矿井灾害防治技术(第二章 火灾)

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
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。
巷道火灾、采煤工作面火灾、煤柱火灾、采空区火灾
和硐室火灾。 （3）根据不同燃烧物，矿井火灾可分为机电设备火 灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧 火灾和煤炭自燃火灾。
三、煤炭自然发火
1. 煤的氧化自燃过程 其过程如图2-1-1所示：1）潜伏期；2）自热期； 3）自燃期。在《矿井防灭火规范》中规定出现下列 现象之一，即为自然发火。
（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。
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。
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）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。
外因火灾是由外部火源引起的火灾。 预防外因火灾发生的技术途径有两个方面： 一是防止火灾产生；
二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾
损失。
1．预防外因火灾产生的措施 1）防止失控的高温热源产生和存在； 2）尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在 热源保持一定的安全距离； 3）防止产生机电火灾； 4）防止摩擦引燃：① 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；② 防止摩擦引燃瓦斯。 5）防止高温热源和火花与可燃物相互作用。
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)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。
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。
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2-2-2 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。
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．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
第二章 矿井火灾防治 目 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
3）开拓系统 4）采煤方法 5）漏风条件（如图2-1-2）
图2-1-2 采空区散热、自燃、窒息三 带分布示意图
四、矿井火灾的危害
矿井火灾的发生具有严重的危害性，主要表现 在以下几个方面：
（1）人员伤亡；
（2）矿井生产接续紧张； （3）巨大的经济损失； （4）污染环境。
五、火风压
1.火风压的计算方法 如图2-1-3 所示。 2.火风压的特性 l）火风压产生于烟流流 过的有高差的倾斜或垂直巷 道中； 2）火风压的作用相当于 在高温烟流流过的风路上安 设了一系列辅助通风机； 3）火风压的作用方向总 是向上。
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、
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wenku.baidu.com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
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。
• 一、选择合理的通风系统 • 二、增阻减少漏风防灭火 • 三、均压减少漏风防灭火
一、选择合理的通风系统
1）选择合理的通风系统（见图2-3-1 ）
图2-3-1 通风的系统选择 (a)— 前进式；(b) —后退式
2）实行分区通风 3）选择合理的采区和工作面通风系统 若采空区漏风较为严重工作面，工作面较短时可采用后退 式U型通风系统（图2-3-2），工作面较长时可采用后退式W型 通风系统（图2-3-3）。
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
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。
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。