矿井灾害防治技术(第二章 火灾)

2.闭区均压 1）风门、风窗调节法 如图2-3-11 ，在并联网 路中一个分支有火区存在， 可以在如图2-3-11a 所示 的1-2 分支上或如图2-311b 所示的3-4 分支上安 设调压风窗来减少火区两 侧的压差。
图2-3-11 调压风窗对火区影响示意图
2）风筒风机调节法
如图2-3-12所示
件；③将流向可燃物质的漏风，在数量上限制在不燃风量之下， 在时间上限制在自然发火期以内。
为满足上述要求，通常应采取以下技术措施：
1.合理确定开拓方式 1）尽可能采用岩石巷道； 2）分层巷道垂直重叠布置； 3）分采分掘布置区段巷道，如图2-2-2；
图2-2-1 上下区段分采同掘 l—工作面运输巷； 3 —联络巷 2 —下区段工作面回风巷；
2）在合理的采煤方法中也应包括合理的顶板管理方法； 3）选择先进的回采工艺和合理的工艺参数，以便尽可能 提高回采率，加快回采进度； 4）合理确定近距离相邻煤层（下煤层顶板冒落高度大于
层间距）和厚煤层分层同采时两工作面之间的错距，防止上、
下采空区之间连通； 5）选择合理的开采顺序。
第三节
通风措施防治自然发火 主 要 内 容
图2-3-9 工作面下端挂设风帘后三带分布
（2）高温点位于自燃带的前部（靠近散热带附近）时，
采用减小风量的方法不能使其被窒息带覆盖时，一般也可
采用在工作面下端挂风帘的方法来减小火源所在区域内的 漏风，同时加快工作面的推进速度，使窒息带快速覆盖高
温点。
（3）如果高温点位置不好判断时，可以在工作面进风或 回风中安设调节风窗，或稍稍启开与工作面并联风路中的 风门。
2．预防外因火灾蔓延的措施 其措施有： ①在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。 ②每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。 ③ 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。 ④主要通风机必须具有反风系统或设备，并保持其 状态良好。 （二）自然发火防治的技术途径
第二节 开采技术预防自然发火
2．浆液的输送 1）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 入口与井下出口之间高差形成的静压力进行输送，叫静压输送； 当静压不能满足要求时应采用加压输送。前者使用较多。输浆 倍线表示输浆管路阻力与压力之间关系，用N 表示。
L 静压输送时： N H L 加压输送时： N H h
图2-1-1 煤自燃发展过程示意图
1）出现明火、火炭或烟雾等现象； 2）由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至 70℃ 以上； 3）由于煤炭自热而分解出CO、C2H4或其它指标气体， 在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。 2．煤炭自燃的条件 从煤的氧化自燃过程可以看出，煤炭自燃必须具备 以下三个条件： 1）煤炭具有自燃的倾向性，并呈破碎状态堆积存在； 2）连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展； 3）煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时散失。
第二章 矿井火灾防治 ຫໍສະໝຸດ 录• • • • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 基本概念和理论概述 开采技术预防自然发火 通风措施防治自然发火 介质法防灭自然发火 矿井火灾处理 复 习 题 问 题 思 考
第一节
基本概念和理论概述 主 要 内 容
• 一、矿井火灾发生的基本要素 • 二、矿井火灾的分类 • 三、煤炭自然发火 • 四、矿井火灾的危害 • 五、火风压 • 六、矿井火灾防治的技术途径
图2-1-3
3.风流的紊乱形式 1）旁侧支路风流逆转，如图2-1-4所示； 2）主干风路烟流逆退，如图2-1-5所示；
图2-1-5 主干风路烟流逆退 图2-1-4 旁侧支路风流逆转
3）火烟滚退，如图2-1-6所示。
图2-1-6 火烟滚退示意图
六、矿井火灾防治的技术途径
（一）外因火灾防治的技术途径
（二）灌浆系统 灌浆系统由制浆设备、输浆管道和灌浆钻孔三部分组成。 1．浆液的制备 1）浆材的选取 浆材必须满足下述基本要求： (1)不含或少含可燃和自燃物质；(2)不含催化物质；(3)粒度 一般不大于2 mm ，而且细小颗粒应占大部分，粒度小于1 mm 的细小颗粒所占比例要达到75％；(4)易于加水制成泥浆， 易于脱水，同时还具有一定的稳定性；(5)收缩量尽可能小，含 砂量也不超过30％。 2）浆液的制备工艺 泥浆的制备由搅拌机完成，按搅拌机的运动方式可分为固定 式和行走式两种。
3．煤的自然发火期 煤炭自然发火是一渐变过程，要经过潜伏期、 自热期和燃烧期三个阶段，因此，具有自燃倾向
性的煤层被揭露后，要经过一定的时间才会自然
发火。这一时间间隔叫做煤层的自然发火期，是
煤层自燃危险在时间上的量度。自然发火期愈短
的煤层，其自燃危险性愈大。
4．影响煤炭自然发火的因素 煤炭自然发火是一个复杂的物理化学过程，影 响煤炭自然发火的因素较多，概括起来主要有如下 几个方面： 1）煤的自燃倾向性 煤的自燃倾向性主要取决于以下几个方面： ①煤的变质程度；②煤的孔隙率和脆性； ③煤岩成分；④煤的水分； ⑤煤中硫和其他矿物质；⑥煤中的瓦斯含量。 2）煤层的赋存地质条件 ①煤层越厚与倾角；②地质构造； ③煤层埋藏深度； ④围岩的性质。
主 要 内 容
• 一、井下易于自燃的区域
• 二、预防自然发火的开拓开采技术措施
一、井下易于自燃的区域
采空区；煤柱；巷道顶煤；断层和地质构造附近。
二、开拓开采技术预防自然发火的措施
从防止矿井自然发火的角度出发，开拓开采技术总的要求 是：①提高回采率，减少丢煤，即减少或消除自燃的物质基础；
②限制或阻止空气流入和渗透至疏松煤体，消除自燃的供氧条
图2-3-12 风筒风机调节法示意图
3）调压气室均压 （1）连通管调压气室（图2-3-13）
图2-3-13 连通管调压气室示意图 1 一调压管；2 一辅助密闭； 3 一密闭；4 一压差计
（2）风机调压气室（图2-3-14）
图2-3-14 风机调压气室示意图 1 一风机；2 一气室密闭； 3 一永久密闭；4 一压差计
第四节 介质法防灭自然发火 主要内容
• 一、 灌浆防灭火
• 二、 凝胶防灭火
• 三、 阻化剂防灭火
• 四、 惰气防灭火
• 五、 泡沫防灭火
一、灌浆防灭火
灌浆就是把粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水 混合、搅拌，配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路注入或喷 洒在采空区内，达到防火和灭火的目的。 （一）灌浆防灭火的机理 （1）泥浆中的沉淀物将碎煤包裹起来，隔绝或减小煤与空气 的接触和反应面； （2）浆水浸润煤体，增加煤的外在水分，吸热冷却煤岩，减 缓其氧化进程； （3）沉淀物充填于浮煤和冒落的岩石缝隙之间，堵塞漏风通 道，减少漏风。 灌浆防火的实质是抑制煤在低温时的氧化速度，延长自然 发火期。
(二)均压防灭火的方法 1.开区均压 1）并联漏风的开区均压
如图2-3-8。
图2-3-8 采空区并联漏风
（1）当自燃高温火点处于如图2-1-2所示的自燃带Ⅱ中后部 （靠近窒息带）时，则可用降低漏风压差（工作面通风阻力） 的方法，减小漏风带宽度，使窒息带覆盖高温点。其措施有： ① 在工作面进风或回风中安设调节风窗，或稍稍启开与工作 面并联风路中的风门d 。② 在工作面下端设风障或挂风帘 （如图2-3-9）。这种方法对于减少采空区的瓦斯涌出也是有 利的。
2.风机调压的原理
图2-3-6 风机调压的原理
3.风窗—风机联合调压的原理 1）风窗—风机增压调节。所谓 增压调节是指使两调压装置中间的 风路上风流的压能增加。为此，风 机安装在风窗的上风侧。图2-3-7 (a)、（b）分别表示风量不变和风 量减少时压力分布变化特点。 2）风窗—风机联合降压调节。 做降压调节时，风窗安装在上风侧， 风机安装在下风侧。调压前后压能 变化规律可根据上图分析做类似分 图2-3-7 风窗一风机联合增压调节 析。
一、矿井火灾发生的基本要素 （1）可燃物。 （2）助燃剂（O2）。 （3）热源。 火灾的3个要素必须同时存在，且达到一定的 数量，才能引起矿井火灾，缺少任何一个要素，矿 井火灾就不可能发生。
二、矿井火灾的分类
（1）根据不同引火热源，矿井火灾可分为外因火灾 和内因火灾。 （2）根据不同发火地点，矿井火灾分为井筒火灾、
图2-3-2 U型通风系统
图2-3-3 W型通风系统
二、增阻减少漏风防灭火
1.合理确定通风构筑物的位置 例如，图2-3-4的巷道AB间煤柱 内有裂隙ced，构成漏风通路。 2.堵漏措施 1）沿空巷道挂帘布； 2）利用飞灰充填带隔绝采空区； 3）利用水砂充填带隔绝采空区； 4）喷涂空气泡沫防止漏风； 5）凝胶堵塞漏风。
图2-3-4
三、均压减少漏风防灭火
（一）不同调压设施局部调压 的原理 1.调节风窗调压的原理 如图2-3-5 (a)所示，对比两者 可见：
图2-3-5 调节风窗调压的原理
（1）风窗上风侧风流压能增加，下风侧风流压能降低；A 点 风流压能增加，B 点风流压能降低，其增加和降低的幅度取决 于风窗的阻力和该分支在网路中所处的地位； （2）因风量减小，风窗前后风路上的压力坡度线变缓。
图2-2-2 上下区段分采分掘 1—工作面运输巷掘进头； 2—下区段工作面回风巷掘进头
4）推广无煤柱开采技术。 在确定开拓方式和采区巷道布置时，还要考虑通有利于通 风系统防火及均压防灭火等有关通风系统管理的要求。 2.选择合理的采煤方法
1）长壁式采煤方法的巷道布置简单，采出率高，有较大
的防火安全性，特别是综合机械化的长壁工作面，回采速度快、 生产集中、单产高，在相同产量的条件下煤壁暴露的时间短、 面积小，对于防止自然发火非常有利。
2）角联漏风的调压 采空区内除存在并联漏风外，还有部分漏风与其他风巷或 工作面发生联系，这种漏风叫角联漏风。如图2-3-10（a）所示。
图2-3-10 采空区角联漏风
3）复杂漏风
图2-3-10 采空区复杂漏风 图2-3-10为从不明区域漏入, 消除这类漏风，抑制采空区 遗煤自燃，通常的做法是在回风巷安设调节风门，提高工作面 空气的绝对压力，为了不减少工作面的供风量，可在工作面进 风巷安设风机。