矿井火灾预防和处理.docx

1、矿井火灾预防和处理 教 案课程名称 矿井火灾预防与处理 任课班级 矿山救护队员取证培训班 任课教师 戚 庆 民 计划学时 24 学 时 备课时间 2009年5月 大屯煤电（集团）有限责任公司培训中心 矿井火灾预防与处理课程授课教案备课日期：2009年5月 第1页班级矿山救护队员取证培训上课日期2009年5月20、21、22课型理论课课 时24学时课题矿井火灾防治与处理目的要求使矿山救护队员了解矿井火灾的基本知识，进一步提高防灾、抗灾和自主保安能力。要求掌握处理矿井火灾等方面的知识及技术。重点发生火灾灾害事故时的抢险救灾工作及其应对措施。难点火灾事故时的抢险救灾工作及其处理和避灾措施。教法讲授法

2、教具教学环节课堂主要教学内容时间分配1、 宣布上课2了解矿井火灾3. 重点掌握内因火灾、外因火灾处理火灾的原则及控风方法以及处理各种火灾的方法4提高安全意识和对抗灾救灾的能力5复习第一节 矿井火灾一、矿井火灾的分类 二、矿井火灾的特点三、矿井火灾发生的条件 四、矿井火灾的危害第二节 矿井火灾的防治一、 内因火灾及其防治 二、外因火灾及其防治第三节火区启封与管理一、火区管理二、熄灭标志火区三、火区启封得方法与步骤 第四节 矿井火灾事故的处理一、处理矿井火灾的风流控制 二、灭火方法三、火区封闭 四、井下火灾事故的处理五、火灾气体爆炸 六、处理火灾事故的案例复习：5月20日5月21日5月22日教 案

3、 纸第 1 页第一节 矿井火灾一、矿井火灾的分类通常，把违背人们意愿而发生的非控制性燃烧，称之为火灾。发生在矿井工业广场范围内地面上的火灾称之为地面火灾。发生在井下的火灾以及发生在井口附近而威胁到井下安全，影响生产的火灾统称为井下火灾。火灾的分类方法较多，可根据可燃物的种类、引起火灾的原因、发生火灾的地点、火焰燃烧的状态等进行分类。1按可燃物的种类分类（1）A类火灾（2）B类火灾（3）C类火灾（4）D类火灾2按引起火灾的原因分类（1）外因火灾（2）内因火灾3按燃烧状态分类（1）阴燃火灾（2）明火火灾4按火源下风侧氧气浓度大小分（1）富燃料燃烧（2）富氧燃烧5根据发火性质不同分（1）原生火灾2）

4、再生火灾6井下火灾按其发火地点和对矿井通风的影响分：井下火灾按其发火地点和对矿井通风的影响可分为：上行风流火灾，下行风流火灾和进风流火灾。7其它分类方法（1）按发火地点分：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）根据燃烧物不同分：机电设备(胶带、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自燃火灾等。以上是矿井火灾的主要分类方法，了解它们对制订矿井防灭火技术措施具有重要的意义。对于第四种分类方法，我国目前还未采用，介绍它旨在为矿井火灾防治和救灾提供参考。教 案 纸第 2 页二、矿井火灾的特点三、矿井火灾发生的条件四、矿井火

5、灾的危害由于煤矿生产的特殊性，矿井火灾表现出以下特点：（1）井下空间狭小，火灾一旦发生，人员躲避及灭火工作较为困难。（2）井下火灾往往伴有大量的CO等有毒有害气体产生，并随风蔓延。受灾面积大，伤亡人员多。（3）发火地点很难接近，灭火时间长，特别是自燃火灾，面积大，隐蔽性强，氧化过程又比较缓慢，发火后长时间不易扑灭，有的火区长达几十年。（4）井下火灾不仅烧毁大量的煤炭资源和设备，同时为了灭火，往往还要留设大量的隔离煤柱封闭火区。如大同矿区各矿，因井下煤炭自燃而造成的冻结和呆滞煤量达到一千万吨。（5）在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中，火灾发生的高温和明火，容易引起爆炸事故。矿井火灾发生的原因虽是多种

6、多样，但每一场火灾的发生都必须同时具备以下三个方面的条件，这三个条件构成火灾的基本要素，归纳起来有热源、可燃物、氧气，俗称火灾三要素。1产生大量的高温烟流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（1）风流逆转（2）烟流逆退（3）烟流滚退4产生再生火源5破坏矿井正常生产秩序6造成国家财产与资源的损失较大教 案 纸第 3页第二节 矿井火灾的防治一、内因火灾及其防治（一）炭自燃理论基础1煤炭自燃机理2煤的氧化特性3自然发火与自然发火期（1）发火（2）煤层自然发火期4煤炭自燃条件及分布地点（1）煤炭自燃的必要充分条件煤炭自燃的必要条件是：、有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度一般

7、要大于0.4m；、有较好的蓄热条件；、有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保证氧化反应自动加速的前提。实验表明，氧浓度15时，煤炭氧化方可较快进行；、上述三个条件共存的时间大于煤的自然发火期。（2）煤炭自燃经常发生的地点煤炭自燃经常发生的地点有：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、跨帮处。5影响煤炭自然发火的因素1）影响煤炭自燃的内在因素（1）煤的变质程度。（2）煤的水分。（3）煤岩成分。（4）煤的含硫量。（5）煤的孔隙率和脆性。（6）煤层瓦斯含量。2）影响煤炭自燃的

8、外因条件（1）地质因素（2）开采技术因素6煤的自燃过程及其特点煤炭的自燃过程按其温度和物理化学变化特征，分为潜教 案 纸第 4页伏（或准备）、自热、自燃和熄灭四个阶段。（二）火灾预测与预报1煤层自燃倾向性的鉴定方法着火温度降低值法，也叫T法，双气路气相色谱仪吸氧鉴定法，使用的仪器为ZRJ-l型煤自燃倾向性检测仪，该法已于1987年通过部级鉴定。2煤层自然发火期的预测方法1）煤层的自然发火期估算方法2）延长煤层自然发火期的途径3火灾的预报1）利用人体生理感觉预报自然发火（1）嗅觉。（2）视觉。（3）温度感觉。（4）疲劳感觉。2）气体成分分析法：用仪器分析和检测煤在自燃和可燃物在燃烧过程中释放出的

9、烟气或其他气体产物，预报火灾。（1）一氧化碳（CO）（2）乙烯（C2H4）3）束管监测系统4）测量井下发热体温度预测自然发火（1）直接测温法（2）红外线探测火源教 案 纸第 5 页（三）矿井防火技术措施1开采技术防火措施从预防煤炭自燃的角度出发，对开拓、开采方法的要求是：煤层切割量少、煤炭回采率高、工作面推进速度快、采空区容易封闭。为满足上述要求，通常应采取下列技术措施。1）合理地进行开拓布置（1）尽可能采用岩石巷道（2）分层巷道垂直重叠布置（3）分采分掘布置区段巷道（4）推广无煤柱开采技术2）选择合理的采煤方法3）选择合理的开采顺序2预防性灌浆预防性灌浆是预防煤炭自燃火灾的传统措施，也是应用

10、最为广泛且最有成效的措施。1）预防性灌浆的作用2）浆液材料的选择3）预防性灌浆方法预防性灌浆有：采前预灌、随采随灌、采后封闭灌浆等三种。目前采用的灌浆方法主要有：（1）钻孔灌浆。（2）埋管灌浆。（3）工作面灌浆。综采工作面插管灌浆。4）灌浆管理3阻化剂防火1）阻化剂及其阻化原理（1）阻化剂在化学上，凡是能减小化学反应速度的物质皆称教 案 纸第 6 页为阻化剂。阻化剂又称阻氧剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些盐类物质。（2）阻化原理实验和应用表明，阻化剂只有与水混合成一定浓度的水溶液后才能起到抑制和防火作用。其作用机理是：增加煤在低温时的化学惰性，或提高煤氧化的活化能，形成液膜包围煤块和

11、煤的表面裂隙面；充填煤柱内部裂隙；增加煤体的蓄水能力；水分蒸发吸热降温。实质是降低煤在低温时的氧化速度，延长煤的自然发火期，利用和扩大了以水防火的作用。如果离开了水，阻化剂的阻化作用也就没有了。2）阻化剂的选择3）阻化剂防火工艺阻化剂防火工艺可分为三类：喷洒阻化剂、压注阻化剂、雾化阻化剂。4胶体材料防火（1）凝胶防火技术凝胶防火技术是通过压注系统将基料(水玻璃)和促凝剂(铵盐)两种按一定比例与水混合后，注入到煤体中凝结固化，起到堵漏和防火的目的。（2）胶体泥浆(或粉煤灰胶体)防灭火技术5惰性气体防火1）惰性气体防灭火原理惰性气体防灭火就是将不能助燃也不能燃烧的惰性气体注入已封闭的或有自燃危险的

12、瓦域，降低其氧气的浓度，从而使火区中氧含量不足而将火源熄灭，或者使采空区中氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃。教 案 纸第 7 页二、外因火灾及其防治6均压防灭火技术均压防灭火的实质是，利用风窗、风机、调压气室和连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，减少漏风，从而达到抑制遗煤自燃、惰化火区，或熄灭火源的目的。外因火灾的特点是：突然发生、来势迅猛，如果不能及时发现和控制，往往会酿成重大事故。在矿井火灾的总数中，外因火灾所占比重虽然较小(410%)，但不容忽视。据统计，国内、外有记载的重大恶性火灾事故，90%以上属于外因火灾。（一）物质燃烧的充要条件1必要条件（1）有充足的可燃物；有

13、助燃物存在，凡是能支持和帮助燃烧的物质都是助燃物。常见的助燃物是含一定氧浓度的空气；具有一定温度和能量的火源。（2）充分条件燃烧的三个必要条件同时存在，相互作用；可燃物的温度达到燃点，生成热量大于散发热量。如果把燃烧比作一个由链体组成的圆环，则三要素是组成圆环的三个链体教 案 纸第 8 页第三节火区启封与管理一、火区管理（二）外因火灾的预防1我国的消防方针中华人民共和国消防条例规定，消防工作实行“预防为主，消防结合”的方针。（三）外因火灾预测矿井外因火灾预测的任务是，通过井巷中的可燃物和潜在火源分布调查，确定可能产生外因火灾的空间位置，及其危险性等级。准确的预测，可以使外因火灾的预防更具有针对

14、性，灭火准备更充分。外因火灾预测可遵循如下程序；调查井下可能出现火源（包括潜在火源）的类型及其分布；调查井下可燃物的类型及其分布；划分发火危险区（井下可燃物和火源（包括潜在火源）同时存在的地区视为危险区）。（四）预防外因火灾的技术措施如前所述，预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生；二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。火区封闭后，应加强管理，促使火灾及早熄灭，同时需经常观测火区情况，以判断火是否熄灭。具体做法是：1建立火区卡片。2井下所有永久性防火墙都要编号管理。3加强检查工作。4检查内容和方法（1）检查防火墙上测压计数值的变化，分析封闭区内空气压力变化情况；（2）从回风侧防火

15、墙上的观测孔内取气样进行气教 案 纸第 9 页二、熄灭标志火区三、火区启封得方法与步骤体分析，并用温度计测温，观察封闭区内的火情变化；（3）检查密闭有无裂缝，有无漏风现象。鉴定火区内的火灾是否熄灭主要根据以下条件：(1)火区的空气中不含有一氧化碳，或封闭期内一氧化碳浓度逐渐下降，并稳定在0.00l%以下。(2)火区内空气中的氧浓度降低到5。(3)火区内的空气温度、煤和岩石温度稳步下降至+30以下，或不超过正常温度的+10。(4)火区流出水的温度，已降低到+25以下，或不超正常温度的+5。上述标志如果在一个月内始终保持稳定，或继续下降，则说明火灾已经熄灭。1火区启封准备与注意事项（1）启封已熄灭

16、的火区，必须事先制订专门措施，报矿长批准。（2）在启封之前，应先准备把火区的回风直接引入回风巷，火区回风所通过的巷道内不许有人工作或停留。（3）在瓦斯矿井中，在与火区相连的巷道内，应仔细地撒布岩粉或其它措施。在火区回风侧的巷道尤其应当注意。（4）为避免由于偶然的电弧或电火花引起火灾瓦斯的爆炸，在启封火区恢复通风前，应切断启封防火墙附近的供电线路，尤其应注意火区回风侧的切断电源工作。（5）启封火区和火区初期通风等工作，都要由矿山救护队负责进行。2启封火区方法与步骤教 案 纸第 10 页1）通风启封火区法通风启封火区法是一种最迅速、最方便、最安全也最经济的方法。2）锁风启封火区法锁风启封火区法适用

17、于火区范围大，难以确认火源是否完全熄灭，或适用于高瓦斯涌出的火区防止瓦斯爆炸等情况。锁风法启封火区就是沿着原封闭区内的巷道，由外向里、向火源逐段移动密闭位置，逐渐缩小火区范围而最后在封闭状况下进入着火带，实现火区全部启封的方法。（1）锁风密闭的位置。（2）锁风法可能存在的危险。（3）锁风法操作步骤在距锁风密闭最近的新鲜风流流过的位置设立基地、以便作为地面指挥中心和锁风作业人员联系的桥梁。建立临时密闭，留有一扇便于进出的风门，留有56m的空间便于材料贮备和人员作业。救护队员进入临时密闭，关上风门。在原防火墙打开便于人员通行的一个缺口，并悬挂风帘盖住缺口，形成锁风室。清理防火墙拆除材料，以方便人员

18、通行和紧急时期撤退。救护队员进入原防火墙内，侦察、选择建立下一道锁风密闭的位置。该位置是由救护队员作业时间、作业内容和与新鲜风流基地保持联系的能力及火区内状况等因素决定的。侦察内容，敲帮问顶，观察测定和记录大气成分、温度、压力、巷道环境，取气样，确定下一道临时密闭的位置和构筑材料，移除可能的可燃物，包括教 案 纸第11页设备内的蓄电池(放入塑料袋内)；用带框架的风幛封闭未侦察区域的两端；移除或封闭炽热可燃物。同时侦察火区内各条巷道的情况，绝不能有所遗漏而被切断撤退路线。救护队员携带塑胶风幛、马蹄钉、射钉枪和其他工具、材料进入下一道锁风密闭位置构筑新的带风门密闭。撤除两道锁风密闭间的原防火墙。注

19、意拆除材料不要妨碍通行。打开原锁风密闭风门。在有多条巷道相连的地区，可以考虑控风，使新鲜风流经过相应区域。但注意采取逐段通风的方式，不要太猛。对于步骤中封闭的未侦察区域，采取上述侦察、开启火区步骤恢复或建立永久防火墙封闭。配备有自救器的矿工在有救护经验的救护队员指导下，在新鲜风流经过区域移除原防火墙和原锁风密闭，运走撤除材料，保持巷道畅通，并从事其他辅助工作。救护队员修补、加固新建的锁风密闭，用以阻塞漏风通道。若有可能，在锁风密闭外再建一个密闭，减小漏风。把新鲜风流联络基地移近。并重复由(2)至(9)的步骤，逐步向着火带推进。在整个推进过程中，始终保持被封闭火区处于封闭隔离状态。通过上述步骤，

20、借以保证锁风启封火区的安全进行。考虑控风，使新鲜风流经过相应区域。但注意采取逐段通风的方式，不要太猛。教 案 纸第 12 页第四节 矿井火灾事故的处理一、处理矿井火灾的风流控制火灾事故，在煤矿发生较为频繁，已成为矿山救护队处理最多的事故。同时，也是最为复杂的事故。处理井下火灾时，通风方法的正确与否，对灭火的效果起着决定性作用，同时，也关系到救护人员的自身安全。因此，在制定灭火方案时，应把通风问题放到首位去考虑。（一）处理矿井火灾的通风方法处理矿井火灾常用的通风方法有正常通风；反风，包括全矿井反风和区域性反风；火区零点通风，其方法有停止通风机运行，风流短路和隔绝风流。不论采用何种方法，都应满足以

21、下要求：1不使沼气聚积、煤尘飞扬，造成爆炸。2不危及井下人员的安全。3不使火源蔓延到沼气聚积的地方，也不使超限的沼气通过火源。4有助于阻止火灾扩大，压制火势，创造接近火源的条件。 5防止再生火源的发生和火烟的逆退。6防止火风压的形成，造成风流逆转。（二）各种通风方法的应用1瓦斯矿井，尽量采用正常通风方式。如需反风或风流短路，应根据反风或风流短路的时间及瓦斯涌出情况进行分析，并加强瓦斯检查，防止爆炸。2局部地点发生火灾时，应采取调节风流，局部反风，区域反风。教 案 纸第 13 页3当在进风井口、进风井筒、井底车场、运输大巷等地区发生火灾、瓦斯和煤尘爆炸时，为了防止烟气侵入采区，避免人员伤亡，控制

22、灾区扩大，应采取全矿井反风措施。处理上述井巷火灾时，也可采用风流短路措施，但要防止引起瓦斯聚积。4当回风井、总回风巷、回风井底发生火灾时，应采用正常通风或减少风量。5在掘进工作面灭火时，应保持原有的通风状态。（三）风流控制的原则1保持正常通风有利于灭火2上行风流中发生火灾时的风流控制3下行风流中发生火灾时的风流控制4当火灾发生在分支风流中时，应保持通风机原来的工作状况，特别在抢救人员、灭火阶段，不能减少通风机风量，更不能进行停风。（四）风流逆转的防范措施巷道中风流是否发生逆转，主要取决于火风压的大小以及回风巷和支干风路风阻的大小。逆转的规律是：凡是风机和火风压的作用方向一致时，主干风流方向不变

23、，旁侧风流可能逆转；如果风机和火风压作用方向不一致时，旁侧风流有固定的方向，主干风流可能发生逆转。风流逆转的预防措施如下：1积极灭火，控制火势，必要时密闭火源进风侧或使风流短路，尽量减小火风压。2保持主要通风机正常运转。3采用局部反风，变下行风流火灾为上行风流火灾。教 案 纸第 14页4加大火风压所在旁侧风路的风阻，尽量减小回风风路的风阻。（五）火烟逆退及回流1在发火巷道内，新鲜风流从底部流向火源进行供风，而火烟在顶部向相反的方向流动，最后导致不仅是逆着通风机的作用方向，而且也与火风压的作用方向相反而运动。这种新鲜风流与火烟流向相反方向，而火烟一直逆着火风压作用相对运动的现象，就是火烟的逆退。

24、2火烟的回流现象，就是在巷道的同一个断面上同时存在着两个方向相反的流动。3这两种现象与风流逆转有着密切的关系，它往往是风流逆转的前奏。它可造成火烟弥漫井巷的事故，给救灾工作带来巨大的困难。（六）火风压矿井发火的最初阶段，井下风流与火烟都是沿着发火前原有方向流动。当火势加大、温度增高，空气成份发生变化，矿内空气获得热能，在通风网路中出现了自然风压增量，称为火风压。若火源处和高温火烟流经的倾斜井巷中，由于气温升高和空气成份改变，密度减小，形成自然风压增量，则称为局部火风压。1火风压值的计算火风压值可用下式计算：h火=Z（0-）g式中：h火风压值，Pa;Z高温火烟经过的井巷始末两点标高差m;0发火前

25、巷道内的平均空气密度，kg/m3;发火后巷道内的平均空气密度，kg/m3;教 案 纸第 15页g 重力加速度：9.8m/s2;火风压值亦可有下式计算：h火=1.2Z(t/T)式中；t发火后巷道内温度的增值； T发火后巷道内空气平均绝对温度；2火风压的特点（1）高温火烟流经的井巷始末两端的标高差愈大，火风压值愈大。（2）火势愈大，温度愈高，火风压就愈大。（3）火风压的方向，永远向上。3火风压的危害火风压在通风网路中的作用如同一台风压值逐渐变化的辅助通风机，能改变通风网路中原有的风压分布，引起风路中风量的增减，甚至风流逆转，使正常的通风系统遭到破坏，扩大了事故范围，在瓦斯矿井还会引起瓦斯爆炸。4稳

26、定风流的措施1）积极灭火在火灾发生的初期，应尽一切可能创造条件积极灭火。如直接灭火无条件或无效时，应在火源进风侧建临时密闭墙，控制火区进风量，减少火烟。2）正确调度风流，避免事故扩大。火源发生在分支风流中，应维持主要通风机原来的工作状态，特别在救人和灭火阶段，不能采取减风或停止主要通风机运行的措施。在采用多风井抽出式通风的矿井，除了在进风筒及其在井底发生火灾外，都不能把承担排烟任务的主要通风机停止。如果火灾发生在上行风流时，在有些情况下把其它无火烟流经的风机停止，可能有利一些。教 案 纸第 16页二、灭火方法3）增加排烟风路，加大排烟能力。在可能成为排烟的风路上，应迅速打开风窗或已有的防火门，

27、甚至密闭墙，消除阻碍物，使回风通路畅通，扩大排烟能力，迅速将火烟直接导入总回巷排出。煤矿井下常用的灭火方法可分为直接灭火、隔绝灭火和联合灭火三类。（一）直接灭火法直接灭火法就是用水、砂子、岩粉、化学灭火器、高倍数泡沫灭火器、以及挖除火源等方法来扑灭火灾，是一种积极有效的灭火方法。1用水灭火1） 用水灭火简单易行，经济有效；2）用水灭火时，要注意事项；3）用水灭火的适用条件4）用水灌注或淹没采区和矿井的灭火方法2用化学灭火器灭火1）泡沫灭火器2）喷粉灭火器3干粉灭火4惰性气体灭火（惰化火区）5炉烟灭火2） 6.氮气灭火（液氮灭火）7二氧化碳灭火8用砂子或岩粉灭火教 案 纸第 17页9挖除火源10

28、凝胶防灭火11.高倍数泡沫灭火（二）隔绝灭火法1使用条件2密闭墙位置的选择3密闭墙的作用4密闭墙的种类：隔绝灭火法建造的密闭墙，按用途可分为四大类，即临时密闭墙，半永久密闭墙，永久密闭墙及防爆密闭墙。（三）综合灭火法实践证明，单独使用密闭墙封闭火区，熄灭火区所需时间很长，影响生产。如果密闭质量不高，漏风较大，将达不到灭火的目的。通常在火区封闭后 ，还要采取一些积极措施，这就叫做联合灭法，也叫综合灭火法。1水沙充填2灌（注）浆灭火3均压灭火均压灭火的实质是调节封闭火区进、回风两侧密闭墙的风压差，以减少火区的漏风量，促使火区惰化，使火灾尽快熄灭。（1）均压灭火的具体措施调整风路系统。利用并联网路，

29、改变有关风路的风阻，减少通风压力或压力差；利用调节风窗和局部通风机增、减火区风压；利用调节风管和调压气室。利用角联网路进行风压调节。教 案 纸第 18 页三、火区封闭（2）均压灭火方法根据不同的漏风方法和漏风形式，均压通风灭火可分为升压法和降压法。升压法：工作面风压小于漏风点的风压，压差h为负值时,需要升高工作面的风压。降压法；工作面风压大于漏风点的风压。压差h为正值时,需要降低工作面的风压。（一）火区封闭顺序根据实际情况，一般采用的封闭方案：1、先封进风后封回风（先进后回）；2、先封回风后封进风（先回后进）；3、进回同时封闭（同时封闭）。封闭火区的顺序十分重要，它不仅影响控制火势的速度，更重要的是关系到施工人员的安全问题。（二）封闭密闭墙顺序的不同论点讨论1、先进后回1）可立即切断进入火区的新鲜风流，迅速减少火区的供氧，促进火势大大减弱，降温速度较快；2）工作人员在进风侧新鲜风流中工作；3）减少火区的烟流量，降低烟流速度，为在回风侧建密闭创造了条件；4）火区内涌处的少量瓦斯和残存的烟气和水蒸气，可从回风侧排出；5）火区内压力降低，当密闭到最后