甘肃煤炭工程学校矿井安全技术教案：第三章 矿井火灾防治01.doc

第三章 矿井火灾防治 矿井火灾一旦发生，轻则影响安全生产，重则烧毁煤炭资源和物资设备，造成人员伤亡，甚至引发瓦斯、煤尘爆炸。我国是一个矿井火灾灾害较严重的国家，据2000 年全国425 对国有煤矿的不完全资料统计，共发生火灾168 次，其中内因火灾154 次，外因火灾14 次，封闭采区或工作面59 个，影响煤量3080 Mt ，冻结煤量4217 Mt ，发火率为0.318 次／Mt 。本章在介绍矿井火灾有关基本概念和发火原因的基础上，重点介绍矿井火灾防灭火技术及矿井火灾的处理。 第一节 基本概念和理论概述 凡是发生在矿井井下或地面，威胁到井下安全生产，造成损失的非控制燃烧均称为矿井火灾。如地面井口房、通风机房失火或井下输送带着火、煤炭自燃等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。 一、矿井火灾发生的基本要素 和所有的物质燃烧一样，导致矿井火灾发生的3个基本要素为：热源、可燃物和空气。 （1）热源。具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。煤的自燃、瓦斯或煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、电（气）焊以及其他明火等都可能成为引火的热源。 （2）可燃物。煤本身就是一种普遍存在的大量的可燃物。另外，坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。 （3）空气。燃烧就是剧烈的氧化现象。实验证明，在氧浓度为3％的空气环境里，燃烧不能维持；空气中的氧浓度在12％以下，瓦斯就失去爆炸性；空气中氧浓度在14％以下，蜡烛就要熄灭。 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、矿并火灾的分类 (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。 外因火灾是由于外部热源引起的火灾。煤矿常见的外部热源有电能热源、摩擦热、各种明火（如液压联轴器喷油着火、吸烟、焊接火花）等，多发生在井筒、井底车场、石门及其他有机电设备的巷道内。 内因火灾是由于煤炭等易燃物质在空气中氧化发热并积聚热量而引起的火灾。它不存在外部引燃的问题，因此，又称自燃火灾。自燃火灾多发生在采空区，特别是丢煤多而未封闭或封闭不严的采空区；巷道两侧煤柱内及煤巷掘进冒高处等。 (2）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。 (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、煤炭自燃发火 1. 煤的氧化自燃过程 煤炭自燃发火的原因，目前比较普遍的看法是煤氧复合作用学说的主要观点：即煤在常温下吸收了空气中的氧气，产生低温氧化，释放微量的热量和初级氧化产物；由于散热不良，热量聚积，温度上升，促进了低温氧化作用的进程，最终导致自燃发火。其过程如图图2-1-1所示。煤炭自燃一般要经过3个时期： （1）潜伏期。煤暴露于空气中后，由于其表面具有较强的吸附氧的能力，会在煤的表面形成氧气吸附层，煤与氧相互作用形成过氧络合物。此期间煤的氧化处于缓慢状态，生成的热量及煤温的变化都微乎其微，吸附了氧的煤重量略有增加，煤被活化，煤的着火温度降低。通常把这个阶段称为潜伏期。 （2）自热期。经过潜伏期后，被活化了的煤能更快地吸附氧气，氧化速度加快，氧化产生的热量较大，如果不能及时散发，则煤的温度逐渐升高，这就是煤的自热期。当煤的温度超过自热的临界温度T1( 60～800C）时，煤的吸氧能力会自动加速，导致煤氧化过程急剧加速，煤温上升急剧加快，开始出现煤的干馏，生成CO、C02、H2、烃类气体和芳香族碳氢化合物等可燃气体。在此阶段内使用常规的检测仪表能够测量出来，甚至于被人的感官所察觉。通常把这个阶段称为自热期。 （3）自燃。当自热期的发展使煤温上升到着火点温度Tj时，即引发煤炭自燃而进入燃烧期。此时会出现明显的着火现象（如明火，烟雾，产生CO、CO2及其它可燃气体），并会出现特殊的火灾气味（如煤油味、松节油味或煤焦油味）。着火后，火源中心的温度可达1000～1200℃。煤的着火温度因煤种不同而异，无烟煤为400℃ 左右，烟煤为320～380℃，褐煤为210～350℃ 。 如果煤温不能上升到临界温度T1 ，或上升到这一温度后由于外界条件的变化煤温又降了下来，则煤的增温过程就自行放慢而进入冷却阶段，并继续氧化至惰性的风化状态，如图2-1-1虚线所示。 在《矿井防灭火规范》中规定出现下列现象之一，即为自燃发火。① 煤因自燃出现明火、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