项目一 矿井火灾概述.docx
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项目一矿井火灾概述
项目一矿井火灾概述
一、项目教学介绍（1个学时）
二、任务引入及讲解（多媒体课件，5个学时）
知识点
◆矿井火灾的概念
◆矿井火灾的危害
◆矿井火灾的各种分类方法
◆各类火灾的特征
技能点
◆熟悉矿井火灾的概念
◆能说出矿井火灾的危害
◆熟悉矿井火灾的各种分类方法
◆掌握各类火灾的特征
三、相关知识
任务一矿井火灾的概念及危害
一、矿井火灾概念
（一）燃烧
1、燃烧的特征
燃烧：
可燃物和氧化剂在空间发生激烈化学反应的过程。
化学上所说的燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟现象。
燃烧反应的三个特征：
放热、发光和生成新物质。
2、燃烧的三个条件：
燃烧必须同时满足三个条件：
燃料（可燃物）、助燃物（氧化剂）和热源，通常称为燃烧三要素。
1）燃料（可燃物）
凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起剧烈反应的物质都称为可燃物质。
如木材、纸张、棉花、布匹、草类、酒精、煤炭等。
2）助燃物（氧化剂）
凡能够帮助和支持燃烧的物质都叫做助燃物质。
如空气、氧气、氯气以及氯化钾、高锰酸钾等氧化剂。
3）热源
凡能够引起可燃物质燃烧的热能源都叫做点火源。
如明火、电焊的火花、烟囱冒出的火星、电火花、化学反应热、高热物体等。
3、燃烧的形式
矿井火灾中可燃物可分为固态（如煤、木材、橡胶、合成高分子化合物等）、
气态（如瓦斯、热解产生的各种挥发性气体、一氧化碳等）、液态（如燃油、润滑油等）三大类。
他们在井下火灾中的燃烧形式有以下几种：
1）扩散燃烧
扩散燃烧也成气体燃料燃烧。
如气割、液化气炉中的燃烧都属于扩散燃烧。
2）分解燃烧
分解燃烧出现于固体和部分液体燃料的燃烧中。
如木材、煤炭、橡胶、合成高分子化合物等固体燃料，柴油、煤油、润滑油等高沸点油脂类流体以及蜡、沥青等固体烃类物质的燃烧。
矿井火灾时期，着火带中的燃烧带燃烧即属于这一类型。
3）表面燃烧
表面燃烧发生于固体燃料燃烧的后期。
在矿井火灾中，着火带中的焦化带燃烧就属于这一类型。
4）预混燃烧
可燃气体与空气预先充分混合的燃烧成为预混燃烧。
预混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。
4、富氧燃烧和富燃料燃烧
1）富氧燃烧
富氧燃烧具有与地面火灾相似的燃烧和蔓延机理，也成为非受限燃烧。
特点：
燃烧后缘范围小，或是强度小，蔓延速度较低，耗氧量少，氧的剩余量大。
2）富燃料燃烧
在地面火灾中，由于此类火灾仅发生在一些空间受限制或通道断面较小、供氧受限的情况下，故也称为受限火灾。
基于其下风侧烟气氧浓度接近于零的特征，一般称之为富燃料类火灾或贫氧类火灾。
特点：
“跳蛙”现象，即多个间断火源点就像青蛙跳跃落脚点一样。
（二）矿井火灾
火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的伤害。
矿井火灾是指发生在煤矿井下或地面井口附近，威胁到矿井安全生产，造成损失的非控制燃烧。
如地面井口房、通风机房失火或井下皮带着火、煤炭自燃等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。
二、矿井火灾危害
1、产生大量的高温烟流，造成人员伤亡
2、引起瓦斯、煤尘爆炸，使灾情扩大。
3、引起矿井风流状态紊乱
风流逆转、烟流逆退、烟流滚退。
逆转是以同种流体单向流动为主，逆退是不同流体（烟流与新鲜风流）异向流动。
滚退是在同一断面上既有新风和烟流的异向流动，又有烟流翻卷引起的同种流体异向流动。
滚退是逆退和逆转发生的先兆。
4、破坏矿井正常生产秩序。
任务二矿井火灾分类及其特征
一、按引火源分类
1、外因火灾
外因火灾是外部高温热源（如放炮、烧焊、电路短路、明火等）引起可燃物质燃烧造成的火灾。
外因火灾多数发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和有机电设备的巷道等地点。
特点：
火源明显、发生突然、来势凶猛等。
2、内因火灾
内因火灾是煤炭或其他可燃物在一定的条件和环境下，本身发生物理化学变化，产生并聚集热量导致着火而形成的火灾，也称自然发火。
内因火灾大多发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒处以及浮煤堆积的地点。
特点：
发生和发展缓慢、需经历一段时间、有预兆，火源比较隐蔽。
二、按发火地点分类
矿井火灾按发火地点分为井上火灾和井下火灾。
井上火灾是指发生在矿井工业场地内的厂房、仓库、储煤场、矸石场、坑木厂等处的火灾。
特点：
征兆明显、易于发现、空气供应充分、燃烧完全、有毒气体产生量小、空间宽阔、烟雾易于扩散、灭火工作回旋余地大、易扑灭。
井下火灾是指发生在煤矿井下或发生在地面但能波及井下的火灾。
如皮带着火、煤炭自燃等。
特点：
发生发展过程比较缓慢，大多数火灾发生在隐蔽的地方，一般情况下不易发现。
三、按可燃物的性质分类
A类火灾：
指含碳固体可燃物，如木材、棉、毛、麻、纸张等物质的火灾。
B类火灾：
指甲、乙、丙类液体，如汽油、柴油、甲醇、乙醚、丙酮等物质的火灾。
C类火灾：
可燃气体，如煤气、天然气、甲烷、丙烷、乙炔、氢气等物质的火灾。
D类火灾：
指可燃金属，如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝合金等物质的火灾。
E类火灾：
指带电物质和精密仪器物质的火灾。
四、其他分类
（1）根据井下发火位置不同分为：
井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾和硐室火灾等。
（2）根据燃烧物不同可分为：
机电设备（皮带、电缆、变压器，开关、风筒等）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火灾等。
（3）根据发火性质不同可分为：
原生（初生）火灾和次生（再生）火灾。
原生火灾即开始形成的火灾；而次生火灾是由原生火灾引起的火灾。
（4）按火源下风侧氧气浓度大小分为富氧燃烧和富燃料燃烧。
（5）根据发火地点不同、火灾对通风系统的影响以及与此相关的灭火救灾难易程度，矿井火灾又分为上行风流火灾、下行风流火灾和进风流火灾。
上行风流火灾：
发生在自井巷标高最低点向最高点流动的风流中的火灾。
下行风流火灾：
发生在自井巷标高最高点向最低点流动的风流中的火灾。
进风流火灾：
发生在矿井进风巷或采区进风巷道内的火灾。
项目二煤炭自然发火
任务一煤炭自然发火的条件及过程
知识点
◆煤炭自燃的条件
◆煤炭自燃的过程
◆煤炭自燃的影响因素
技能点
◆熟悉煤炭自然的条件
◆理解煤炭自燃的过程
◆了解煤炭自燃的影响因素
相关知识
煤炭自然发火与外因火灾相比，具有发生发展缓慢并有规律的演变过程，可在它形成的初期发现。
一、煤炭自燃的条件
实践证明，煤炭自燃必须具备以下四个条件：
（1）煤具有自燃倾向性并呈破碎堆积状态存在；
（2）适当的通风供氧；
（3）良好的蓄热环境；
（4）维持煤的氧化过程不断发展的时间。
上述四个条件缺一不可。
说明：
（1）煤的自然倾向性取决于煤的物理化学性质，它表示煤与氧相互作用的能力。
（2）当空气中氧含量低于10%是具有窒息性；当空气中氧含量低于15%时，可以预防自然发火。
（3）空气流动速度的大小是氧化热量能否积聚的重要条件。
煤炭自燃都是在风速比较适中的情况下发生的。
（4）维持煤的氧化过程不断发展的时间应大于煤的自然发火期。
煤炭自燃经常发生的地点：
有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的采空区（特别是采空区内的联络眼附近和停采线处）；巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱；巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。
二、煤炭自燃的过程
1、煤的自燃学说
黄铁矿作用学说，细菌作用学说，酚基作用学说，自由基作用学说
煤氧复合作用学说。
2、煤的自燃过程
按照煤氧化复合作用学说，煤的自燃发展过程一般分为三个阶段，即潜伏阶段、自热阶段和自燃阶段。
1）潜伏期
自煤层被开采、接触空气起至眉纹开始升高位置的时间去见成为潜伏期。
潜伏期的长短取决于煤的分子结构、物化性质、煤的变质程度和外部条件。
煤的破碎和堆积状态、散热和通风供氧条件等，对潜伏期的长短也有一定影响。
特征：
煤的表面生成不稳定的氧化物（OH、COOH等），氧化放出的热量很少，能及时放散，煤温和巷道空气气温不变，但煤的比重略有增加，煤被活化（化学性增加），煤的着火温度降低。
2）自热期（又称自热阶段）
自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。
特点：
◆氧化放热较大，煤温及其环境温度升高；
◆产生CO、CO2和碳氢类CmHn气体产物，并散发出煤油味和其他芳香气味；
◆有水蒸气生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓“挂汗”现象；
◆微观结构发生变化。
3）自燃期
主要特征:
空气中氧含量显著减少，CO2的数量倍增，同时由于燃烧不完全和CO2受热分解，而产生更多的CO，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾，有时还出现明火，火源温度可达1000℃以上。
煤炭自燃的实质是其自身氧化速度加速的过程，其氧化速度之快，以致产生的热量来不及向外界放散，而导致了自燃。
三、影响煤炭自燃的因素
（一）煤的自然倾向性
煤的自然倾向性是指煤自燃的难易程度，它主要受以下因素影响：
◆煤的变质程度
◆煤岩成份
◆煤的含硫量
◆煤中的水份
◆煤的孔隙率和脆性
◆煤层瓦斯含量
（二）煤层地质赋存条件
影响煤层自然发火的地质因素主要有:
煤层的厚度、倾角、节理、裂隙、顶板性质以及地质构造（如断层、褶皱、岩浆岩侵入）等。
（三）开拓、开采条件
1、开拓方式
要求巷道系统简单，采用石门、岩石巷道开拓、少留煤柱、减少对煤体的切割，这对消除发火隐患是积极的、有利的。
2、采煤方法
采煤方法对发火的影响主要表现在回采率的高低、推进速度快慢、
回采时间的长短及顶板管理和煤层切割等方面。
（四）通风条件及通风管理
1）通风对煤自燃的影响主要表现在采空区、煤柱、煤壁裂隙的漏风。
2）通风管理对煤自然发火的影响主要包括风网结构的合理性、采区风量分配、风雅的合理确定、采空区的封闭、通风控制设施位置的选定和通风设施工程质量等等。
任务二煤的自燃倾向性
知识点
◆煤自燃倾向性的鉴定方法
◆煤的自燃倾向性分类
技能点
◆了解煤自燃倾向性的鉴定方法
◆熟悉煤的自燃倾向性分类
相关知识
煤的自燃倾向性是判断煤自燃可能性的重要依据，鉴定煤的自燃倾向性对划分煤层自然发火等级，实行分级管理，采取相应的防火措施和管理措施，为监管部门提供依据具有重要意义。
也是合理的确定矿井开拓方式、采煤方法，拟定防灭火措施的重要依据。
一、煤的自燃倾向性鉴定方法
常用的方法有：
1、△T法（着火温度降低值法）：
即利用煤样的氧化燃爆温度与还原燃爆温之差，以划分煤的自燃危险性。
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