合矿井实际，论述如何构建“预防-监测-应急”三位一体的火灾防治体系。答：构建“预防-监测-应急”体系需从以下三方面入手：（1）预防阶段：①控制可燃物：优化开采设计（如采用长壁式开采减少遗煤）、及时清理巷道浮煤、加强易燃材料管理（如油脂、木材）；②隔绝氧气：采用预防性灌浆、注氮、喷洒阻化剂等技术，减少采空区漏风（漏风率＜5%）；③消除引火源：加强电气设备管理（防爆率100%）、规范爆破作业（使用水炮泥）、禁止井下吸烟和明火作业。（2）监测阶段：①建立多参数监测系统：安装CO、温度、烟雾等传感器，覆盖采空区、回风巷、机电硐室等重点区域；②采用人工检测与智能监测结合：定期人工采样分析气体成分（每天1次），利用智能预警平台（如基于物联网的火灾预测模型）实时分析数据，设定三级预警阈值（蓝色预警：CO=0.001-0.0024%；黄色预警：CO=0.0024-0.01%；红色预警：CO＞0.01%或出现C2H4）；③开展自燃危险性评估：采用模糊综合评价法对采区进行分级，针对性加强高风险区域监测。（3）应急阶段：①完善应急预案：明确火灾报警流程（发现异常3分钟内上报）、避灾路线（每季度演练1次）、救援分工（成立灭火指挥部，下设通风组、灭火组、医疗组）；②快速响应处置：火灾初期使用灭火器、水幕等直接灭火；火势扩大时启动隔绝措施（3小时内构建临时防火墙）；③科学启封火区：遵循“先探测、后检查、再逐步启封”原则，检测CO浓度＜0.0024%、温度＜30℃且稳定3天以上方可完全启封；④总结改进：每次火灾后组织技术分析，优化防治措施（如调整灌浆参数、更换监测设备）。2.分析矿井火灾时期烟流逆转的危害及预防措施。答：烟流逆转是指火灾产生的高温烟流在通风系统中反向流动的现象，其危害包括：①扩大灾害范围：烟流进入新鲜风流区，导致更多人员中毒；②破坏通风系统稳定性：逆转的烟流可能引发瓦斯积聚或爆炸；③阻碍救援行动：逆转的烟流遮挡避灾路线，增加人员撤离难度。预防措施：①控制火源上风侧风量：通过减少进风或增加回风，降低烟流温度和速度（烟流温度＞70℃时易发生逆转）；②设置风墙或风障：在关键巷道设置临时风墙，引导烟流按预定方向流动；③采用局部反风：对发火所在的分支巷道实施反风，避免烟流侵入其他区域；④注惰气稀释：向火区注入氮气或二氧化碳，降低烟流温度和氧气浓度（氧气浓度＜12%时燃烧减弱）；⑤加强监测预警：实时监测火灾区域的风压、温度和气体变化，当出现风压波动（±50Pa）或温度骤升（每小时＞5℃）时，提前采取干预措施。二、矿井火灾防治考试试题（一）填空题（每空1分，共20分）1.矿井火灾按燃烧物种类分为（煤层火灾）、（坑木火灾）和（机电设备火灾），其中最常见的是（煤层火灾）。2.煤炭自燃的临界温度是（70-80℃），超过此温度后氧化反应加速，进入（自热期）阶段。3.矿井火灾监测中，“三带”划分是指（散热带）、（氧化带）和（窒息带），其中（氧化带）是自燃防治的重点区域。4.注氮防灭火的原理是（降低氧气浓度）和（抑制煤的氧化反应），氮气浓度需达到（97%）以上才能有效灭火。5.凝胶防灭火材料由（基料）、（促凝剂）和（水）组成，其特点是（固水能力强）、（覆盖性好）和（持久堵漏）。6.火灾时期人员避灾的基本原则是（保持镇静）、（判断火源位置）、（选择正确路线）和（佩戴防护装备）。7.矿井反风分为（全矿反风）、（区域反风）和（局部反风），反风后主通风机的供风量应不小于正常风量的（40%）。（二）判断题（每题2分，共20分）1.内因火灾的早期特征是巷道中出现雾气、煤壁出汗、空气温度升高等现象。（√）2.采空区漏风率越大，越有利于煤炭自燃，因此需将漏风率控制在10%以下。（×）（注：漏风率过小（＜5%）导致氧气不足，过大（＞15%）导致热量无法积聚，最佳漏风率为5-15%）3.阻化剂只能用于预防煤炭自燃，不能用于灭火。（×）（注：高浓度阻化剂溶液可直接喷洒在火源上，通过降温、覆盖灭火）4.用水灭火时，应优先扑灭明火，再处理高温煤体，避免复燃。（√）5.永久防火墙应采用不燃材料（如砖、混凝土）建造，厚度不小于0.5m。（√）6.火灾时期，若主通风机故障，应立即开启备用风机，无需考虑烟流方向。（×）（注：需先判断火灾位置，避免备用风机启动后导致烟流逆转）7.均压防灭火中，可通过调整风门开度或安装调压风机，使火区进回风侧风压相等。（√）8.矿井火灾事故中，人员伤亡主要由CO中毒引起，其次是高温灼伤。（√）9.启封火区时，应一次性完全打开防火墙，快速恢复通风。（×）（注：需逐步启封，先打开小缺口检测气体，确认安全后再扩大）10.井下电气设备着火时，应先切断电源，再用干粉灭火器或沙子灭火，禁止用水直接喷射。（√）（三）简答题（每题8分，共32分）1.简述煤炭自燃倾向性的判定方法及我国的分类标准。2.说明采空区自燃“三带”的划分依据及防治措施。3.对比灌浆、注氮、阻化剂三种防灭火技术的适用场景。4.列举火灾时期通风控制的5项关键操作，并说明其目的。（四）计算题（10分）某采空区走向长度200m，倾斜宽度150m，平均采高3m，煤的容重1.3t/m³，遗煤率10%。已知该煤层自燃倾向性为容易自燃，氧化放热强度为400J/(g·d)，环境温度25℃，采空区漏风量0.5m³/s，空气比热容1.005kJ/(kg·℃)，空气密度1.2kg/m³。假设采空区内热量无散失，计算该采空区遗煤氧化升温至自燃临界温度（70℃）所需时间（结果保留整数）。（五）案例分析题（18分）某矿井3号煤层综采工作面回采至500m时，监测系统显示回风巷CO浓度从0.001%升至0.003%，温度从28℃升至32℃，采空区气体分析发现C2H4浓度为0.0002%。经现场勘查，工作面推进速度为3m/d（正常推进速度为5m/d），采空区局部存在漏风（漏风率8%），遗煤厚度约0.5m。问题：1.判断该采空区是否存在自燃风险，说明依据。（6分）2.分析导致当前异常的可能原因。（6分）3.提出针对性的防治措施。（6分）三、考试试题答案（一）填空题答案1.煤层火灾；坑木火灾；机电设备火灾；煤层火灾2.70-80℃；自热期3.散热带；氧化带；窒息带；氧化带4.降低氧气浓度；抑制煤的氧化反应；97%5.基料；促凝剂；水；固水能力强；覆盖性好；持久堵漏6.保持镇静；判断火源位置；选择正确路线；佩戴防护装备7.全矿反风；区域反风；局部反风；40%（二）判断题答案1.√2.×3.×4.√5.√6.×7.√8.√9.×10.√（三）简答题答案1.判定方法：我国采用吸氧量法，即测定煤在常温（30℃）、常压下，每克干煤在1小时内吸附的氧量（cm³/g）。分类标准：①容易自燃：吸氧量＞1.0cm³/g；②自燃：吸氧量0.5-1.0cm³/g；③不易自燃：吸氧量＜0.5cm³/g。2.划分依据：根据采空区漏风强度和遗煤氧化状态，分为：①散热带（距工作面0-20m）：漏风强（＞0.24m/s），热量散失快，无自燃风险；②氧化带（距工作面20-80m）：漏风适中（0.04-0.24m/s），氧气充足（＞12%），遗煤氧化放热，是自燃危险区；③窒息带（距工作面＞80m）：漏风弱（＜0.04m/s），氧气不足（＜12%），氧化停止。防治措施：对氧化带重点治理，如加快工作面推进速度（＞4m/d）、实施预防性灌浆（覆盖氧化带）、注氮（降低氧气浓度）。3.适用场景对比：①灌浆：适用于采空区面积大、遗煤多的区域（如综采工作面采空区），主要作用是隔绝氧气、降温；②注氮：适用于高瓦斯矿井或发火区域封闭后（如防火墙内），可快速降低氧气浓度（＜12%），抑制燃烧；③阻化剂：适用于煤壁、巷道高冒区等局部区域（如掘进工作面断层带），通过喷洒溶液抑制煤的氧化，操作灵活。4.关键操作及目的：①调节风门开度：平衡火区进回风侧风压，防止漏风；②启动备用风机：保障通风系统稳定性，避免风流紊乱；③实施局部反风：引导烟流远离人员集中区域；④设置风障：缩小烟流扩散范围；⑤注惰性气体：降低烟流温度和氧气浓度，防止爆炸。（四）计算题答案（1）计算遗煤体积：V=200×150×3×10%=9000m³（2）计算遗煤质量：m=9000×1.3×1000=11,700,000kg=1.17×10⁷g（3）计算需积累的热量：Q=mcΔT=1.17×10⁷g×400J/(g·d)×t（需达到温度差ΔT=70-25=45℃，但实际应为氧化放热等于升温所需热量，正确公式应为：氧化放热量=空气带走的热量+煤升温热量。因题目假设无热量散失，故氧化放热量=煤升温热量）正确公式：氧化放热量=煤的质量×氧化放热强度×时间=煤的质量×比热容×（自燃温度-环境温度）（注：题目中未给出煤的比热容，假设煤的比热容为1.26kJ/(kg·℃)=1260J/(kg·℃)）Q放=1.17×10⁷g×400J/(g·d)×t=4.68×10⁹J/d×tQ吸=1.17×10⁴kg×1260J/(kg·℃)×45℃=1.17×10⁴×1260×45=6.6159×10⁸J令Q放=Q吸，t=6.6159×10⁸/(4.68×10⁹)=0.141d≈3.39小时（注：题目条件假设不合理，实际采空区热量会通过漏风散失，此处仅按题设计算）（注：可能题目意图为考虑漏风带走的热量，正确计算应包含空气带走的热量：Q散=漏风量×空气密度×空气比热容×ΔT×时间Q散=0.5m³/s×3600s/d×1.2kg/m³×1005J/(kg·℃)×45℃×t=0.5×3600×1.2×1005×45×t=9.7254×10⁷J/d×tQ放-Q散=Q吸（煤升温热量）4.68×10⁹t-9.7254×10⁷t=