煤矿火灾防治讲义概述文档格式.docx

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◆扩散燃烧（气体可燃物燃烧）

★可燃气体从管道孔口或巷道流出，在与空

气的交界面燃烧。

◆分解燃烧（固体和部分液体燃料燃烧）

★可燃物遇热分解－其产物氧化反应－火焰燃烧

★矿井火灾时期，着火带中燃烧带燃烧。

◆表面燃烧（固体燃料燃烧的后期）

◆固体燃料热分解后，剩余的焦炭与空气的接触表面燃烧。

◆固体燃料呈红热表面，但没有火焰。

◆矿井火灾时期，着火带中的焦化带燃烧。

◆预混燃烧（气体可燃物燃烧）

◆可燃气体与空气预先充分混合的燃烧。

燃烧在混合气体分布空间快速蔓延，在一定条件下会转变为爆炸。

◆矿井火灾引起的爆炸事故往往由预混燃烧引起。

◆有时因分解燃烧生成大量富余可燃挥发性气体，与空气混合形成预混气体，在一定条件下点燃而发生预混燃烧。

◆在上述四燃烧形式中，预混燃烧范围最大。

2.火灾的特点及治理难点

*燃烧源高温

*高温有毒烟流（中毒、爆炸）

*风流紊乱、逆转加剧上述危害

◆发展迅猛—比内因火灾更迅速的预警、救灾

◆持续时间长—较纯爆炸、突出等更危险

◆长期、大范围风流紊乱—控风技术应用有效、但难度大

◆技术推广的难点—外因火灾几率小，控风设施日常维修、购置费用大

3.矿井外因火灾燃烧特性

*高温（1000℃）、大量高温气体流向下风侧

*形成再生火源（跳蛙现象）

*产生爆炸隐患

*引起风流紊乱（逆转、形成爆炸预混气体）

4.矿井火灾预警

4.1矿井火灾燃烧生成产物

◆富氧燃烧

◆富燃料燃烧

*火风压--节流作用和上浮作用（定义）

*低、微风的火源--烟流逆向蔓延

*火源的顺风蔓延：

井下风速下，火源蔓延速度与风速成正比

5.火灾风流紊乱现象

◆风流逆转

◆浮力＋节流>

机械风压，巷道全断面风流反向

◆风流逆退

◆浮力＋节流→巷道纵横断面温度和压力差。

新风顺风向从巷底流入，热烟流沿巷顶流出。

⏹风流滚退

◆由节流、温度和压力差引起

浮力作用方向朝上；

节流作用与风流流向相反，一般情况下，节流作用比浮力作用小得多。

上山火灾—风流逆转后风向一般不变

下山中小火灾—风流逆转后风向变化频繁

火势大的下山火灾—风流逆转后风向较稳定

下山火灾实例—联絡巷对风流逆转的影响

6.直接灭火的实用技术

◆防止烟流滚退的最小风速

6.2防止烟流滚退

◆风帘遮挡巷道下半部—提高风速

◆巷道左右侧同时喷水

◆反光镜的应用

◆自关风门

6.3火源下风侧洒水的控风保护

◆注意打开联络巷和设置风幛的顺序（例1）

◆联络巷处于危险漏风状态（例2）

◆顶板垮塌的影响（例3）

⏹倾斜上山着火（例4：

倾角5.7）

◆倾斜下山着火（例5：

倾角5.7）

◆直接灭火人员的撤退路线保护

◆难以保证灭火人员安全的危险情况

◆烟流泄漏现象

（图中显示3条平行巷由上至下，胶带机巷、轨道巷和进风巷）

◆烟流泄漏的控风

⏹直接灭火期间的气体监测，

◆分析爆炸的可能性

⏹气体监测

◆火源下风侧监测

检查风流是否稳定；

压力脉动产生因素

火势增强

气体局部小爆炸

检查氧气浓度

氧气浓度太低，便携

式电子检测仪表误差

大，氧气浓度需大于

17％。

◆上风侧气体监测（特别是着火巷与其相邻平行巷风向相反时更应注意。

⏹注意直接灭火的退路

⏹直接灭火时的下风侧烟流组分监测

◆注意风流稳定性，是否有压力脉动

◆注意O2、CO、CH4的变化趋势

★持续增加：

灭火效果不佳，预示爆炸可能发生

★注意O2〈12%时，电子检测仪表易出错

★浓度差值法—排除环境因素影响CO200ppm↑220ppm220-200=20↓↓150+50150+7070-50=20

★浓度比值法—减少风量因素影响。

★CO200ppm↑风量增10倍20ppmΔO210%风量增10倍1%

用水直接灭火

◆水流方向

◆水与风流应在同一方向流动。

◆避免巷道垮塌破坏水管或高温破坏橡胶垫圈，引起漏水。

◆管路系统

◆供水管道应由进风井进入，消防栓接头盖应用塑料。

◆应采用能清楚显示开关状况的阀门。

◆供水量应充足

高倍泡沫灭火

◆适宜于距采煤工作面或未封闭采空区较远的巷道着火。

◆不适宜于倾角大于11.3°

下山或大于5.7°

上山火灾。

不适用于熄灭煤体深部火灾和巷道死头。

◆进入成泡机的风流不含烟流或是只含少量烟流，因烟流妨碍泡沫形成。

◆发泡作业一旦开始，不能间歇作业

◆若必须暂停发泡作业，应停止供水，并保持通风机运行，稀释并带走可燃气体。

◆如何判断泡沫流动走向和灭火效果

应注意分析泡沫旁路而不能流入着火带

泡沫是否有足够含水量

故须监测分析回风巷及泡沫灭火机附近大气状况。

◆泡沫栓前进的两个信号

★泡沫机隔墙两端压差逐渐增高。

★回风巷可燃气体浓度增加。

◆泡沫栓旁侧流失或过着火带

★压差停止增高。

★可燃气体浓度停止增高。

◆如何判断泡沫栓旁侧流失或过着火带呢？

◆若泡沫栓过着火带呢

★泡沫栓暂停延长，压差稳定一段时间后，又继续增加，

★若泡沫含水充足，回风巷水蒸气和湿度增加。

◆否则，泡沫栓旁路，从旁侧巷道流失。

◆若回风巷可燃物浓度增加一段时间又开始降低

说明火势得到抑制。

◆高倍泡沫灭火的缺点：

◆泡沫栓难以充填整个巷道断面，巷道顶部火灾不易扑灭。

◆泡沫栓难以通过垮塌严重区域。

◆泡沫栓阻塞进风，在打了隔墙情况下，可能形成富燃料燃烧。

◆或瓦斯积聚，并被推向着火带。

◆在火源上风侧瓦斯浓度大或有旁侧巷道进风时，必须考虑瓦斯爆炸的危险。

◆下山火灾注泡沫，因火风压上浮作用，可能阻止泡沫下流。

7.火区状态分析

7.1火区内瓦斯爆炸性变化趋势分析（注惰气等防治措施的效果）

⏹结论

◆1.注惰气、阻漏风等措施，不仅有助于灭火，而且有助于避免形成爆炸性大气—使O2曲线变陡，CH4曲线变缓，两危险时间段不重叠。

◆2.火区漏风—矛盾影响

利—冲淡瓦斯、延缓瓦斯浓度增加，瓦斯曲线变缓。

弊—渗入空气，延缓氧浓度下降，氧气曲线变缓

利弊分析：

O2相对密度1.1，CH4相对密度0.55

漏风易与火区大气混合，较难与火区内瓦斯层混合。

所以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。

◆3.在火区内存在多个火源点情况下，局部积聚瓦斯层流经火源概率增大，更易发生爆炸。

◆4.为什么近年来，封闭火区易发生瓦斯爆炸？

①开采强度增加，瓦斯涌出量增大，瓦斯曲线变陡，其危险区易落在O2危险区内，而易形成爆炸性大气。

②沿空留巷及放顶煤开采等采煤方法，使漏风增加，氧气曲线变缓，增加O2危险范围。

7.2确定所取气样是否可靠？

◆特里克特比率

★Tr〉1.6，气样不可靠

★燃烧类型判别

•Tr<

0.4无燃烧或已熄灭

•0.4<

Tr<

0.5甲烷燃烧

•0.5<

1.0煤、油类、胶带、塑料等

•0.9<

1.6木材

★爆炸类别判断

•Tr＝0.5左右，瓦斯爆炸

•Tr＝0.87，煤尘爆炸

•Tr＝0.5～0.87，瓦斯与煤尘爆炸

7.3爆炸三角形计算法

◆Y（轴值）＝CH4（%）＋0.4＊CO（%）＋1.25H2（%）

◆（以CH4为基准的等效可燃气体总体积浓度）

◆X（轴值）＝富余N2（%）＋1.5CO2（%）

◆（以富余N2为基准的等效惰性气体总体积浓度）

◆富余N2（%）＝N2（%）—O2（%）＊（79.04/20.93）

◆应用实例：

一井下气体试样：

CH48%，CO5%，H23%，O26%和N268%，CO210%，

◆PT=8%＋5%＋3%＝16%，

◆确定混合气体组分点

◆Y（轴值）＝8＋0.4＊5＋1.25＊3＝13.75（%）

◆X（轴值）＝45.3＋1.5＊10=60.3（%）

◆根据R=8%/16%=0.5,在图中确定爆炸三角形

◆根据（X、Y）值确定混合气体组分点。

◆看是否在爆炸三角形外，若是无爆炸性。

◆简便算法：

用最小助燃氧浓度确定爆炸性

◆最小助燃氧浓度，MO2=5.0＋7R

◆本例MO2=5.0＋7＊0.5=8.5%〉6%

◆所以无爆炸性。

◆注意，若混合气体O2浓度〉MO2.应作上述计算。

火区启封的规定：

《安全规程》230条“方可认为”；

《执行说明》“方可认定”

7.6如何正确分析火区状态：

◆煤类火灾气体产生顺序：

CO→H2→C2H4（乙烯）→C3H6（丙烯）→C2H2（乙炔）

◆火区状态的逻辑分析法:

排除非火灾因素影响

◆量化分析前提—气样中各气体的变化速率（气体百分比浓度）—即下图曲线斜率：

式中：

x’、x”—分析期间时间初、末值

r’、r”—对应于时间x’、x”的气体百分浓度

◆实例：

某矿井封闭火区，經调查，火区内无大量木材，水体水量和PH值不清

◆由上式和上图得

★RN2＝-0.0004Rco2＝0.0003

★Ro2＝-0.008Rco＝-0.001

★RCH4＝0.003RH2＝-0.008

◆火区状态分析

★判断是否存在综合影响因素

★判断准则1：

（推理法）CH4涌入稀释气体，N2%↓

★判断准则2：

（反证法）

•若无燃烧，无O2吸附，CH4稀释应使RO2＝RN2

•本例：

RO2＝-0.008是RN2＝-0.0004的20倍

•所以：

存在燃烧或O2吸收（吸附）

★判断准则3：

•若火灾熄灭，或缓慢氧化反应停止，则因CH4稀释，使RCO2＝RCO＝RO2＝RN2，且RCH4↑，其余气体R↓。

本例：

RCH4＝0.003↑，但RCO2=0.0003↑，RCO=-0.001↓，RO2=-0.008↓，RN2=-0.0004↓

存在燃烧或缓慢氧化反应。

下面进一步分析确定哪一种原因。

①以RCO2值分析。

RCO2=0.0003>

RCO，RH2（为负值）

◆判断来源：

★A.酸性水与碳酸盐反应：

情况不清，无法判断.

★B.若吸附作用影响：

•CO2比CO更易吸附，RCO2比RCO负值更大。

•但本例RC