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1、陕西铜川工业技师学院,安全培训中心,矿井通风与灾害防治之火灾篇,教师：张泽龙电话：18091918421Email：,引言,矿井具有五大灾害：水、火、瓦斯、煤尘、顶板。其中矿井通风对其中的瓦斯灾害，火灾，煤尘灾害的防治有着举足轻重的作用，因此做好矿井的通风管理和设计工作，对减少井下事故的发生有着重要的意义,引言,2006年11月3日，府谷圪洞沟煤矿停产2天后进行安全培训后，准备恢复生产，安全员和爆破员入井检查，发现巷道内起火，两人出井报告矿方后又返回井下，CO中毒死亡；11月12日，沙沟岔煤矿抽水工和张飞荣下井检查时被困，次日凌晨2人被发现死亡。,事故案例,2007年3月31日，神木县庙湾煤矿
2、一副矿长带领7人下井查看井下水是否抽空，出现CO中毒。事故发生后，先后有三批8人入井救人，在救援过程中，又有2人不幸遇难，事故共造成4死5伤。,2010年9月10日，府谷县京府八尺沟煤矿23名工人下井进行采空区井筒支护，出现 CO中毒，2人死亡，4名重症，17轻微中毒。,2012年9月24日，府谷县德丰煤矿矿长、通风副矿长以及矿长助理、安检员等5人擅自打开井下备用工作面回风顺槽密闭墙进入未贯通的巷道内，因缺氧窒息昏迷。经抢救无效全部死亡。,2013年4月14日榆林市上河煤矿，在未采取有效通风、进行气体检测等措施的情况下，擅自打开井下密闭墙，造成缺氧窒息事故，盲目施救又造成事故扩大,共造成3人死
3、亡。,目录,矿井火灾基础,1,井下灭火与通风的关系,3,2,井下发火与通风的关系,矿井火灾的防治,4,第一部分 矿井火灾基础,第一部分 矿井火灾基础,第一部分 矿井火灾基础,1,2,3,4,下一节,1.井下火灾分类有哪些？2.井下火灾的危害？3.煤炭自燃容易发生吗？发火过程短时间能完成的吗？4.如何判定煤炭自燃？,第一部分 矿井火灾基础,根据不同引火热源，矿井火灾可分为外因火灾和内因火灾。根据不同发火地点，矿井火灾分为井筒火灾、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。根据不同的燃烧物，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。,
4、矿井火灾的分类,第一部分 矿井火灾基础,内因火灾和外因火灾的特点外因火灾的特点：发生突然，来势凶猛，往往常出人意料之外，燃烧在表面，如果发现及时很容易扑灭。内因火灾的特点：往往有一个孕育过程，有预兆，可早期发现，但火源隐蔽，很难发现也难以扑灭。,返回,第一部分 矿井火灾基础,矿井火灾的危害,1、产生大量有害气体,2、停产,4、封闭火区冻结大量可采煤量，缩短矿井的寿命,5、烧毁设备和煤炭，经济损失巨大,6、引起瓦斯、煤尘爆炸事故,7、产生火风压，破坏通风系统，扩大事故，损失更大。,3、污染环境,井下发生火灾后，生成大量有毒有害气体，特别是一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、烟尘等。这些有毒有害气体随风
5、流动，有时可能波及相当大的区域甚至整个矿井，从而伤及井下工作人员。据统计，在矿井火灾事故中遇难者95%以上是死于烟雾中毒。,浅部煤田火区的高温使地表变成寸草不生的塌陷区，土地荒漠化；此外，火区燃烧生成的酸碱化合物对地表水和地下水造成污染。,返回,第一部分 矿井火灾基础,内因火灾的机理,煤自燃发展过程示意图,煤的氧化自燃过程,潜伏期,自热期,自燃期,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。,第一部分 矿井火灾基础,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
6、以下三个条件：煤炭具有自燃的倾向性，并呈破碎状态堆积存在；连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展；煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时散失。,返回,第一部分 矿井火灾基础,气体分析法,利用气象色谱仪和红外线气体分析仪等仪器分析和检测指标气体的方法。目前，我国常用的指标气体有CO,C2H4，C2H2，C3H8，C2H6等，预报指标有CO和C2H4的绝对量，火灾系数，链烷比。,第一部分 矿井火灾基础,煤炭自然发火的初期预兆,初期预兆,巷道内出现雾气、水珠,有焦油味,巷道发热气温升高,人有疲劳感,视力感觉：可见雾气 和“挂汗”。气味感觉：出现煤油、汽油、松节油或焦油气味。温度感觉：灾区的煤、岩、气
7、、水温明显升高。疲劳感觉：人体不适。头痛、闷热、疲乏、四肢无力等。,返回,第二部分 井下发火与通风的关系,第二部分 井下发火与通风的关系,第二部分 井下发火与通风的关系,1,2,3,下一节,1.煤炭自燃火灾的多发地点及影响因素2.采空区漏风与煤炭自燃3.联络巷煤炭自燃,第二部分 井下发火与通风的关系,自燃火源主要分布在有碎煤堆积和漏风同时存在、时间大于自然发火期的地方。根据统计分析，矿井自燃火源主要分布在采空区两道两线（进风道、回风道、开采线、停采线）、煤柱、巷道顶煤和断层附近、巷道冒高处。,矿井自燃火灾多发地点,第二部分 井下发火与通风的关系,第二部分 井下发火与通风的关系,影响煤自燃发火期
8、的因素,煤自燃倾向性,影响煤自燃倾向性条件煤的变质程度煤的孔隙率和脆性煤岩成分煤的水分煤中硫和其他矿物质煤中的瓦斯含量,煤层赋存条件,影响煤层赋存条件的因素煤层厚度与倾角；地质构造；煤层埋藏深度；围岩的性质。,开拓开采系统,矿井通风条件,采空区的管理,影响开拓开采系统的因素 开拓系统越复杂、漏风越大，越易自燃；煤体裂隙越多，漏风越大，煤层自燃发火越频繁。采空区隔离越好，煤炭回收率越高、采空区漏风越少，越不易自燃。,矿井通风条件 煤炭氧化生成的热量及其聚积与风速大小有直接关系。当漏风大于1.2,m3/min.m2或小于0.06m3/min.m2时不会自燃，最危险风量为0.40.8m3/min.m
9、2,采空区的管理 全部垮落法顶板管理工作面采空区，按煤的自燃情况分为三个带：冷却带（不自燃带），氧化带（自燃带），窒息带（惰化带）。,煤的自燃倾向性随煤的变质程度的增加而降低，褐煤的燃点最低，气煤、长焰煤次于褐煤，但高于无烟煤，无烟煤的发火性最低。镜煤、亮煤的灰分低，易破碎，有利于煤炭自然发火。因此，含丝煤多的煤，易自燃，含暗煤多的煤，不易自燃。（根据其岩石结构不同分类，可以分为烛煤、丝炭、暗煤、亮煤和镜煤。含有95%以上镜质体的为镜煤，煤表面光亮，结构坚实，含有镜质体和亮质体的为亮煤，含粗粒体的为暗煤，含丝质体的为丝炭，由许多小孢子形成的微粒体组成的为烛煤。）,煤中黄铁矿（二硫化铁）的存在，
10、对煤炭自燃有加速作用，煤的硫分越高，越易自燃。水分越低，越易自燃；孔隙率越高，越易自燃；脆性越大，越易自燃；,第二部分 井下发火与通风的关系,冷却带:位于工作面后方约15m处，为人员工作区域，风速高散热好，所以不会发生自燃；氧化带:由冷却带向采空区内延伸约2560m的空间。风流呈层流流动，浮煤氧化生热积聚，温度上升，可导致自燃；,冷却带,氧化带,窒息带：在60m以远，冒落岩块逐渐压实，漏风基本消失。,窒息带,返回,第二部分 井下发火与通风的关系,采空区漏风,（1）高温点靠近窒息带时，则可降低漏风压差的方法，减小漏风带宽度，使窒息带覆盖高温点。其措施有：在工作面进风或回风中安设调节风窗，或稍稍启
11、开与工作面并联风路中的风门。在工作面下端设风障或挂风帘。这种方法对于减少采空区的瓦斯涌出也是有利的。,第二部分 井下发火与通风的关系,在工作面下端挂设风帘，或者用袋子装黄土或沙子磊实后，三带分布如图。,（2）高温点靠近冷却带时，减小风量不能使其被窒息带覆盖时，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，并加快工作面的推进速度，使窒息带快速覆盖高温点。（3）若高温点位置难判断时，可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。,返回,第二部分 井下发火与通风的关系,联络巷煤炭自燃,2条平行巷道，设立联络巷，其中：一条为进风，一条为回风2条巷道都为进风巷道,
12、30m,风门,风门,漏风线路,1,2,3,T,CO传感器,返回,第三部分 井下灭火与通风的关系,第三部分 井下灭火与通风的关系,第三部分 井下灭火与通风的关系,1,2,3,下一节,1.直接灭火风流紊乱2.隔绝灭火易爆炸3.灭火时的风流控制,第三部分 井下灭火与通风的关系,火,火风压,全风压,原因：火风压小于全风压，巷道风量减小，火风压大于全风压，出现风流逆转判断：握一把粉尘，然后扬了，观察飘动方向,风流逆转,第三部分 井下灭火与通风的关系,在火源上风头，巷道一断面内，既有风流沿着底板以原有的风向向火源流动，同时又有烟流因热上浮沿着顶板逆风回退，形成在外观上看来似乎是烟流在回旋、滚动。,火烟温度
13、越高，流动速度越慢，发生滚退的机率与范围越大。火烟滚退，多是主干风流逆退与旁侧风流逆转即将发生的前兆,火烟滚退示意图,第三部分 井下灭火与通风的关系,烟流滚退，是一种特殊的风流紊乱现象，其发生不仅可能破坏支架、岩石和煤层，引起巷道垮塌和片帮，甚至可能对上风侧人员构成直接威胁，在我国火灾中就曾出现多起因烟流滚退致人伤亡的事故。,第三部分 井下灭火与通风的关系,防止烟流滚退的措施,增加排放烟流的速度（减小排烟段的风阻或直接排入总回）增加进风的风速火源上风侧，巷道下半部构造挡风墙，引导风流向上流动,返回,第三部分 井下灭火与通风的关系,第245条 封闭火区灭火时，应尽量缩小封闭范围，并必须指定专人检
14、查瓦斯、氧气、一氧化碳、煤尘以及其他有害气体和风向、风量的变化，还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。,第276条 封闭火区时，应合理确定封闭范围，必须指定专人检查甲烷、氧气、一氧化碳、煤尘以及其他有害气体浓度和风向、风量的变化，并采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。,旧规程,新规程,第三部分 井下灭火与通风的关系,修改原因 由“尽量缩小”变为“合理确定”，是吸取了吉林八宝煤矿“3.29、4.1”事故教训，为封闭火区提出更高要求。合理确定进与回的封闭位置，符合密闭的原则，即“密、小、少、快”四字，即密闭严密性好，范围相对小，密闭数量少，施工速度快，做到施工安全，撤退迅速，同
15、时保证施工的安全性和封闭的可靠性，才是合理的。,第三部分 井下灭火与通风的关系,封闭范围,偏大,偏小,冻结大量资源影响生产,增加漏风量和漏风率,积聚瓦斯多爆炸威力大,空间大氧气多灭火慢,瓦斯浓度提高快，氧气充足，出现人员未撤离而爆炸,空气少灭火快,因此，要合理确定封闭范围,由于空间相对较小，瓦斯积聚，浓度提高相对较快，可能出现封闭未完成或刚完成，人员未撤离到安全地点而爆炸，据统计，（英）124h内，（美）46h内，是爆炸几率最高的时间段。,第三部分 井下灭火与通风的关系,火区内瓦斯爆炸性变化趋势分析,瓦斯变化曲线,氧气变化曲线,第三部分 井下灭火与通风的关系,0t3，氧气浓度满足爆炸条件t1t
16、2，瓦斯浓度满足爆炸条件,瓦斯变化曲线,氧气变化曲线,第三部分 井下灭火与通风的关系,封闭火区时结合注惰气等措施，不仅有助于灭火，而且有助于避免形成爆炸条件使氧气曲线变陡，CH4曲线变缓，两危险时间段不重叠。氧气相对密度1.1，瓦斯相对密度0.55，封闭的火区漏风氧气易与火区大气混合，较难与火区内瓦斯层混合。应注意火区内瓦斯分布的不均匀性，局部积聚瓦斯层，流经火源，易发生爆炸。,第三部分 井下灭火与通风的关系,封闭位置,火源封闭位置错误，出现火烟循环，瓦斯易涌出，易发生爆炸,火,火,密闭墙所在巷道形成盲巷，影响检查人员；要求密闭至新鲜风流5到8米,盲巷区,第三部分 井下灭火与通风的关系,封闭顺
17、序,先进后回,同时封闭,先回后进,优点：火区下风侧烟减小，回风侧密闭易构筑缺点：出现抽吸瓦斯的现象，加快瓦斯积聚而爆炸。,优点：切断风流迅速，且切断前风流正常，瓦斯不易积聚。缺点：密闭构筑，进易回难，同时密闭存在困难。,威胁回风侧密闭作业人员的生命与安全，不采用。密闭完成，产生烟流滚退。,返回,第三部分 井下灭火与通风的关系,矿井发火时风流控制的基本要求保护灾区和受威胁区的人员迅速撤离，必要时进行反风控制烟流蔓延，产生再生火源和人员伤亡，防止灾害扩大控制火源附近瓦斯达到爆炸浓度为自救互救创造条件,第三部分 井下灭火与通风的关系,火区或采空区风流控制增加采空区或火区的并联风路；或减少火区的并联分
18、支的风阻或风量增加漏风线路上的风阻，在非漏风流经的线路上减阻漏风的源和汇位于进回风井附近，要降低主扇负压降低漏风源的压能，增加漏风汇的压能。,第三部分 井下灭火与通风的关系,密闭墙,采空区,总回风,回风顺槽,进风顺槽,调节风窗,集运巷,并联风路减阻,漏风路线增阻,采空区煤炭自燃灭火,返回,第四部分 矿井火灾的防治,第四部分 矿井火灾的防治,第四部分 矿井火灾的防治,1,2,3,思考,4,1.加强井下漏风的管理2.合理的通风设计3.开拓开采措施4.外因火灾的预防,第四部分 矿井火灾的防治,加强井下漏风的管理,堵漏措施:沿空巷道挂帘布；利用飞灰充填带隔绝采空区；利用水砂充填带隔绝采空区；喷涂空气泡
19、沫防止漏风；凝胶堵塞漏风等。调压减漏：通过调节风机实现增压、减压，利用风窗等通风构筑物增阻，减阻，减少漏风位置的压差，减少漏风。,返回,第四部分 矿井火灾的防治,合理通风设计防治措施,采煤工作面尽可能采用U型通风；采区采用独立通风；合理的通风构筑物的类型和位置；合理的风量和风速要求；完善的标志气体监测系统和火灾预警系统；其他,返回,第四部分 矿井火灾的防治,开拓开采技术防治措施,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：提高回采率，减少丢煤，即减少或消除自燃的物质基础；限制或阻止空气流入和渗透至疏松煤体，消除自燃的供氧条件；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
20、限制在自然发火期以内。,第四部分 矿井火灾的防治,为满足上述要求，通常应采取以下技术措施：,（1）合理确定开拓方式尽可能采用岩石巷道；分层巷道垂直重叠布置；分采分掘布置区段巷道。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。,第四部分 矿井火灾的防治,（2）选择合理的采煤方法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。在合理的采煤方法中也应包括合理的顶板管理方法；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；,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
21、两工作面之间的错距，防止上、下采空区之间连通；选择合理的开采顺序。,返回,第四部分 矿井火灾的防治,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。,外因火灾的防治,第四部分 矿井火灾的防治,防止失控的高温热源产生和存在；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；防止产生机电火灾；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、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统；防止摩擦引燃瓦斯。防止高温热源和火花与可燃物相互作用。,防止火灾产生,第四部分 矿井火灾的防治,在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。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。主要通风机必须具有反风系统或设备，并保持其状态良好。,防止火灾蔓延,返回,思考题,采空区,断面变窄,断面变窄,谢谢大家！,陕西铜川工业技师学院,安全培训中心,
