第五章 火灾预测预报技术

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2013-8-18
第五章
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
2.1利用人体生理感觉预测预报自然发火 依靠人体生理感觉预报矿井火灾的主要方法有：
(1)嗅觉。可燃物受高温或火源作用，会分解生成一些 正常时大气中所没有的、异常气味的火灾气体。例如煤炭 自热到一定温度后出现煤油味、汽油味和轻微芳香气味非 饱和碳氢化合物；橡胶、塑料制品在加热到一定温度后， 会产生烧焦味。人们利用嗅觉嗅到这些火灾气味，则可以 判断附近的煤炭和胶塑制品在燃烧。
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第五章
2.3 常用的指标气体
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
(2) Graham系数Ico J．J Graham提出了用流经火源或自热源风流中的CO 浓度增加量与氧浓度减少量之比作为自然发火的早期预报 指标。其计算式如下： Ico=100Cco/△Co2
若大气中含有CO，则采用CO作为指标气体时．要确定预报的临界
值。确定临界值时一般要考虑下列因素： ①各采样地点在正常时风流中CO的最底浓度； ②临界值时所对应的煤温适当，即留有充分的时间寻找和处理 自热源。
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第五章
2.3 常用的指标气体
矿井火灾预测预报
井的大气中是不含有乙烯的，因此，只要井下空气中检测出乙烯， 则说明已有煤炭在自燃了。同时根据乙烯和丙烯出现的时间还可推 测出煤的自热温度。淮南新集、山东柴里等矿区采用乙烯作为指标 气体预报自燃火灾收到良好效果。
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第五章
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
要挂牌编号，在牌上写明各种测量数据，检测站的位置应 在通风系统图上标明。
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第五章
3.2 取样方法
矿井火灾预测预报
3 内因火灾的预测预报
取样的间隔时间愈短，愈易发现矿井内空气成份的变
化，这对及时发现火源十分重要。在取样分析证明空气成 应增加取样次数，最好是隔日一次。取样时使用真空玻璃 民充水玻璃管或压气取样金属管。取样时间要安排在不放 炮的班次。
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分正常的条件下，可以每周取样两次。如发现成分异常时，
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第五章
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
2.1利用人体生理感觉预测预报自然发火
(2)视觉。人体视觉发现可燃物起火时产生的烟雾，煤 在氧化过程中产生的水蒸气，及其在附近煤岩体表面凝结 成水珠(俗称为“挂汗”)，进行报警。 (3)感(触)觉。煤炭自燃或自热、可燃物燃烧会使环境
式中：Cco、 △Co2——分别为回风侧采样点气样中的一氧化碳、氧 气浓度减少量 。
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第五章
2.3 常用的指标气体
(2) Graham系数Ico
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
根据GrahamIco指数预报矿井火灾时，不同的矿井有 不同的临界指标。抚顺老虎台矿(气煤)总结多年的经验， 从7万多个气样中筛选出431个有发火隐患的气样，得出煤 在自燃的发生、发展过程中不同阶段的Graham指数为：
发火的统计资料，确定待采(成本)煤层的自然发火期。
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第五章
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
所谓矿井火灾预测预报，就是根据火灾发生和 发展的规律，应用成熟的经验和先进的科学技术手 段，采集处于萌芽状态的火灾信息，进行逻辑推断 后给出火情报告。及时而准确地进行火灾早期预报， 可以弥补预防之不足。矿井火灾预报的方法，技其 原理可分为；
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第五章
1 概况
矿井火灾预测预报
矿井火灾的发生发展是有一个过程的，根据火灾发生
发展时期产生的各种迹象，比如：气味、烟雾、明火等，
可以早期发现，并及时扑救。
矿井火灾早期识别的目的：
尽可能早的发现火灾并及时控制火势，将火灾危害和 造成的损失减少到最低程度。
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第五章
矿井火灾预测预报
3 外因火灾的预测预报
矿井外因火灾预测的任务是，通过井巷中的可燃物和潜在火源 分布调查，确定可能产生外因火灾的空间位置，及其危险性等级。
准确的预测，可以使外因火灾的预防更具有针对性，灭火准备更充
分。外因火灾预测可遵循如下程序： ①调查井下可能出现火源(包括潜在火源)的类型及其分布；
2.3常用的指标气体
(4)其他指标气体
国外有的煤矿采用烯炔比(乙烯和乙炔(C2H2)之比)和 链烷比(C2H2／CH4)来预测煤的自热与自燃。 由于煤中热解的产物与煤的种类有密切的关系，因此 选择指标气体时一定要在实验的基础上进行，而且采用多 种指标气体配合预报较为合适。
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第五章
3.2 检测站的建立
矿井火灾预测预报
3 内因火灾的预测预报
在可能发生自燃火灾的地区监测空气成分时，至少要 设立两个检测站，进风流中和回风流中各设一个。检测站 的位置选择以能够卡住该区域的全部进风与回风为准。且
要求巷道断面规整、平直，易于测量风速与温度。检测站
随着煤的氧化进入激烈氧化阶段，比值又出现第二次峰值。 C2H4 /C2H6峰值温度与煤温的关系 煤种 褐煤 长焰煤 气煤 肥煤
峰值温度 150，190 168，220 180，225 /℃
219，294
峰值时的煤温远远大于其临界温度，特别是气煤和肥煤；另外， 从褐煤到肥煤，随着变质程度的增高峰值温度逐渐升高。
各煤种代表性煤样CO的临界温度值
褐煤 煤种 CO临界温度/ ℃ 41 长焰 煤 66 气煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 59 66 81 94 130 无烟 煤 83
煤在低温氧化过程中CO生成量与煤温之间的关系十分密切。由 于CO的发生温度比较低，温度范围宽，绝对发生量大，只要井下巷 道中检测出CO气体且持续存在，其浓度不断稳定增加，就可判断此 测点风流的上风侧产生高温点或自燃火源。
②调查井下可燃物的类型及其分布；
③划分发火危险区(井下可燃物和火源(包括潜在火源)同时存在 的地区视为危险区)。
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第五章
矿井火灾预测预报
3 外因火灾的预测预报
英国经燃烧模拟试验测得在明火的初期阶段，CO：
CO2约为1：1.5，随着火势的发展CO2的含量逐渐增多， CO2)。从上面的统计和实验可以看出：以CO2作为预报外 因火灾的标志气体较易检测和发现。
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各国自然发火指标气体 指标气体 主要指标气体 CO CO、C2H2、C2H4 CO CO、C2H4 CO、C2H4 CO CO CO
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第五章
2.3 常用的指标气体
(1)一氧化碳(CO)
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
一氧化碳生成的温度低、生成量大，其生成量随温度升高按指 数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。在正常时
温度升高，并可能使附近空气中的氧浓度降低，CO2等有
害气体增加，所以当人们接近火源时，会有头痛、闷热、 精神疲乏等不适之感。
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第五章
矿井火灾预测预报
2.2 气体成分分析方法法
1) 指标性气体及其临界指标
能够反映煤炭自热或可燃物燃烧初期特征的、并可用来作为火 灾早期预报的气体叫指标性气体。指标气体必须具备如下条件： ①灵敏性，即正常大气中不含有，或虽含有但数量很少且比较 稳定，一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，则该种气体浓度就会发生 较明显的变化。 ②规律性， 即生成的量或变化趋势与自热温度之间呈现一定的 规律和对应关系。 ③可测性，可利用现有的仪器进行检测。
预警值Ico=0~0.45；临界值Ico＝0.46~4；报警值Ico＝
4.1~9。
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第五章
2.3常用的指标气体
(3)乙烯(C2H4)
矿井火灾预测预报
2 火灾的预测预报
实验发现，煤温升高到80一120℃后，会解析出乙烯、丙烯等 烯烃类气体产物，而这些气体的生成量与煤温成指数关系。一般矿
124~ 134
121~ 132
121~ 142
136~ 147
156~ 160
151~ 157
150~ 168
150~ 162
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第五章
2.3 常用的指标气体
矿井火灾预测预报
C2H4 /C2H6的比值随煤温变化的总趋势是：随着煤温的升高， 比值逐渐增大，并达到第一次高峰，之后随煤温的升高而比值下降；
CO：CO2可达1：5。在真实的自燃条件下高达1：10(CO：
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第五章
矿井火灾预测预报
3 内因火灾的预测预报
内因火灾的发生，往往伴有一个蕴藏的过程，根据
预兆能够早期予以发现。但火源隐蔽，经常发生在人们难 因此，难以扑灭，以致火灾可以持续数月、数年、甚至数 冻结大量资源。根据1985年的统计，由于自然发火而冻结 的煤量累计近6000万吨。
检出。
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第五章
矿井火灾预测预报
3 内因火灾的预测预报
3.1 内因火灾气体检测
矿井实际工作经验告诉我们，为确切地监测火情，须 对进、回风流的空气成分作系统的检测，以掌握下列四种 气体的变化： ①氧气含量的减少量(-▽O2)； ②二氧化碳含量的增加量(+△CO2)； ③一氧化碳含量的增加量(+△CO)； ④氮的变化量(N 2、N2′)。
第五章
1 概况
矿井火灾来自百度文库测预报
煤矿建立现代化的环境监测系统进行火灾早期预报，是改变煤 矿安全面貌防止重大火灾事故的根本出路。近年来，国内外的煤矿 安全监测技术发展很快。法国、波兰、日本、德国、美国等国家先 后研制了不同型号的环境监测系统。我国从80年代开始，通过对国 外技术的引进、消化和吸收，环境监测技术有了很大的进步。除分 别引进波兰的CMC一1系统、英国的MINOS系统、美国MSA公司 DAN一6400系统以及德国TF一200系统外，国内一些军工和煤矿研 究单位也研制了一些监测和监控系统，对我国部分煤矿进行了装备， 为改变我国煤矿的安全状况起到了一定作用。
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以进入的采空区或煤柱内，要想准确地找到火源确非易事。
十年之久。有时燃烧的范围逐渐蔓延扩大，烧毁大量煤炭，
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第五章
矿井火灾预测预报
3 内因火灾的预测预报
煤发生自燃后，其空气成份的变化首先是氧含量的减 少，CO2量的增加， 其次才是CO量的增多。CO出现的时 间最晚有时在发生自燃火灾前数日才出现。另外，煤炭自 燃的初期阶段CO生成量较少，运用一般的实验手段难以
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第五章
矿井火灾预测预报
指标气体检测技术
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第五章
国家名称 俄罗斯 中国 美国 英国 日本 波兰 德国 法国
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矿井火灾预测预报
辅助指标气体 C2H6/CH4 CO/△O2、C2H6/CH4 CO/△O2 CO/△O2 CO/△O2、C2H6/CH4 CO/△O2 CO/△O2 CO/△O2
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第五章
2.3 常用的指标气体
矿井火灾预测预报
各煤种代表性煤样C2H4、C3H6的临界温度值
煤种 C2H4临界温度 /℃（ 0.1ml/g.min） C3H6临界温度 /℃（ 0.15ml/g.min） 褐煤 109 长焰 煤 119 气煤 124 肥煤 127 焦煤 148 瘦煤 150 贫煤 150 无烟 煤 148
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第五章
1 概况
矿井火灾预测预报
自然发火的预测是指根据煤田地质勘探或在矿井开采 的过程中，所采集煤样的分析化验结果和自然发火的统计 资料，判定待开采煤层的自燃严重程度及其在空间上的分 布规律，为有针对性制定防灭火措施提供可靠的依据。我 国目前预测自燃发火的方法有： ①在实验室确定自燃倾向性等级； ②根据本矿或条件相似(近)矿井或采区的已有的自然