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1、 矿井防灭技术矿井防灭技术主要内容主要内容矿井火灾基础知识矿井火灾基础知识外因（源）火灾的预防外因（源）火灾的预防煤炭自燃火灾煤炭自燃火灾预防煤炭自燃的开采和通风技预防煤炭自燃的开采和通风技术措施术措施灌浆防火与凝胶防火灌浆防火与凝胶防火阻化剂防火与氮气防灭火阻化剂防火与氮气防灭火矿山灭火技术矿山灭火技术第一部分第一部分 矿井火灾基础知识矿井火灾基础知识矿井火灾的概念矿井火灾的概念矿井火灾的分类及其特点矿井火灾的分类及其特点矿井火灾的危害矿井火灾的危害矿井矿井/煤田火灾：煤田火灾：发生在矿井地面发生在矿井地面/井下或井下或煤田范围内，威胁安全生产、造成一定资源煤田范围内，威胁安全生产、造成一定
2、资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故。和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故。包括：包括：矿井工业广场内的厂房、仓库矿井工业广场内的厂房、仓库储煤场储煤场井口房、风机房井口房、风机房井筒、井巷井筒、井巷采掘工作面及采空区等处的火灾。采掘工作面及采空区等处的火灾。1.1 1.1 矿井火灾概念矿井火灾概念 2.2.按火灾发生地点分类按火灾发生地点分类 1)1)地面火灾地面火灾 指发生在矿井工业场地内的厂房、仓库、储煤场、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。矸石山和坑木场等处的火灾。特点：特点：征兆明显、易于发现、空气供给充分、征兆明显、易于发现、空气供给充分、燃烧完全、
3、烟雾易于扩散、有毒气体燃烧完全、烟雾易于扩散、有毒气体 产生量较少、易于扑灭等。产生量较少、易于扑灭等。2)2)井下火灾井下火灾 指发生在井下或地面但能波及到井下的火灾。指发生在井下或地面但能波及到井下的火灾。特点：特点：空间、供氧条件有限、地点隐蔽、初空间、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。期征兆不明显、不易发现、难于扑灭。井下火灾井下火灾又可分为上行风流火灾、下行风流火灾和又可分为上行风流火灾、下行风流火灾和进风流火灾。进风流火灾。火风压火风压发生火灾时，高温烟气流经有高差的井发生火灾时，高温烟气流经有高差的井巷所产生的巷所产生的附加风压附加风压。主干风路主干风
4、路火灾发生后，从进风井流向火源，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。经过火源流向回风井的一条风路。旁侧支路旁侧支路除主干风路之外的其他风路。除主干风路之外的其他风路。上行风流火灾特点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。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。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。稳定，甚至发生风流逆转。3.3.按火灾发生的具体位置分类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、采井筒火灾、巷道火灾、硐室
5、火灾、煤柱火灾、采/掘工作面火灾和采空区火灾等。掘工作面火灾和采空区火灾等。4.4.按引火性质分类按引火性质分类原生火灾和次生火灾（衍生原生火灾和次生火灾（衍生/再生火灾）。再生火灾）。5.5.按燃烧物质的不同分类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、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。火灾和瓦斯燃烧火灾等。我国煤矿火灾我国煤矿火灾十分严重，其中十分严重，其中90%90%以上属于煤以上属于煤炭自燃火灾。据统计，全国国有煤矿中大约炭自燃火灾。据统计，全国国有
6、煤矿中大约50%50%的矿井存在自然发火危险，仅的矿井存在自然发火危险，仅19961996年国有年国有矿井自然发火就达矿井自然发火就达548548次，封闭火区次，封闭火区255255处；目处；目前新疆还有前新疆还有3737处煤田火区，且仍以处煤田火区，且仍以30003000多万多万t/at/a的燃烧速度蔓延。的燃烧速度蔓延。矿井火灾作为煤矿矿井火灾作为煤矿五大自然灾害之一五大自然灾害之一，常常会，常常会造成造成重大人员伤亡、物资器材损毁、煤炭资源重大人员伤亡、物资器材损毁、煤炭资源被烧毁或被冻结，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸被烧毁或被冻结，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸，带来更严重的带来更严重的灾难性后果灾
7、难性后果。1.3 1.3 矿井火灾的危害矿井火灾的危害COCO和和SOSO2 2对人体的危害对人体的危害物质燃烧的充要条件物质燃烧的充要条件富燃料燃烧和富氧燃烧富燃料燃烧和富氧燃烧外因火灾的预防外因火灾的预防外因火灾预防的规定外因火灾预防的规定预防外因火灾的技术措施预防外因火灾的技术措施第二部分第二部分 矿井外因火灾及其预防矿井外因火灾及其预防.必要条件必要条件-可燃物、助燃物、高温能量可燃物、助燃物、高温能量（火源）。（火源）。.充分条件充分条件-三个必要条件同时存在，互三个必要条件同时存在，互相作用，且相作用，且Q Q生生QQ散散2.1 2.1 物质燃烧的充要条件物质燃烧的充要条件氧气氧气
8、可燃物可燃物热源热源氧气氧气链式反应链式反应可燃物可燃物热源热源1.1.富氧燃烧与富燃料燃烧富氧燃烧与富燃料燃烧2.2 2.2 富氧燃烧和富燃料燃烧富氧燃烧和富燃料燃烧2.2.富燃料火灾的危险、燃烧条件及控制富燃料火灾的危险、燃烧条件及控制1.1.我国的消防方针我国的消防方针-预防为主，防消结合预防为主，防消结合2.2.防火对策防火对策-“3 3”对策对策(1)(1)技术技术(Engineering)(Engineering)对策对策灾前对策灾前对策-防止起火、防止火灾扩大防止起火、防止火灾扩大灾后对策灾后对策-报警、控制、灭火、避难报警、控制、灭火、避难(2)(2)教育（教育（Educati
9、onEducation）对策）对策 知识、技术、态度知识、技术、态度(3)(3)管理管理/法制（法制（Enforcement Enforcement）对策）对策制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。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。前两者是防火的基础，后者是防火的保证。2.3 2.3 外因火灾的预防对策外因火灾的预防对策2.4 2.4 外因火灾预防的规定外因火灾预防的规定1.1.地面火灾的预防规定地面火灾的预防规定生产和在建矿井生产和在建矿井必须制定井上、下防火措施必须制定井上、下防火措施。木料场、矸石山、炉灰场木料场、矸石山、炉灰场距离距离进风井
10、不得小于进风井不得小于80m80m。新建矿井的永久井架、井口房和以井口为中心的新建矿井的永久井架、井口房和以井口为中心的联联合建筑合建筑，必须用，必须用不燃性材料建筑不燃性材料建筑。进风井口应装设进风井口应装设防火铁门防火铁门，若不设则必须有防止烟，若不设则必须有防止烟火进入矿井的安全措施。火进入矿井的安全措施。井口房和通风机房附近井口房和通风机房附近20m20m内，内，不得有烟火或用火不得有烟火或用火炉取暖炉取暖。暖风道和压入式通风的风硐必须用不燃性。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。材料砌筑，并应至少装设两道防火门。矿井必须设矿井必须设地面消防水池地面消
11、防水池，并经常保持不少于，并经常保持不少于200m200m3 3的水量。的水量。2.2.井下外因火灾预防的规定井下外因火灾预防的规定1)1)井下必须井下必须设消防管路系统设消防管路系统，管路系统应每隔，管路系统应每隔100m100m设置支管和阀门，但在带式输送机巷道中应每隔设置支管和阀门，但在带式输送机巷道中应每隔50m50m设置支管和阀门。设置支管和阀门。2)2)井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场，主要井筒、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，主要巷道内道带式输送机机头前后两端设备硐室，主要巷
12、道内道带式输送机机头前后两端各各20m20m范围内，都必须用范围内，都必须用不燃性材料支护不燃性材料支护。3)3)井下井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉严禁使用灯泡取暖和使用电炉。4)4)井下和井口房内井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接不得从事电焊、气焊和喷灯焊接工作工作。5)5)井下井下严禁存放汽油、煤油和变压器油严禁存放汽油、煤油和变压器油。10)10)井下电缆井下电缆必须选用经检验合格的并取得煤必须选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的矿矿用产品安全标志的阻燃电缆阻燃电缆。11)11)井下爆破井下爆破不得使用过期或严重变质的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
13、材料或其他可燃性材料；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。的炮眼严禁爆破，严禁裸露爆破。12)12)箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作进风井时，进风井时，井筒井筒中必须装设中必须装设自动警灭装置和自动警灭装置和敷设消防管路敷设消防管路。预防火灾发生有两个方面：一是预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生防止火源产生；二是；二是防止已发防止已发生的火灾事故扩大生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。，以尽量减少火灾损失。1.1.防止火源产生防止火源产生(1)(
14、1)防止失控的高温热源产生和存在防止失控的高温热源产生和存在。按煤矿安全规程及其执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。行说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。(2)(2)尽量不用或少用可燃材料尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在热源保持，不得不用时应与潜在热源保持一定的安全距离。一定的安全距离。(3)(3)防止产生机电火灾防止产生机电火灾。(4)(4)防止摩擦引燃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；荷保护和轴承
15、温升控制等综合保护系统；防止摩擦引燃瓦斯。防止摩擦引燃瓦斯。(5)(5)防止高温热源和火花与可燃物相互作用防止高温热源和火花与可燃物相互作用。2.5 2.5 预防外因火灾的技术措施预防外因火灾的技术措施2.2.防止火灾蔓延的措施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，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。其熄灭，对于减少火灾的危害和损失是
16、极为重要的。其措施有：措施有：在适当的位置建造在适当的位置建造防火门防火门，防止火灾事故扩大。，防止火灾事故扩大。每个矿井地面和井下都必须设立每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库消防材料库。每一矿井必须在每一矿井必须在地面设置消防水池地面设置消防水池，在，在井下设置井下设置 消防管路系统消防管路系统。主要通风机必须具有主要通风机必须具有反风系统或设备、反风设施反风系统或设备、反风设施，并保持其状态良好。并保持其状态良好。1.1.煤炭自燃机理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。用学说以及煤氧化合学说等。2
17、.2.自燃发火与自然发火期自燃发火与自然发火期自燃发火：自燃发火：有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常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，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。出现发火和冒烟的现象。自然发火期：自然发火期：从煤层被开采破碎接触空气之日起，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。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）（以月或天计）3.1 3.1 煤炭自燃理论基础煤炭自燃理论基础3.3.煤炭自燃条件煤炭自燃条件具有自燃倾向的煤被开采后呈具有自燃倾向的煤
18、被开采后呈破碎堆破碎堆积状态积状态，其厚度大于，其厚度大于0.4m0.4m。有适量的有适量的通风供氧通风供氧。有较好的有较好的蓄热条件蓄热条件。上述三条件上述三条件共存的时间共存的时间大于煤的自然大于煤的自然发火期。发火期。第第(1)(1)是是内因内因，取决于，取决于煤本身的物理化学性质煤本身的物理化学性质；其；其他为外因，取决于地质开采因素。他为外因，取决于地质开采因素。5.5.影响煤炭自然发火的因素影响煤炭自然发火的因素(1)(1)煤的自燃性能煤的自燃性能煤的分子结构煤的分子结构。煤化程度煤化程度。煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降。煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低。低。煤岩成分煤岩成分。
19、镜煤。镜煤 亮煤亮煤 暗煤暗煤 丝炭。丝炭。煤中的瓦斯含量煤中的瓦斯含量。它类似用惰性气体稀释空气对。它类似用惰性气体稀释空气对氧化发生的影响。氧化发生的影响。水分水分。既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因。既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。素。煤中煤中硫和其它矿物质硫和其它矿物质，煤中含有的硫和其它催化，煤中含有的硫和其它催化剂，则会加速煤的氧化过程。剂，则会加速煤的氧化过程。(2)(2)开采技术开采技术矿井的开拓方式、采区巷道布置、回采方矿井的开拓方式、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采技
20、术和管理水平，对自然发火起决定性影响。影响。矿井开拓方式和采区巷道布置。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。回采率和工作面推进速度。(3)(3)采空区三带分布采空区三带分布采空区三带划分采空区三带划分 对于后对于后“U”“U”通风系统通风系统(一源一汇一源一汇)的采空区，按漏风风速、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为三带能性采空区可分为三带 散热带散热带：L L1 1=5=520m,20m,由于自由堆
21、积，空隙漏风大，由于自由堆积，空隙漏风大，Q Q生生QQQ散散。窒息（不自燃）带窒息（不自燃）带：漏风小，氧气浓度低。漏风小，氧气浓度低。L1L2W划分三带的指标有三种：划分三带的指标有三种：A.A.采空区漏风风速采空区漏风风速V V（V0.9m/sV0.9m/s为散热带；为散热带；0.9V0.02m/s0.9V0.02m/s为为自燃带；自燃带；V V 0.02m/s0.02m/s为窒息带。）；为窒息带。）；B.B.采空区氧浓度（采空区氧浓度（C C）分布）分布（认为（认为C C8%8%为窒息带，为窒息带，C8%C8%为自为自燃带）；燃带）；C.C.采空区遗煤温升速度采空区遗煤温升速度（dt1
22、/ddt1/d为自燃带）。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。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设自燃带的最大宽度为L L1 1+L+L2 2，工作面的推进速度为，工作面的推进速度为V V，自然发，自然发火期为火期为S S，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为(月月)，则则 (L(L1 1+L+L2 2)/V)/V 当当 S S时，可能发生自燃。时，可能发生自燃。(4)(4)漏风漏风 在在煤煤炭炭氧氧化化过过程程的的热热平
23、平衡衡关关系系中中，漏漏风风起起两两方方面面的的作作用用：一一是是向向煤煤提提供供氧氧化化所所必必须须的的氧氧气气，促促进进氧氧化化发发展展；二二是是带带走走氧氧化化生生成成的的热热量量，降降低低煤煤温温，抑抑制制氧氧化化过过程程发展发展。苏苏联联学学者者研研究究表表明明，采采空空区区及及煤煤柱柱的的漏漏风风强强度度在在0.1-0.24 m m3 3/(min.m/(min.m2 2)时时容容易易自自然然发发火火。有有的的作作者者认认为为不不会会导导致致自自燃燃的的极极限限风风速速低低于于0.020.05 m3/(min.m2)；封封闭闭采采空空区区密密闭闭墙墙漏漏风风压压差差在在300Pa3
24、00Pa、漏漏风风强强度度在在0.021.2m3/(min.m/(min.m2 2)时时容容易易自自然然发发火火。因因此此，有有一一定定局局限限性性。但但对对我我们们研研究究自自燃燃问问题题是是有有参参考考价价值值的的。把把风风速速控控制制在在易易燃燃风风速速区区之之外外，是是从从通通风风的的角角度度预预防防自然发火的原则。自然发火的原则。(5)(5)地质因素地质因素倾角。越大越严重。倾角。越大越严重。煤层厚度。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，地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。自燃危险性加剧。开采深度。开采深度。6.6.煤层自燃倾向性鉴定煤层自燃倾向
25、性鉴定(1)(1)鉴定目的鉴定目的划分煤层自然发火等级，区分煤的自燃危险程度，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。便于分级管理，采取相应的防火措施。(2)(2)煤层自燃倾向性的鉴定方法煤层自燃倾向性的鉴定方法19921992年版的煤矿安全规程执行说明规定采用年版的煤矿安全规程执行说明规定采用吸氧量法吸氧量法（3030常压下吸氧量）。常压下吸氧量）。7.7.自然发火期的估算方法及其延长途径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煤层自然发火期的估算统计比较法统计比较法：生产矿井，揭煤统计，分煤层统计，：生产矿井，揭煤统计，分煤层统计，以最短者
26、为准。以最短者为准。类比法：类比法：根据地质资料，参照吸氧量鉴定，对照根据地质资料，参照吸氧量鉴定，对照同类矿井。同类矿井。延长煤层自然发火期的途径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。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。增加散热强度，降低温升速度。8.8.煤炭自燃火灾的早期识别与预防煤炭自燃火灾的早期识别与预防(1)(1)利用人体生理感觉预报自然发火利用人体生理感觉预报自然发火嗅觉嗅觉（煤油、汽油、松节油或焦油气味）（煤油、汽油、松节油或焦油气味）视觉视觉（雾气、水珠）（雾气、水珠）感感/触觉触觉（空气温度高、闷热、烫手）（空气温度高、闷热、烫手）身体不舒适
27、感身体不舒适感（头痛、恶心、精神疲乏（头痛、恶心、精神疲乏-CO-CO中毒）中毒）(2)(2)气体成分分析法气体成分分析法指标气体及其临界指标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作为火灾早期预报的气体叫指标气体指标气体。常用的指标气体常用的指标气体一氧化碳（一氧化碳（COCO）乙烯乙烯(C(C2 2H H4 4)乙炔乙炔(C(C2 2H H2 2)乙烷乙烷(C(C2 2H H6 6)烯炔比（乙烯和乙炔之比）烯炔比（乙烯和乙炔之比）链烷比（链烷比（C C2 2H H6 6/CH/CH4 4
28、)Graham系数系数CO (3)(3)连续自动检测系统连续自动检测系统束管系统束管系统采样系统采样系统控制装置控制装置气样分析气样分析数据贮存、显示和报警数据贮存、显示和报警矿井火灾监测与监控矿井火灾监测与监控矿井自燃火源的分布规律矿井自燃火源的分布规律开拓开采技术防火措施开拓开采技术防火措施通风防火技术措施通风防火技术措施第四部分第四部分 预防煤炭自燃的开采、预防煤炭自燃的开采、通风技术措施通风技术措施4.1 4.1 矿井自燃火源的分布规律矿井自燃火源的分布规律1)1)采空区。采空区火灾占采空区。采空区火灾占5050以上。以上。2)2)煤柱。煤柱。3)3)巷道顶煤。巷道顶煤。4)4)断层和
29、地质构造附近。断层和地质构造附近。1.1.要求：要求：(1)(1)提高回采率提高回采率(2)(2)限制或阻止空气流入疏松煤体，消限制或阻止空气流入疏松煤体，消除供氧除供氧(减少漏风、减小压差减少漏风、减小压差)(3)(3)漏风风速小于自燃风速漏风风速小于自燃风速4.2 4.2 开拓开采技术防火措施开拓开采技术防火措施 2.2.主要技术措施主要技术措施合理地进行合理地进行巷道布置巷道布置：尽量岩巷，有利尽量岩巷，有利于均压；于均压；区段巷道分采分掘；区段巷道分采分掘；无煤柱无煤柱开采技术。开采技术。选择合理的选择合理的采煤方法采煤方法和先进的和先进的回采工艺回采工艺，提高回采率，加快回采进度。提
30、高回采率，加快回采进度。选择合理的选择合理的通风系统通风系统。坚持自上而下的坚持自上而下的开采顺序开采顺序。合理确定近距离相邻煤层和厚煤层分层同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采时两工作面之间的错距错距，防止上、下之，防止上、下之间采空区连通。间采空区连通。1.1.选择合理的通风系统选择合理的通风系统合理的通风系统：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。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通风网络结构合理，主要通风机与风网匹配
31、对角式通风是大中型开采自燃煤层矿井的首选通风系对角式通风是大中型开采自燃煤层矿井的首选通风系统；统；采区和工作面必须分区通风，避免串联、角联。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。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。矿井各通风区域之间的通风压力分布基本均衡。4.3 4.3 通风防火技术措施通风防火技术措施2.2.防止漏风防止漏风及时封闭采空区及废旧
32、巷道及时封闭采空区及废旧巷道回采结束回采结束4545日内必须进行永久性封闭日内必须进行永久性封闭已报废或无用的巷道及时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充填与采空区连通的地面裂隙堵漏堵漏用可塑性强、难燃、抗静电、耐压和不透气的用可塑性强、难燃、抗静电、耐压和不透气的材料（聚胺脂泡沫塑料）对顶板、密闭墙进行材料（聚胺脂泡沫塑料）对顶板、密闭墙进行喷涂。喷涂。降低采煤工作面风量，减少采空区漏风降低采煤工作面风量，减少采空区漏风3.3.均压防火均压防火含义含义：就是降低漏风通道两端的压力差，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，是一种利用通减少漏风量，防止煤炭
33、自燃，是一种利用通风技术抑制煤炭自燃的防火技术。风技术抑制煤炭自燃的防火技术。实质实质：利用风窗、风机、调压气室和连通：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，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。煤自燃、惰化火区，或熄灭火源的目的。根据使用条件的不同，均压技术可分为根据使用条件的不同，均压技术可分为开区均开区均压和闭区均压压和闭区均压。1)1)闭区均压闭区均压定义定义对已封闭但有可能发生煤炭自燃的区域采取均对已封闭但有可能发生煤炭自燃的区域采取均压措施，
34、减少封闭区漏风量，以达到防火目的。压措施，减少封闭区漏风量，以达到防火目的。方法方法调节风门均压调节风门均压调节风门均压与局部通风机均压调节风门均压与局部通风机均压连通管均压。连通管均压。2)2)开区均压开区均压含义对采煤工作面采取均压，降低其进、回风端的对采煤工作面采取均压，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。围，使之尽快处于窒息带。方法调节风门均压调节风门均压调节风门与风机联合均压调节风门与风机联合均压风筒与风机联合均压风筒与风机联合均压灌浆防火灌浆防火灌浆的作用及灌浆材料灌浆的作用及灌浆材料灌浆系统灌浆
35、系统灌浆方法灌浆方法凝胶防火凝胶防火凝胶防灭火技术特点凝胶防灭火技术特点凝胶材料的选择凝胶材料的选择胶体压注系统胶体压注系统第五部分第五部分 灌浆防火与凝胶防火灌浆防火与凝胶防火5.1 5.1 灌浆防火灌浆防火灌浆防火是一种有效防止煤炭自燃的措灌浆防火是一种有效防止煤炭自燃的措施，我国常用方法。施，我国常用方法。灌浆防火就是将灌浆防火就是将粘土粘土、页岩页岩和和电厂飞灰电厂飞灰等固体材料与水按一定比例制成浆液，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通过管路输送到采空区或可能发生煤炭自燃的区域。自燃的区域。1.1.灌浆防火的机理灌浆防火的机理包裹浮煤，隔绝它与空气的
36、接触；包裹浮煤，隔绝它与空气的接触；堵塞煤体裂隙，减少漏风，对已自热的煤炭堵塞煤体裂隙，减少漏风，对已自热的煤炭起降温作用。起降温作用。2.2.灌浆材料必须满足的要求灌浆材料必须满足的要求不含可燃物不含可燃物粒径粒径2mm2mm，加少量水就能制成浆，加少量水就能制成浆易脱水，具有一定的稳定性易脱水，具有一定的稳定性收缩性小收缩性小便于开采、运输和制备，来源广，成本低便于开采、运输和制备，来源广，成本低3.3.灌浆系统灌浆系统由由制浆、输浆制浆、输浆和和灌浆灌浆三部分组成。三部分组成。(1)(1)浆液的制备浆液的制备浆液性能浆液性能。对浆液性能的基本要求是，浓度适。对浆液性能的基本要求是，浓度适
37、当，渗透能力强。水土比当，渗透能力强。水土比浆材的选取浆材的选取。浆材必须满足一定的基本要求。浆材必须满足一定的基本要求。浆液的制备工艺浆液的制备工艺泥浆制备方式：水力取土制浆和机械制浆泥浆制备方式：水力取土制浆和机械制浆A.A.水力取土制浆水力取土制浆主要设备及设施：主要设备及设施：水枪、泥浆沟水枪、泥浆沟优点：优点：设备简单、投资少、管理方便、就设备简单、投资少、管理方便、就地地 取材、效率高、劳动强度小、用人少、取材、效率高、劳动强度小、用人少、费用低。费用低。缺点：缺点：浆液浓度难控制。浆液浓度难控制。B.B.机械制浆机械制浆主要设备：主要设备：泥浆搅拌机、泥浆池和储土场。泥浆搅拌机、
38、泥浆池和储土场。优点：优点：泥浆浓度易于控制。泥浆浓度易于控制。(2)(2)浆液的输送浆液的输送输浆压力与输浆倍线输浆压力与输浆倍线输送浆液的压力有两种。一是利用浆液自重及浆液在地面输送浆液的压力有两种。一是利用浆液自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，叫入口与井下出口之间高差形成的静压力进行输送，叫静压静压输送输送；当静压不能满足要求时应采用；当静压不能满足要求时应采用加压输送加压输送。输浆倍线输浆倍线 L-L-总长度，总长度，H-H-入出口高差，入出口高差，hh泵压力泵压力灌浆管道的选择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当管道中浆液恰好处于无沉积
39、的悬浮状态时的流速，速，称为临界流速称为临界流速(v(vc c)时，也叫不淤流速。时，也叫不淤流速。(3)(3)灌浆钻孔灌浆钻孔4.4.灌浆防火方法灌浆防火方法按与回采的关系，预防性灌浆有：按与回采的关系，预防性灌浆有：采前预灌、采前预灌、随采随灌、采后封闭灌浆随采随灌、采后封闭灌浆等三种方法。等三种方法。(1)(1)采前预灌采前预灌钻孔灌浆钻孔灌浆从区段集中巷或灌浆巷向小煤矿采空区打钻进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。行灌浆，经一定时间后再进行回采。采空区距地面较近（采空区距地面较近（100m100m）时，从地面打钻）时，从地面打钻孔灌浆。孔灌浆。对某
40、些小煤矿，地面有采空区塌陷坑时，利用此对某些小煤矿，地面有采空区塌陷坑时，利用此塌陷坑塌陷坑向采空区灌浆。向采空区灌浆。(2)(2)随采随灌随采随灌埋管灌浆埋管灌浆。在工作面采空区预埋泥浆管进行灌浆。在工作面采空区预埋泥浆管进行灌浆。打钻灌浆打钻灌浆。在煤层底板的集中运输或回风巷道或。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（专门开掘的灌浆巷道内，每隔一定距离（101020m20m）向采空区打钻灌浆，）向采空区打钻灌浆，工作面洒浆工作面洒浆。浮煤较厚，灌浆不充分时，可在灌。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，以补充浆管上接上高压胶管，人
41、工向采空区洒浆，以补充灌浆。灌浆。工作面工作面“两道一线两道一线”灌浆灌浆综采工作面插管灌浆综采工作面插管灌浆(3)(3)采后灌浆采后灌浆工作面或采区开采结束后，封闭采空区进行灌浆。工作面或采区开采结束后，封闭采空区进行灌浆。位置位置：采空区两侧石门、邻近煤层巷道、回风巷、：采空区两侧石门、邻近煤层巷道、回风巷、运输巷等处。运输巷等处。1.1.防灭火机理防灭火机理先将基料和促凝剂分别配成一定浓度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，压注到可能发生自燃的区域或火区，渗入裂缝，生成胶体，充满自燃区或渗入裂缝，
42、生成胶体，充满自燃区或火区，起到堵塞裂缝、隔绝空气和降火区，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温作用，从而达到防止自燃或灭火的目的。目的。5.2 5.2 凝胶防灭火凝胶防灭火2.2.凝胶防灭火技术特点凝胶防灭火技术特点固水性固水性。胶体使其中易流动的水固结起来，。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。从而充分发挥水灭火的作用。吸热降温性吸热降温性。成胶过程吸热效应，以及水。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。汽化时也吸收大量热，从而可降温。密封堵漏性密封堵漏性。成胶前，流动性好，能渗入。成胶前，流动性好，能渗入缝隙中；成胶后，凝结，
43、密封堵漏，隔绝缝隙中；成胶后，凝结，密封堵漏，隔绝O2O2特性。特性。耐热性耐热性。温升时，网状结构不易破坏，高。温升时，网状结构不易破坏，高温下不会急剧失水。温下不会急剧失水。阻化性阻化性。凝胶是阻化剂，具通用阻化剂性。凝胶是阻化剂，具通用阻化剂性能。能。成胶可控性成胶可控性。成胶时间可以控制。成胶时间可以控制。3.3.凝胶材料的选取凝胶材料的选取必备条件：必备条件：无毒无害无毒无害，对井下设备无腐蚀，对环境无污，对井下设备无腐蚀，对环境无污染。染。渗透性好渗透性好，能进入松散煤体内部。，能进入松散煤体内部。良好的耐热性。高温下不会迅速汽化，且吸良好的耐热性。高温下不会迅速汽化，且吸热降温性
44、能好。热降温性能好。一定的一定的堵漏性堵漏性和和阻化性阻化性。成本成本低廉，成胶低廉，成胶工艺工艺简单，便于现场应用。简单，便于现场应用。常用材料：常用材料：基料基料-水玻璃水玻璃 促凝剂促凝剂-NH-NH4 4HCOHCO3 3和和NHNH4 4CICI。阻化剂防火阻化剂防火防火机理防火机理阻化效果指标阻化效果指标阻化剂选择阻化剂选择阻化剂防火工艺方法阻化剂防火工艺方法惰（氮）气防灭火惰（氮）气防灭火防灭火原理防灭火原理氮气的制取与输送氮气的制取与输送注氮工艺注氮工艺防灭火注意事项防灭火注意事项第六部分第六部分 阻化剂防火与氮气防灭火阻化剂防火与氮气防灭火1.1.阻化剂阻化剂在化学上，凡是能
45、减小化学反应速度的物质在化学上，凡是能减小化学反应速度的物质皆称为皆称为(inhibitors)(inhibitors)。2.2.防火机理防火机理把一些吸水性很强的盐类物质制成溶液喷洒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，隔绝与时间处于湿润状态，隔绝与O2的接触，降低的接触，降低煤低温氧化速度，延长煤的自然发火期。煤低温氧化速度，延长煤的自然发火期。作
46、用机理：作用机理：增加惰性、形成液膜、充填、蓄增加惰性、形成液膜、充填、蓄水、降温。水、降温。6.1 6.1 阻化剂防火阻化剂防火3.3.阻化剂阻化效果指标阻化剂阻化效果指标阻化率阻化率 式中，式中，A A，B-B-分别为原煤样和阻化煤样在规定的实分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化验条件下氧化5 5小时放出的小时放出的CO(ppm)或或SO2(mg)。低低S S煤测煤测CO，高，高S S煤测煤测SO2。阻化寿命阻化寿命阻化剂喷洒至煤体表面后，从开始生效至失效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。所经过的时间叫阻化剂寿命。单位为月。计算公式：计算公
47、式：其中，其中，V-V-衰减速度衰减速度,单位时间内阻化率下降单位时间内阻化率下降值。值。4.4.选择阻化剂时注意事项选择阻化剂时注意事项来源广，货源足，购置方便，价格便来源广，货源足，购置方便，价格便宜。宜。阻化率高，阻化寿命长。阻化率高，阻化寿命长。配制容易，井下使用操作方便，工艺配制容易，井下使用操作方便，工艺简单，对金属无腐蚀。简单，对金属无腐蚀。对人体无害，不污染环境。对人体无害，不污染环境。常用阻化剂：常用阻化剂：氯化钙、氯化镁、氯化铵、氯化钙、氯化镁、氯化铵、氯化铝和水玻璃，以及工业废液等。氯化铝和水玻璃，以及工业废液等。5.5.阻化剂防火工艺阻化剂防火工艺压注喷洒系统压注喷洒系
48、统永久式：永久式：储液池储液池-地面。地面。半永久式：半永久式：储液池、注液泵储液池、注液泵-采区上下山或硐室采区上下山或硐室移动式：移动式：储液池、注液泵储液池、注液泵-平板车上。平板车上。防火方法防火方法采煤工作面喷洒采煤工作面喷洒通过钻孔向煤体压注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。利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂。惰气惰气:指不可燃气体或窒息性气体，主要包括氮气、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。二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气（简称燃气）等。1.1.氮气防灭火氮气防灭火1)1)液）氮气防灭火原理液）氮气防灭火原理氮
49、气注入采空区后具有降低氧浓度的作用；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。在液氮灭火还具有冷却降温作用。在2020的环境温的环境温度下，液氮的汽化热为度下，液氮的汽化热为423kJ/kg423kJ/kg。直接用液氮注。直接用液氮注入火区时，液氮气化，吸收热量，使火区气体、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煤层和围岩的温度降低，火区冷却会加速火源熄灭；灭；在封闭火区的过程中，氮气注入火区后，兼有抑在封闭火区的过程中，氮气注入火区后，兼有抑爆作用。爆作用。6.2 6.2 惰气防灭火惰气防灭火2)2)优点优点氮气既可以迅速
50、有效的扑灭明火，又可以防止采空区遗煤氮气既可以迅速有效的扑灭明火，又可以防止采空区遗煤自燃。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。备等优点。3)3)氮气制取及输送氮气制取及输送三种工艺方法三种工艺方法：一是深冷空分法：一是深冷空分法99.9%；二是碳分子筛变；二是碳分子筛变压吸附法；三是膜分离法。压吸附法；三是膜分离法。输送输送：无缝钢管：无缝钢管。4)4)生产工作面采空区注氮防火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）。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