矿井火灾学复习资料.docx

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1、矿井火灾学复习资料矿井火灾学 题型：填空、名词解释、简答题、论述题 前言 1矿井火灾：发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧。其包括内因火灾和外因火灾两类。 内因火灾:煤因氧化产热而自然发火产生的火灾。 外因火灾:外部热源引燃可燃物造成的火灾。 内因火灾占矿井火灾总数的90%以上。 第一章 矿井火灾学基础 1燃烧三要素：可燃物、热源和氧气。 2根据可燃物燃烧过程的差异，燃烧可分为五种基本燃烧形式：分解燃烧、表面燃烧、蒸发燃烧、扩散燃烧、预混燃烧。 分解燃烧：出现于固体和部分液体燃料的燃烧中。矿井火灾中前期和中期的大部分燃烧现象都属于这一类型。 表面燃烧：无火焰

2、的固体燃烧，发生于固体燃料燃烧的后期。 蒸发燃烧：液体蒸发所产生的蒸汽与空气混合发生着火。 扩散燃烧：高浓度的可燃气体与空气边混合边燃烧的燃烧现象。如果燃烧很稳定，一般情况下不会发生爆炸。 预混燃烧：在井下一定环境条件下，可燃气体与空气在着火前已经预先充分混合，且其浓度处于燃烧界限之内，遇火源即会发生燃烧，称为预混燃烧。这种燃烧在混合气体分布空间快速蔓延，在一定条件下还会转变为爆炸。 3富氧燃烧和富燃料燃烧的特点：富氧燃烧是供氧充分的燃烧。这类燃烧的特点是耗氧量少、火源范围小、火势强度小和蔓延速度较低。 富燃料燃烧是受限空间内可燃物燃烧数量大，供氧不足的燃烧。这类燃烧的特点是火势大、发生灾难的

3、危险性和严重性较大。 4轰燃与回燃：轰然是受限空间火灾局部缓慢燃烧发展到空间内所有可燃物突然全面快速燃烧的特殊火行为，其特点是在一定受限空间中所有的可燃物几乎同时被点燃。 回燃是指富燃料燃烧产生的高温不完全燃烧产物遇新鲜空气时发生的快速爆燃现象。 5富燃料火灾中“跳蛙”现象产生原理： 当高温烟流在流动过程中与旁侧支路的新鲜风流交汇时，便在巷道连接处发生回燃，即形成新的火源点。新火源又会消耗了大量氧气再次使高温烟流中氧气的含量不足，高温可燃烟气继续向前流动，如果在巷道附近又有新鲜空气涌入，在连接口附近又会再次发生回燃而形成又一个新的火源点，这种在矿井下远离火源点形成的一个或多个再生火源的现象被形

4、象地称为火源发展的“跳蛙”现象。 第二章 煤的自燃及其特性 1 煤氧复合作用假说：煤氧复合作用假说认为煤自燃的主要原因是煤与氧气之间的物理、化学复合作用的结果， 其复合作用包括煤对氧的物理吸附、化学吸附和化学反应产生的热量导致煤的自燃。 2 煤的自燃过程及特性： 准备期：该阶段因环境起始温度低，煤的氧化速度慢，产生的热量较小，因此需要一个较长的蓄热过程。 自热期：氧化产生的热量使煤温继续升高，超过煤自热的临界温度，煤温急剧加速上升，氧化进程加快，开始出现煤的干馏，产生芳香族的碳氢化合物、氢、更多的一氧化碳等可燃气体。 燃烧期：当达到临界温度点，煤氧化的产热与煤所在环境的散热就失去了平衡，即产热

5、量将高于散热量，就会导致煤与环境温度的上升，从而加速了煤的氧化速度并又产生更多的热量，直至煤自燃起来。 3 煤自燃影响因素 内在因素： 煤化程度：一般说来，煤的煤化程度愈低，挥发分就愈高，氢氧含量就愈大，其自燃危险性就愈大。自燃危险性：褐煤烟煤无烟煤。 煤的水分：煤的含水量对其氧化进程的影响表现在两个方面。在煤炭自燃初始阶段，水分起到催化作用。在一定条件下，水分又可以起到阻化作用。 煤岩成分：不同的煤岩成分有着不同的氧化性，氧化趋势按下列顺序降低：镜煤、亮煤、暗煤、丝煤。 煤的含硫量：硫氧化能力相对来说要比煤强，因此在其它成分相差无几的情况下，含硫多的煤在同样条件下易于氧化、易于自燃。 煤的粒

6、度、孔隙度：完整的煤层和大块堆积的煤一般不会发生自燃；煤的粒度过于小时，氧气难以进入堆积的煤体内部，影响煤的氧化；孔隙越发育的煤，往往越易于自燃。 煤的瓦斯含量：瓦斯或者其它气体含量较高的煤，煤发生自燃的危险性也相应减小。 外在因素： 煤层地质赋存条件， 采掘技术因素， 通风管理因素。 4 煤的自燃倾向性：即煤自燃难易程度，是煤低温氧化性的体现，是煤的内在属性之一。 5 煤的自然发火期：是煤炭自然发火危险性的时间量度，即煤体从暴露在空气环境之时起到自燃所需的时间。 6确定自然发火期的方法：统计比较法、类比法、实验室测定法、综合法。 第三章 矿井火灾的预测预报 1、 煤自然发火的条件： 煤具有自

7、燃倾向性且成破碎状态堆积 有连续的通风供氧条件 热量易于堆积 持续一定的时间 2、 易自燃发火的地点及原因： 地点：采空区、停采线和开切眼、进回风巷、构造带、通风设施附近 原因： 3、 指标选用的原则：灵敏性、规律性和可测性 第四章 防治煤炭自燃技术 1、 防治煤炭自燃的开采技术措施： 采用合理的矿井开拓和巷道布置 优化矿井设计；合理进行巷道布置：采用岩石巷道；区段煤巷采用垂直重叠布置；合理安排采掘关系 坚持合理的开采方法和开采顺序 采用合理的采煤方法；采用无煤柱开采；坚持正规的回采顺序；快速开采 控制矿山压力和减少煤体破碎 加强巷道顶板支护分层开采下分层顶板管理 合理的通风系统 风网简单、结

8、构合理合理的通风设施布置合理的工 2、漏风测定 示踪技术：用于探测漏风通道和漏风量。是选择具有一定特性的气体做标志气体。利用风流或漏风作载气，在能位较高的漏风源释放，在其可能出现的漏风出口采集气样，分析气体，确定标志气体的流动轨迹，判断漏风通道，根据标志气体浓度变化计算风量或漏风量。 SF6测定井巷漏风测定方法：瞬时释放法、连续稳定释放法 3 均压防灭火定义：是采用风窗、风机、连通管、调压气室等调压手段，改变通风系统内的压力分布，降低漏风通道两端的压差，减少漏风，从而达到抑制和熄灭火区的目的 均压技术：开区均压和闭区均压。开区均压是指在生产工作面建立的均压系统；闭区均压就是对已封闭的区域进行均

9、压。 开区均压的措施有： 调节风窗均压、局部通风机均压、调节风窗与局部通风机联合均压 闭区均压技术措施有：并联风路与调节风门联合均压、调压风机与调节风门联合均压、连通管均压。 4注浆防灭火 输浆倍线表示输浆管路阻力与压力之间关系，用N表示。 静压输送时：N = L/H 式中 L浆液自地面管路的入口至灌浆区管路的出口管线总长度，m； H浆液入出口之间的高差，m； 浆液的输送倍线：是指从地面注浆站至井下注浆点的管线长度与垂高之高 一般情况下，浆液的输送倍线值一般在38之间，最好在56范围内变化。倍线过大，则相对于管线阻力的压力不足，浆液输送受阻，容易发生堵管现象；倍线过小，浆液出口压力过大，对浆液

10、在注浆区内的分布不利。 注浆方法：采前预注、随采随注和采后封闭注浆三种类型。随采随注分为钻孔注浆、埋管注浆和洒浆三种。 5制取氮气方法：深冷空分、变压吸附和膜分离三种方法 6阻化剂防灭火： 阻化剂防火原理： 隔绝煤与氧气的接触。 保持煤的湿度。 阻化剂作为一种化学成分加入到煤的自由基链式反应中，生成一些稳定的链环，使煤表面活性自由基团与氧气的反应迅速放慢或受到抑制，从而起到阻止煤炭自然的作用。 加速热量的散失。 阻化剂的评价指标包括有阻化率和阻化衰退期。 阻化率：煤样在阻化处理前后放出的CO量的差值与未经阻化处理时放出的CO量的百分比 阻化衰退期：煤炭经阻化处理后，阻止氧化的有效日期 阻化剂灭

11、火工艺：采煤工作面向采空区遗煤喷洒阻化剂液防治煤的自然；向可能或已经开始氧化发热的煤壁打钻孔压注阻化液；汽雾阻化剂，借助漏风方向向采空区采空区送入雾化阻化剂。 7 凝胶防灭火： 凝胶的种类：根据制备凝胶基料化学性质的不同，凝胶可分为无机凝胶和有机凝胶两大类 凝胶防灭火的概念：凝胶防灭火技术是将基料、添加剂与水按一定比例混合，然后用泵压注到煤层发火部位，先使注入口附近火源表面降温，在泵压和自重作用下，混合液体渗入到煤体裂隙和微小孔隙中，在发火部位形成凝胶或胶体，阻断氧扩散，阻止煤体继续氧化发热，进而降低煤体内部温度，从而达到防灭火的效果。 8、三相泡沫防灭火技术：集固、液、气三相材料的防灭火性能

12、于一体，充分利用粉煤灰或黄泥浆的覆盖性、氮气的窒息性和水的吸热降温性进行防灭火。 三相泡沫防灭火机理： 包裹煤体，隔绝氧气，封堵漏风通道与煤体裂隙 吸热降温，降低煤体和周围环境的温度 降低采空区氧气浓度，抑制煤的氧化，窒息自燃的煤体 (4) 润湿煤体，增加煤体的湿度 (5) 抑制煤体自由基的产生，阻断已有自由基和官能团的链式反应 第五章 矿井火灾时期的风流紊乱 1风流紊乱概念：是指井下发生火灾时，在火和烟气的作用下，正常情况时巷道内风流的流动方向以及风量的分配被打乱，火灾产生的有毒有害烟气进入到进风流中，使得事故范围进一步扩大，造成大量的人员伤亡。 2风流紊乱的基本形式是烟流逆退和风流逆转。

13、烟流逆退：在矿井巷道中，如果火源处向上流动的烟流受顶板的阻挡，热烟气将在巷道的顶部形成沿巷道进、回两个方向的流动，其中巷道顶部逆着巷道进风方向流动的烟流被称为烟流逆退。 风流逆转：通风网络中的某分支风流方向发生改变的现象叫风流逆转。 3风流紊乱的原因：一方面，由于对空气的加热使其密度下降，在非水平的巷道分支将产生附加火风压；另一方面，通风巷道中会产生热膨胀，就会减少主干通风巷道的质量流量，即产生节流效应。 4风流控制方法：反风法、短路法、调压法 第七章 火区封闭和启封 1火区密闭的原则是： 准备先行，提前做好封闭火区的准备 行动果断，井下直接灭火未能奏效时，应果断采取封闭火区的方法进行灭火 密

14、闭墙要“密、少、快、小”(封闭“四字诀” “密、少、快、小”。“密”是指密闭墙要严密，尽量减少漏风；“少”是指密闭墙的道数要少；“快”是指封闭墙的施工速度要快；“小”是指封闭范围要尽量小)， 实施过程要加强监控 2不同火区封闭顺序试用条件及优缺点： 封闭顺序 优点 迅速减少向火区的先进风巷、后回风巷 供氧，使火势因缺氧而大大减弱，减少了流向回风侧的烟流量，为构建回风侧的防火墙创造条件 1. 火区封闭耗时进、回风巷同时封闭 少，能尽快切断供氧 2.火区封闭前仍能保持通风，火区可燃气体浓度不易达到爆炸界限 缺点 1.易导致火区压力降低而“抽吸”瓦斯； 2.可能引起风流紊乱； 3.风流与瓦斯混合，可

15、能引发爆炸 安全性与进回风侧能否保证同步封闭密切相关，井下由于通讯的困难和条件的复杂性，较难按预定时间完成同时封闭 应用范围较广，应用较为普遍，高、低瓦斯矿井均可采用 适用条件 适用于火区瓦斯浓度较低且不与采空区或高瓦斯积聚区相连的情况 一般不宜采用，有些情1.易发生风流紊乱，造成可燃高温先回风巷、后进风巷 1.反转回流的惰性烟气能惰化火区； 2.火区气压升高，抑制瓦斯涌出 烟气回流至火区，引起爆炸； 2. 在进风侧未封闭的情况下，回风侧的防火构筑墙工作比较艰苦，危险性也更大 况下也可以考虑： 1.火势不大、温度不高、瓦斯含量低，用以截断火源蔓延； 2.高瓦斯区域，防火墙和火源之间存在瓦斯源

16、3 火区启封条件：规程第二百四十八条规定：“封闭的火区，只有经取样化验证实火已熄灭后，方可启封或注销。火区符合以下条件时，方可认为火源熄灭： 火区内的空气温度下降到30 以下，或与火灾发生前该区的日常空气温度相同。 火区内空气中的氧气浓度降到5.0 以下。 火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期内逐渐下降，并稳定在0.001 以下。 火区的出水温度低于25，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同。 上述4项指标持续稳定的时间在1个月以上。 4 启封方法：通风启封火区法、锁风启封火区法。 通风启封火区也就是在保持正常通风情况下启封火区。该方法适用于确认火源已经完全熄灭且火区范围较小的情况。 锁风启封火区也称分段启封火区，适用于火区范围较大、难以确认火源是否彻底熄灭或火区内存积有大量的爆炸性气体的情况下。启封时，沿着原封闭区内的巷道，由外向内，向火源逐段移动防火墙的位置，逐渐缩小火区范围从而最后在封闭状况下进入着火带，实现火区全部启封。