煤矿火灾概论第4第5章.ppt

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1、第四章第四章 矿井外因火灾的预防矿井外因火灾的预防2第四章 矿井外因火灾的预防 外因火灾的主要特点:突然发生，来势迅猛，发生的时间与地点出人意料之外。正是由于这种突发性和意外性，常会使人们惊慌失措而酿成恶性事故。据统计，重大恶性火灾事故90以上是由外因火灾所引起，外因火灾约占火灾总数的25-30，伤亡人数占总数的65。例如:吉林东富煤矿火灾事故（68人死亡）新密王庄煤矿火灾事故（92人死亡）现在，随着采掘机械化程度的提高，外因火灾比率有上升的趋势。机电峒室、电缆、皮带运输机和综采设备火灾事做近几年来多次发生。外因火火的防治主要应从两个方面着手，一是防止失控的高温热源；其次是在井下尽量采用不燃或

2、耐燃的材料与制品。31、煤矿常见的外因火源1）电能热源 电(缆)流短路；电器过负荷运行；短路产生的电弧、电火花；烘烤（灯泡取暖）；静电等。2）机械设备运转不良造成的摩擦热 如胶带与滚筒摩擦、胶带与碎煤摩擦以及采掘机械截齿与砂岩摩擦、液压联轴器喷油等。3）不正确的爆破作业形成的爆炸火焰 放明炮、糊炮、装药密度过大或过小、钻孔内有水、炸药受潮以及封孔炮泥长度不够或用可燃物（如煤粉、炸药包装纸等）代替炮泥等违反爆破操作规程的操作都有可能发生爆燃。4）违章明火 违章吸烟、使用电炉、灯泡取暖、电焊、气焊、喷灯熔断与焊接以及坏人的阴谋纵火等而出现的明火。5)瓦斯、燃尘爆炸42、外因火灾的预防防止外因火灾关

3、键在于严格遵守规程有关规定，避免麻痹侥幸心理。我国消防条例规定，消防工作实行“预防为主，防消结合”的方针。预防为主：即是在消防工作中坚持重在预防的指导思想，在设计、生产和日常管理工作中应严格遵守有关防火的规定，把防火放在首位。防消结合：即是在预防的同时积极做好灭火的物质和技术准备。1）严格遵守规程有关规定 在规程中列有“防火灭火”专章，对防止外因火灾提出许多要求：第217条 新建矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑，必须用不燃性材料建筑。对现有生产矿井用可燃性材料建筑的井架和井口房，必须制定防火措施。第219条 进风井口应装设防火铁门，防火铁门必须严密并易于关闭，打开时不妨碍提升、运

4、输和人员通行，并应定期维修；如果不设防火铁门，必须有防止烟火进入矿井的安全措施。第220条 井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。通风机房位于工业广场以外时，除开采有瓦斯喷出区域的矿井和煤（岩）与瓦斯突出矿井外，可用隔焰式火炉或防爆式电热器取暖。5 第221条 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输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内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。在井下和井口房，严禁采用可燃性材料搭设临时操作间、休息间。第222条 井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。第223条 井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊

5、接等工作。如果必须在井下主要硐室、主要进风井巷和井口房内进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作，每次必须制定安全措施，第224条 井下使用的汽油、煤油和变压器油必须装入盖严的铁桶内，由专人押运送至使用地点，剩余的汽油、煤油和变压器油必须运回地面，严禁在井下存放。井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等，必须存放在盖严的铁桶内。用过的棉纱、布头和纸，也必须放在盖严的铁桶内，并由专人定期送到地面处理，不得乱放乱扔。严禁将剩油、废油泼洒在井巷或硐室内。井下清洗风动工具时，必须在专用硐室进行，并必须使用不燃性和无毒性洗涤剂。第227条 每季度应对井上、下消防管路系统，防火门，消防材料库和消防器材的设置情况进行1次检

6、查，发现问题，及时解决。6 2）防火对策 矿井火灾的防治可以采取下列三个对策：3E对策（1）技术(Engineering)对策 技术对策是防止火灾发生的关键对策。它要求从工程设计开始，在生产和管理的各个环节中，针对火灾产生的条件，制定切实可行的技术措施。技术对策可分为：（1.1）灾前对策 灾前对策的主要目标是破坏燃烧的充要条件，防止起火；其次是防止已发生的火灾扩大。（A）防止起火的对策 确定发火危险区-潜在火源和可燃物共同存在的地方，加强明火与潜在高温热源的控制与管理，防止火源产生。消除燃烧的物质基础。井下尽量不用或少用可燃材料，采用不燃或阻燃材料和设备，例如使用阻燃风筒、阻燃胶带，支架非木质

7、化。防止火源与可燃物接触和作用。在潜在高温热源与可燃物间留有一定的安全距离。安装可靠的保护设施，防止潜在热源转化为显热源。例如，变电所安装过电流保护装置，防止电缆短路。7（B）防止火灾扩大 有潜在高温热源的前后范围内应使用不燃支架。在火源危险区的两端设防火门；矿井有反风装置，采区有局部反风系统。在有发火危险的地方，设置报警、消防装置和设施。在发火危险区内设避难硐室。（1.2）灾后对策 报警。采集处于萌芽状态的火灾信息，发出报警。控制。利用已有设施控制火势发展，使非灾区与灾区隔离。灭火。迅速采取有效措施灭火。避难。使灾区受威协的人员尽快选择安全路线逃离灾区，或撤至灾区内预设的避难硐室等待救援。（

8、2）教育（Education）对策 教育对策包括知识、技术和态度教育三个方面。（3）管理实施(Enforcement）对策 制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。这三种对策简称“三”对策。前两者是防火的基础，后者是防火的保证。如果片面的强调某一对策都不能收到满意的效果。83）预防外因火灾的技术措施 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）防止火灾产生 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热源、明火和潜在的火源进行管理。尽量不用或少用可燃材料。防止产生机电火灾。防止摩擦引燃 （a）防止胶带摩擦起火。胶带

9、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；（b）防止摩擦引燃瓦斯。防止高温热源和火花与可燃物相互作用。（2）防止火灾蔓延的措施 在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。每个矿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。9第五章第五章 矿井火灾的早期发现矿井火灾的早期发现 第一节第一节 早期预报外因火灾早期预报外因火灾第二节第二节 早期预报内因火灾早期预报内因火灾10第一节 早期预报外因火灾 对于外因火灾的早期预测预报，是一项非常困难的工作。因为外因火灾的

10、特点是发生突然，不知道什么地方，不知道什么时间会发生，往往出人意料之外，往往使人措手不及，造成重大灾害事故。目前矿井对外因火灾的早期预测预报工作做得还很不够。1、对于电缆短路、明火、瓦斯煤尘爆炸、机电火花等引起的外因火灾，基本上没有什么好的方法来预测。2、对于设备运转不良如机械摩擦、皮带摩擦等造成的火灾，可以安设温度传感器来进行预报。3、国外采用根据燃烧的气体产物(CO和C02)、火焰、红外光等进行预测，也必须是火灾已经发生才有可能。但外因火灾可能发生在矿井的任何地点，因此在井下采用火焰、红外光报警器所遇到的困难是不可能在井下所有地点布置探测器。早一些发现火灾的发生，能够及时地采取措施；外因火

11、灾的早期预测预报是一个有待进一步研究的内容。11第二节 早期预报内因火灾 内因火灾是煤炭的自燃，存在一个或长或短的过程，即要经过潜伏期自燃期自燃这样一个由低温吸氧到氧化燃烧的过程，在这个过程中，必然要出现一系列的征兆。早期预测预报内因火灾的方法有三种：1）利用人体生理感觉预报自然发火 2）测定矿内空气及围岩温度的变化3）测定矿内气体成分的变化1、利用人体生理感觉预报自然发火（1）湿度增加，巷道壁“出汗”。（温度在50以下时，参与反应的氧有40%被变成水蒸气）（2）闻到芳香族气体味。（主要是戊烷、己烷、乙烯、苯等碳氢化合物混合冷却后出现的气味煤油味、汽油味、煤焦油味、松节油味等）（3）空气温度与

12、火区出水温度较高。（4）人体感觉不舒服。（有毒气体的影响，如闷热、周身不适、汗水直流、头疼、过度兴奋或昏昏欲睡、四肢无力、皮肤接触空气部分疼痛等）122、测定围岩及空气温度3、测定矿井气体成分变化潜伏期：煤温和环境温度基本无变化，煤炭虽有一系列的氧化反应，但只在煤炭内部进行。自热期：既有大量氧化气体放出，又有足够的时间采取防火措施。特别是在自热前期，是早期预测预报煤炭自燃发火的最好时期。燃烧期 煤炭氧化自燃已出现明火，为时已晚。煤炭氧化产生的主要气体：CO2、CO、C2H4(100-130)、C3H6(120-150)、C2H2(140-160)、C4H8(150-170)这些气体中，占第一位

13、的是水蒸气；第二位的是二氧化碳；第三位的是一氧化碳。火灾气体的增加，必然导致氧气、氮气浓度的下降。测定与分析这些气体成分的变化可以早期地预测预报煤炭的自燃。煤炭氧化产生的主要气体1）预测预报煤炭自燃指标（1）格雷哈姆火灾系数式中：R1第一火灾系数，；R2=0-20%基本正常 R2第二火灾系数，；=20-40%温度上升，加强观测 R3第三火灾系数，；=40-80%出现明火。+CO2CO2的增加量，即测定地点空气成分中的CO22减去入风流中的CO21量。+CO2=CO22-CO21N22/N21 N22测定地点的N2量。N21入风流中的N2量。+COCO的增加量，即测定地点空气成分中的CO2减去入

14、风流中的CO1量。+CO=CO2-CO1N22/N21-O2O2的消耗量，即入风流中的O21减去测定地点空气成分中的O22，-O2=O21-O22+0.265（N22-N21）0.265标准状态下的氧氮比；20.96/79=0.265（2）链烷比、烯烷比、烯炔比等 链烷比是指烷系气体之间浓度的比值，常用的有乙烷/甲烷、丙烷/乙烷等。实验证明，链烷比受风流及自燃范围的影响较小。日本采用链烷比来早期预测预报煤炭自燃。如：乙烷（C2H6）比甲烷(CH4)；丙烷（C3H8）比甲烷(CH4)；丁烷（C4H10）比甲烷(CH4)等。随着温度的增加乙烯的生成量远大于乙炔，因此可以根据二者之比的大小来判定煤温

15、的大小。俄罗斯采用乙烯（C2H4）与乙炔（C2H2）百分比预报自燃。我国枣庄柴里矿采用乙烷（C2H6）比甲烷(CH4)指标。二者之比从70190增大86.6倍。（3）单气体指标CO气体浓度、乙烯C2H4 、丙烯C3H6、丁烯 C4H8 等 一氧化碳CO绝对涌出量指标测定回采工作面的CO绝对发生量为预报自然发火指标 H=CQ100 式中：H自然发火预报指标，m3min；C工作面回风观测站检测气样中的CO浓度，Q观测站的风量，m3min。平庄局古山矿该矿对井下十二个生产工作面长期系统地观测，将获得的数据与井下实际情况时照，确定了两个预报自燃火灾发生的临界值：H0.0049 m3min 无自燃现象；

16、H=0.0049O.0059 m3/min 加强观测；H0.0049 m3min 预报自然发火。根据H值预报自然发火应用效果好，预报的准确率也比较高，而且消除了掺入风量的干扰。H Hppmppm安安 全全预预 报报发发 火火元宝山元宝山古山古山元宝山元宝山古山古山元宝山元宝山古山古山临界值临界值513051304900490059095909590059005909590959005900预报值预报值435243524900490051305130490049005909590959005900根据CO绝对发生量H值预报自然发火 例如：古山二井6-9工作面测得回风流中CO浓度为0.008%，风

17、量为408m3/min,此时CO绝对涌出量为:H=0.008%408=0.032640.0059。预报了自然发火，预报后两天采空区出现明火。月余H值又达0.0065，老塘又出现明火。采用CO作为预测预报煤炭自燃的指标气体，其准确率较高，可达90%以上，缺点是不易确定CO浓度或生成量与火源温度的直接关系。烯烃类气体指标烷烃类气体如甲烷为常规涌出气体；乙烷、丙烷涌出不稳定，不能作为指标气体。烯（炔）烃类气体：乙烯C2H4:100-130 丙烯C3H6:120-150 乙炔C2H2:140-160丁烯C4H8:150-170 一氧化碳CO气体浓度变化率指标煤炭自燃氧化分级（褐煤）煤炭自燃氧化分级（褐

18、煤）氧化阶段氧化阶段自热自热前期前期自热后期五级氧化过程自热后期五级氧化过程一级一级加速加速二级二级加速加速三级三级加速加速四级四级减速减速五级五级减速减速温度范围温度范围50-50-707070-9070-90120-120-130130140-140-160160160-160-180180180-180-200200COCO浓度变化率浓度变化率ppm/ppm/1.35.6564.52412145-156与常温与常温3030相比，相比，COCO浓度增加倍率浓度增加倍率3.210.381.8442.831242936CO浓度变化率：某一温度与常温下的 CO释放量之差除以温度差值。煤炭自燃氧化

19、分级（烟煤）煤炭自燃氧化分级（烟煤）氧化阶段氧化阶段自热自热前期前期自热后期氧化加速过程自热后期氧化加速过程一级一级加速加速二级二级加速加速三级三级加速加速四级四级减速减速五级五级减速减速温度范围温度范围60-8080-110110-140140-180180-220220-250氧浓度氧浓度%/10-0.14-0.17-1.075-2.33-1.27-0.25耗氧量耗氧量10-2ml/g.min/100.180.231.433.111.70.34CO浓度变化率浓度变化率ppm/1.36.517.1130225533.3CO发生量发生量10-6ml/g.min/1.678.6722.77173

20、.33300711.1乙烯浓度乙烯浓度ppm/100.353.659.2515.87异丁烯浓度异丁烯浓度ppm/107.411.285.6正丁烯浓度正丁烯浓度ppm/100.7-0.2CO氧化速率增幅：1ppm/；正常值。CO氧化速率增幅：1ppm/2 ppm/；预报值。CO氧化速率增幅：2 ppm/；采取措施。山东龙口北皂煤矿CO气体指标 注意：预报煤炭自燃的指标，煤种、矿井的不同而不同。必须要经过长期的观察，准确的分析、检验才能得到一个准确的预报指标。222）束管监测系统 束管监测系统是一种连续抽取井下气体，在地面用仪器分析各种指标气体以预报灾情的装置。其避免了人工取样工作量大，间隔时间长

21、，有时无法进入待测区的情况。束管监测系统的基本组成：束管及其附件(连接器、粉尘过滤器、水份扑集器、火焰阻止器)；抽气泵；气样选取器；指标气体分析仪；以及数字显示、图表记求、声光报警系统等。束管是由内径为4.3mm或6.4mm的聚乙烯管多根外包聚氯乙烯套管组成，其状如同多芯电缆，每根小管布置在井下一个测点，利用抽气泵将气样抽到地面，经气样选取器依次将不同测点的气样送往分析仪进行分析。23KSS-200 煤矿自燃火灾束管监测系统主要技术参数1控制束管监测路数：12-30路(可扩充)；2运行时间：24小时连续监测或人工设定；3分析气体成分：O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2；4检测范围：O2（0-25%）；N2（70-98%）；CO、C2H4、C2H6、C2H2（0-50%）；CH4、CO2（0-80%）；5色谱仪检测限1ppm;6系统相对误差1.5%。24