礦井滅火方法（通風專業教程）
作者：佚名
2010-09-15 23:07
來源：不詳
礦井滅火方法
一、滅火原理
１）冷卻，把燃燒物質的溫度降低到燃點以下。
２）隔離和窒熄，使燃燒反應體系與環境隔離，抑制參加反應的物質。
３）稀釋，降低參加反應物(液、氣體）的濃度。
４）中斷鏈反應。
二、直接滅火
采用滅火劑或挖出火源等方法把火直接撲滅，稱謂直接滅火法
1）常用滅火劑及其使用方法
可用于撲滅火源的物質，稱為滅火劑。常用的滅火劑有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、鹵代烷、惰氣、砂子和巖粉等。
（1）水：水是不燃液體，是消防上常用的滅火劑之一。使用方法有水射流和水幕兩種形式。
（2）泡沫：泡沫是一種體積小，表面被液體圍成的氣泡群。泡沫的比重小，且流動性好，可實現遠距離立體滅火，具有持久性和抗燃燒性，導熱性能低，粘著力大。泡沫復蓋在火源周圍，形成嚴密的復蓋層，并能保持一定時間，使燃燒區與空氣隔絕，具有窒息作用；復蓋層具有防輻射和熱量向外傳導作用；泡沫中的水份蒸發可以吸熱降溫，起到冷卻作用。
泡沫滅火劑可分為化學滅火劑和空氣泡沫滅火劑兩類。
（3）干粉：干粉滅火劑是目前公認的滅火效力較高的一種新型的化學滅火劑。應用范圍比較廣泛。
干粉滅火的原理：干粉靠加壓氣體的壓力從噴咀內噴出，形成一股霧狀氣流，射向燃燒物，接觸火焰和高溫后，受熱分解，吸熱并放出不燃氣體（NH3和H2O(g))，可以稀釋火區范圍內的氧濃度；干粉及其熱解產物可抑止碳氫自由基生成，破壞燃燒鏈反應；細的粉沫在高溫作用下溶化、膠結，形成復蓋層具有良好的“熱帳”作用。
（4）鹵代烴滅火劑
常用的鹵代烴滅火劑是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氫而成，因此也叫鹵代烷滅火劑。
滅火原理：在氮氣的壓力作用下，滅火劑立即成霧狀噴出。形成比重大、擴散慢的氣體，能在較長時間內滯留在火區內。其作用是降低火區氧濃度之外，中斷鏈反應，阻止燃燒，并兼有一定窒息和冷卻作用。
（5）砂子和巖粉
砂子和巖粉在煤礦廣泛應用于撲滅電氣火災。
2）消除可燃物
直接滅火除了向火源噴射滅火劑以外，在有些條件下還可以清除可燃物，消除燃燒的物質基礎。煤礦常用的是挖除火源。
3）用凝膠處理高溫點和自燃火源
凝膠是近年來應用于煤礦井下防滅火較為廣泛的材料，由基料（硅酸鹽（水玻璃））+促凝劑（碳酸氫氨等鹽類）+水（90%左右）組成。
滅火原理： 凝膠基料和促凝劑都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的壓力下，注入到高溫點周圍的煤體中。在成膠前凝膠易于流動，能夠滲透到煤體碎裂的內部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏風（裂隙）通道，防止漏風滲入；其內固聚的大量水份，遇高溫受熱蒸發，還可以起到吸熱降溫作用。
4）灌漿滅火
灌漿滅火是煤礦井下常用的一種滅火方法。灌漿滅火的方法因火源位置而異。
常用的方法有：井下巷道（鉆窩）打鉆灌漿、在火區密閉墻上插管灌漿和地面鉆孔注漿三種。
三、隔絕滅火
當火源不能直接將火撲滅時，為了迅速控制火勢，使其熄滅，可在通往火源的所有巷道內砌筑密閉墻，使火源與空氣隔絕。
1）密閉墻的結構和種類
分為：臨時密閉、永久密閉和防爆密閉三種。
①臨時密閉墻
其作用是暫時切斷風流，控制火勢發展。為砌筑永久密閉墻或直接滅火創造條件。
②永久密閉墻。
較長時間地（至火源熄滅為止）阻斷風流，使火區因缺氧而熄滅。其要求是具有較高的氣密性、堅固性和不燃性，同時又要求便于砌筑和啟開。
③防爆密閉墻
在有瓦斯爆炸危險時，需要構筑防爆密閉，以防止封閉火區時發生瓦斯爆炸。防爆密閉墻一般是用砂袋堆砌而成。
2）密閉墻的位置選擇
密閉墻的位置選擇合理與否不僅影響滅火效果，而且決定施工安全性。
封閉火區的原則是：密、小、少、快四字。
密是指密閉墻要嚴密，盡量少漏風；小是指封閉范圍要盡量小；少是指密閉墻的道數要少；快是指封閉墻的施工速度要快。
3）封閉火區的順序
目前基本上有兩種：
一是先進后回（又稱為先入后排）；二是進回同時。
四、封閉火區的方法
封閉火區的方法分為三種：
1）鎖風封閉火區
從火區的進回風側同時密閉，封閉火區時不保持通風。
這種方法適用于氧濃度低于瓦斯爆炸界線(O2<12%)的火區。
2）通風封閉火區。
在保持火區通風的條件下，同時構筑進回風兩側的密閉。
3）注惰封閉火區。
第二、三種方法，即封閉火區時保持通風的方法在國內外被認為是最安全和最正確的方法，應用較廣泛。
五、礦井火災時期通風
1）火風壓及其計算方法
火災時高溫煙流流過巷道所在的回路中的自然風壓發生變化，這種因火災而產生的自然風壓變化量，在災變通風中稱之為火風壓。
在如圖所示的模型化的通風系統中，在Ｆ點發火，由于火源下風側34風路的風溫和空氣成分發生變化，從而導致其 密度減小，該回路產生火風壓，根據火風壓定義可得：
式中 H f —火災時1-2-3-4-1回路的火風壓，Pa;
Z—1-2-3-4-1回路的高差，m。
ρma、ρmg --分別為3-4分支火災前后空氣和煙氣的平均密度，kg /m3 。
2）火風壓的特性
（1）火風壓出現的位置。火風壓產生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中。
（2）火風壓的作用相當于在高溫煙流流過的風路上安設了一系列輔助通風機；
（3）火風壓的作用方向總是向上。
火風壓的大小和方向取決于：煙氣流過巷道的高度、通過火源的風量、巷道傾角、火源溫度和火源產生的的位置。
3）火災時期風流紊亂規律及防治
（1）風流的紊亂形式：風流紊亂的形式主要有：旁側支路風流逆轉、主干風路煙流逆退和火煙滾退三種形式。
①旁側支路風流逆轉：當火勢發展到一定的程度時，通風網路中與火源所在排煙主干風路相連的某些旁側分支的風流可能出現與正常風向相反的流動，在災變通風中把這種現象叫做旁側支路風流的逆轉。
②主干風路煙流逆退；③火煙滾退。
（2）風流紊亂的原因、規律及其防治
①上行風路產生火風壓
發生風流逆轉的原因主要是：
ⅰ因火風壓的作用使高溫煙流流經巷道各點的壓能增大；
ⅱ火源下風側風阻增大（巷道冒頂等原因），導致主干風路火源上風側風量減小，沿程各節點壓能降低。
風流逆轉的規律是，上行風路產生火風壓，旁側支路風流逆轉。旁側支路風流是否發生逆轉，與本分支的風阻大小無關。風流逆轉的過程一般是，風量先逐漸減小，至停止，到反向。旁側支路風量減小，則可能是逆轉的前兆。
為了防止旁側風路風流逆轉，主要措施有：
ⅰ降低火風壓；
ⅱ保持主要通風機正常運轉；
ⅲ采用打開風門、增加排煙通路等措施減小排煙路線上的風阻；
②下行風路產生火風壓
在下行風路中產生火風壓，其作用方向與主要通風機作用風壓方向相反。當火風壓等于主要通風機分配到該分支壓力時，該分支的風流就會停滯；當火風壓大于該分支的壓力時，該分支的風流就會反向。主干風路風阻及其產生的火風壓一定時，風量越小，越容易反。防止下行風風路風流逆轉的途徑有：減小火勢，降低火風壓；增大主要通風機分配到該分支上的壓力。
③風流逆退的原因、規律及其防治
由于火源處產生大量煙氣以及風流加熱后體積膨脹，類似于在火源處增加了一條風路（可稱之為虛擬風路）。其體積流量超過原來風量，會導致煙流逆退。 發生逆退的原因是：煙氣的增量過大；主通風機風壓作用于主干風路的風壓小。
4）災變時期風流控制
（1）礦井發火時對通風制度的基體要求是：
①保護災區和受威協區域的職工迅速撤至安全地區或井上；
②有利限制煙流在井巷中發生非控制性蔓延，防止火災范圍擴大
③不得使火源附近瓦斯聚積到爆炸濃度，不容許流過火源的風流中瓦斯達到爆炸濃度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地區；
④為救護創造條件。
（2）火災時常用的通風制度有以下幾種：
①維持正常通風，穩定風流
ⅰ火源位于采區內部；ⅱ網絡復雜的高瓦斯；ⅲ獨頭巷道；ⅳ采區或礦井回風道；ⅴ減少向火源供風
②停風機----(1)進風井口，(2)獨頭巷道CH4濃度>上限，(3)主通風機成為阻力；
③反風----(1)全礦反風；(2)區域性反風；(3)局部反風
④ 風流短路----進風系統
六、柴里煤礦自燃發火防治案例
1）發火原因：2006年3月20日，在2367停采線相鄰的2366面停采擴幫打峒室準備撤架時，在2367溜子道停采線附近的2366材料道隅角監測到CO氣體為20ppm
通過向2367采空區施工的鉆孔取樣發現2367采空區內CO氣體為175ppm，2367停采線采空區浮煤氧化。為進一步確定2367停采線高溫氧化區域確切位置，經太原理工大學利用測氡法，對2367停采線實施地面探測高溫氧化區域。經探測，2367停采線高溫氧化區域有3個，第一個高溫氧化區域位于2367材料道停采線附近采空區，第二個高溫氧化區域位于2367溜子道停采線與2366材料道之間的隔離煤柱，第三個高溫氧化區域位于2367停采線以西約30米、距2367材料道約50米處的采空區。經向高溫氧化區域打鉆探測，發現向2367停采線以西30米處的高溫氧化區域施工的鉆孔內高達3200PPm。
2）火災處理方法和經過：在2367停采線監測到高溫氧化區域后， 在2367材料道停采線和溜子道停采線向2367停采線采空區打鉆探氣探溫；通過2367溜聯密閉和向2367停采線施工地注氮孔實施采空區注氮，降低采空區氧氣濃度，惰化采空區；在2367材料道停采線側向采空區灌注三相泡沫，利用2367材料道與溜子道形成的自然高差，三相泡沫攜帶大量水份淹沒2367停采線高溫氧化區域，起到降低采空區浮煤溫度的作用；根據2367停采線采空區漏風路線，利用大流量管網注膠工藝，在2368材料道和2366材料道隅角向2367采空區大量注凝膠，一方面形成了防火堵漏墻，另一方面凝膠充填采空區沒有冒實的空間，包裹采空區浮煤，減少乃至杜絕采空區漏風供氧；為降低2367停采線漏風壓差，利用2366材料道東段調節風窗調節平衡2367停采線壓差。通過采取上述措施,2367停采線三個高溫氧化區域基本得到消除，確保了與2367停采線相鄰的2366面安全撤架。
問答與思考
1、礦井火災按引火原因分，分為哪幾類？
2、煤炭自燃傾向性分哪幾類？
3、請簡述礦井火災防治的“三E”對策？
4、礦井自燃火源的分布規律一般為哪些地點？
5、防止煤炭自燃的主要措施有哪些？
關鍵詞：礦井滅火方法
一、滅火原理
１）冷卻，把燃燒物質的溫度降低到燃點以下。
２）隔離和窒熄，使燃燒反應體系與環境隔離，抑制參加反應的物質。
３）稀釋，降低參加反應物(液、氣體）的濃度。
４）中斷鏈反應。
二、直接滅火
采用滅火劑或挖出火源等方法把火直接撲滅，稱謂直接滅火法
1）常用滅火劑及其使用方法
可用于撲滅火源的物質，稱為滅火劑。常用的滅火劑有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、鹵代烷、惰氣、砂子和巖粉等。
（1）水：水是不燃液體，是消防上常用的滅火劑之一。使用方法有水射流和水幕兩種形式。
（2）泡沫：泡沫是一種體積小，表面被液體圍成的氣泡群。泡沫的比重小，且流動性好，可實現遠距離立體滅火，具有持久性和抗燃燒性，導熱性能低，粘著力大。泡沫復蓋在火源周圍，形成嚴密的復蓋層，并能保持一定時間，使燃燒區與空氣隔絕，具有窒息作用；復蓋層具有防輻射和熱量向外傳導作用；泡沫中的水份蒸發可以吸熱降溫，起到冷卻作用。
泡沫滅火劑可分為化學滅火劑和空氣泡沫滅火劑兩類。
（3）干粉：干粉滅火劑是目前公認的滅火效力較高的一種新型的化學滅火劑。應用范圍比較廣泛。
干粉滅火的原理：干粉靠加壓氣體的壓力從噴咀內噴出，形成一股霧狀氣流，射向燃燒物，接觸火焰和高溫后，受熱分解，吸熱并放出不燃氣體（NH3和H2O(g))，可以稀釋火區范圍內的氧濃度；干粉及其熱解產物可抑止碳氫自由基生成，破壞燃燒鏈反應；細的粉沫在高溫作用下溶化、膠結，形成復蓋層具有良好的“熱帳”作用。
（4）鹵代烴滅火劑
常用的鹵代烴滅火劑是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氫而成，因此也叫鹵代烷滅火劑。
滅火原理：在氮氣的壓力作用下，滅火劑立即成霧狀噴出。形成比重大、擴散慢的氣體，能在較長時間內滯留在火區內。其作用是降低火區氧濃度之外，中斷鏈反應，阻止燃燒，并兼有一定窒息和冷卻作用。
（5）砂子和巖粉
砂子和巖粉在煤礦廣泛應用于撲滅電氣火災。
2）消除可燃物
直接滅火除了向火源噴射滅火劑以外，在有些條件下還可以清除可燃物，消除燃燒的物質基礎。煤礦常用的是挖除火源。
3）用凝膠處理高溫點和自燃火源
凝膠是近年來應用于煤礦井下防滅火較為廣泛的材料，由基料（硅酸鹽（水玻璃））+促凝劑（碳酸氫氨等鹽類）+水（90%左右）組成。
滅火原理： 凝膠基料和促凝劑都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的壓力下，注入到高溫點周圍的煤體中。在成膠前凝膠易于流動，能夠滲透到煤體碎裂的內部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏風（裂隙）通道，防止漏風滲入；其內固聚的大量水份，遇高溫受熱蒸發，還可以起到吸熱降溫作用。
4）灌漿滅火
灌漿滅火是煤礦井下常用的一種滅火方法。灌漿滅火的方法因火源位置而異。
常用的方法有：井下巷道（鉆窩）打鉆灌漿、在火區密閉墻上插管灌漿和地面鉆孔注漿三種。
三、隔絕滅火
當火源不能直接將火撲滅時，為了迅速控制火勢，使其熄滅，可在通往火源的所有巷道內砌筑密閉墻，使火源與空氣隔絕。
1）密閉墻的結構和種類
分為：臨時密閉、永久密閉和防爆密閉三種。
①臨時密閉墻
其作用是暫時切斷風流，控制火勢發展。為砌筑永久密閉墻或直接滅火創造條件。
②永久密閉墻。
較長時間地（至火源熄滅為止）阻斷風流，使火區因缺氧而熄滅。其要求是具有較高的氣密性、堅固性和不燃性，同時又要求便于砌筑和啟開。
③防爆密閉墻
在有瓦斯爆炸危險時，需要構筑防爆密閉，以防止封閉火區時發生瓦斯爆炸。防爆密閉墻一般是用砂袋堆砌而成。
2）密閉墻的位置選擇
密閉墻的位置選擇合理與否不僅影響滅火效果，而且決定施工安全性。
封閉火區的原則是：密、小、少、快四字。
密是指密閉墻要嚴密，盡量少漏風；小是指封閉范圍要盡量小；少是指密閉墻的道數要少；快是指封閉墻的施工速度要快。
3）封閉火區的順序
目前基本上有兩種：
一是先進后回（又稱為先入后排）；二是進回同時。
四、封閉火區的方法
封閉火區的方法分為三種：
1）鎖風封閉火區
從火區的進回風側同時密閉，封閉火區時不保持通風。
這種方法適用于氧濃度低于瓦斯爆炸界線(O2<12%)的火區。
2）通風封閉火區。
在保持火區通風的條件下，同時構筑進回風兩側的密閉。
3）注惰封閉火區。
第二、三種方法，即封閉火區時保持通風的方法在國內外被認為是最安全和最正確的方法，應用較廣泛。
五、礦井火災時期通風
1）火風壓及其計算方法
火災時高溫煙流流過巷道所在的回路中的自然風壓發生變化，這種因火災而產生的自然風壓變化量，在災變通風中稱之為火風壓。
在如圖所示的模型化的通風系統中，在Ｆ點發火，由于火源下風側34風路的風溫和空氣成分發生變化，從而導致其 密度減小，該回路產生火風壓，根據火風壓定義可得：
式中 H f —火災時1-2-3-4-1回路的火風壓，Pa;
Z—1-2-3-4-1回路的高差，m。
ρma、ρmg --分別為3-4分支火災前后空氣和煙氣的平均密度，kg /m3 。
2）火風壓的特性
（1）火風壓出現的位置。火風壓產生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中。
（2）火風壓的作用相當于在高溫煙流流過的風路上安設了一系列輔助通風機；
（3）火風壓的作用方向總是向上。
火風壓的大小和方向取決于：煙氣流過巷道的高度、通過火源的風量、巷道傾角、火源溫度和火源產生的的位置。
3）火災時期風流紊亂規律及防治
（1）風流的紊亂形式：風流紊亂的形式主要有：旁側支路風流逆轉、主干風路煙流逆退和火煙滾退三種形式。
①旁側支路風流逆轉：當火勢發展到一定的程度時，通風網路中與火源所在排煙主干風路相連的某些旁側分支的風流可能出現與正常風向相反的流動，在災變通風中把這種現象叫做旁側支路風流的逆轉。
②主干風路煙流逆退；③火煙滾退。
（2）風流紊亂的原因、規律及其防治
①上行風路產生火風壓
發生風流逆轉的原因主要是：
ⅰ因火風壓的作用使高溫煙流流經巷道各點的壓能增大；
ⅱ火源下風側風阻增大（巷道冒頂等原因），導致主干風路火源上風側風量減小，沿程各節點壓能降低。
風流逆轉的規律是，上行風路產生火風壓，旁側支路風流逆轉。旁側支路風流是否發生逆轉，與本分支的風阻大小無關。風流逆轉的過程一般是，風量先逐漸減小，至停止，到反向。旁側支路風量減小，則可能是逆轉的前兆。
為了防止旁側風路風流逆轉，主要措施有：
ⅰ降低火風壓；
ⅱ保持主要通風機正常運轉；
ⅲ采用打開風門、增加排煙通路等措施減小排煙路線上的風阻；
②下行風路產生火風壓
在下行風路中產生火風壓，其作用方向與主要通風機作用風壓方向相反。當火風壓等于主要通風機分配到該分支壓力時，該分支的風流就會停滯；當火風壓大于該分支的壓力時，該分支的風流就會反向。主干風路風阻及其產生的火風壓一定時，風量越小，越容易反。防止下行風風路風流逆轉的途徑有：減小火勢，降低火風壓；增大主要通風機分配到該分支上的壓力。
③風流逆退的原因、規律及其防治
由于火源處產生大量煙氣以及風流加熱后體積膨脹，類似于在火源處增加了一條風路（可稱之為虛擬風路）。其體積流量超過原來風量，會導致煙流逆退。 發生逆退的原因是：煙氣的增量過大；主通風機風壓作用于主干風路的風壓小。
4）災變時期風流控制
（1）礦井發火時對通風制度的基體要求是：
①保護災區和受威協區域的職工迅速撤至安全地區或井上；
②有利限制煙流在井巷中發生非控制性蔓延，防止火災范圍擴大
③不得使火源附近瓦斯聚積到爆炸濃度，不容許流過火源的風流中瓦斯達到爆炸濃度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地區；
④為救護創造條件。
（2）火災時常用的通風制度有以下幾種：
①維持正常通風，穩定風流
ⅰ火源位于采區內部；ⅱ網絡復雜的高瓦斯；ⅲ獨頭巷道；ⅳ采區或礦井回風道；ⅴ減少向火源供風
②停風機----(1)進風井口，(2)獨頭巷道CH4濃度>上限，(3)主通風機成為阻力；
③反風----(1)全礦反風；(2)區域性反風；(3)局部反風
④ 風流短路----進風系統
六、柴里煤礦自燃發火防治案例
1）發火原因：2006年3月20日，在2367停采線相鄰的2366面停采擴幫打峒室準備撤架時，在2367溜子道停采線附近的2366材料道隅角監測到CO氣體為20ppm
通過向2367采空區施工的鉆孔取樣發現2367采空區內CO氣體為175ppm，2367停采線采空區浮煤氧化。為進一步確定2367停采線高溫氧化區域確切位置，經太原理工大學利用測氡法，對2367停采線實施地面探測高溫氧化區域。經探測，2367停采線高溫氧化區域有3個，第一個高溫氧化區域位于2367材料道停采線附近采空區，第二個高溫氧化區域位于2367溜子道停采線與2366材料道之間的隔離煤柱，第三個高溫氧化區域位于2367停采線以西約30米、距2367材料道約50米處的采空區。經向高溫氧化區域打鉆探測，發現向2367停采線以西30米處的高溫氧化區域施工的鉆孔內高達3200PPm。
2）火災處理方法和經過：在2367停采線監測到高溫氧化區域后， 在2367材料道停采線和溜子道停采線向2367停采線采空區打鉆探氣探溫；通過2367溜聯密閉和向2367停采線施工地注氮孔實施采空區注氮，降低采空區氧氣濃度，惰化采空區；在2367材料道停采線側向采空區灌注三相泡沫，利用2367材料道與溜子道形成的自然高差，三相泡沫攜帶大量水份淹沒2367停采線高溫氧化區域，起到降低采空區浮煤溫度的作用；根據2367停采線采空區漏風路線，利用大流量管網注膠工藝，在2368材料道和2366材料道隅角向2367采空區大量注凝膠，一方面形成了防火堵漏墻，另一方面凝膠充填采空區沒有冒實的空間，包裹采空區浮煤，減少乃至杜絕采空區漏風供氧；為降低2367停采線漏風壓差，利用2366材料道東段調節風窗調節平衡2367停采線壓差。通過采取上述措施,2367停采線三個高溫氧化區域基本得到消除，確保了與2367停采線相鄰的2366面安全撤架。
問答與思考
1、礦井火災按引火原因分，分為哪幾類？
2、煤炭自燃傾向性分哪幾類？
3、請簡述礦井火災防治的“三E”對策？
4、礦井自燃火源的分布規律一般為哪些地點？
5、防止煤炭自燃的主要措施有哪些？
關鍵詞：礦井滅火方法
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