礦井火災防治（通防專業教程）

礦井火災防治
第一節 礦井火災

一、礦井火災的概念
凡是發生在礦井井下或地面，威脅到井下安全生產，造成一定資源和經濟損失或者人員傷亡的的非控制燃燒成為礦井火災。
二、礦井火災的構成因素
1.熱源；2.可燃物；3.空氣
三、礦井火災的分類
１.引火原因分類
（１）內因(自燃)火災；（ 2）外因火災。
２.消防分類
Ａ類火災:,煤炭、木材、橡膠、棉、毛、麻等含碳的固體可燃物質
Ｂ類火災，指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液體
Ｃ類火災，指煤氣、天燃氣、甲烷、乙炔、氫氣等可燃氣體。
Ｄ類火災，象鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災。
３.它分類方法。
有按火源特性，可分為原生火災與再生火災；按火源產生的位置，可分為井上火災與和井下火災等。
四、礦井火災的危害
1.產生大量有害氣體
礦井火災對人身的主要危害是火災發展過程中產生的大量有毒有害氣體。每臺燃燒會產生一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、煙塵等，另外，坑木、橡膠、聚氯乙烯制品的燃燒也會產生大量的一氧化碳、醇類、醛類以及其他復雜的有機化合物。這些有毒有害氣體和煙塵隨風擴散，有時可能波及相當大的區域甚至全礦。據國外統計，在礦井火災事故的遇難者95%以上是死于煙霧中毒。
2.在火源及鄰近產生高溫，引燃鄰近可燃物，是火災范圍擴大。3.引起瓦斯、煤塵爆炸；4.毀壞設備和資源

第二節 礦井火災發生的原因

一、物質燃燒的充分、必要條件
１.必要條件----可燃物、助燃物、高溫能量 火源。
２.充分條件----三個必要條件同時存在，互相作用；R生>R散。
二、外因火災發生原因
外因火災是由于外來熱源引起的。
1.存在明火；2.出現電火；3.違規放炮
4.瓦斯、煤塵爆炸；5.機械摩擦及物體碰撞
三、內因火災發生原因
有自燃傾向性的煤層被開采破碎后在常溫下與空氣接觸發生氧化，產生熱量使其溫度升高，出現發火和冒煙的現象。
1.煤的氧化特性
（1）所有品種煤在常溫下都吸氧，但吸氧速度不同。
（2）煤的吸氧速度與所在空氣中的氧濃度成正比，
即 dm/dτ＝ＵＣ
（3）在溫度不變條件下，吸氧速度常數隨時間按指數規律衰減，
即 Ｕ＝Ｕ1τ—H
（4）吸氧速度常數Ｕ與煤自身溫度之間符合冪函數關系
（5）煤在氮氣中加熱后再冷卻可使它的活性增加，并有重新恢復到原有活性的可能。
（6）吸氧速度常數Ｕ與粒度之間成復雜關系
2.煤炭燃燒的條件
煤炭自燃必須同時具備以下條件：
（1）具有自燃傾向的煤被開采后呈破碎堆積狀態。
（2）連續地通風供氧維持煤的氧化過程不斷地發展。
（3）煤氧化生成的熱量能大量蓄積，難以及時散失。
上述三條件共存的時間大于煤的自燃發火期。
3.煤炭氧化自燃過程
煤的氧化自燃過程一般分為三個階段，即潛伏階段、自熱階段、燃燒階段。


1） 潛伏階段
煤炭在常溫下能吸附空氣中的氧氣，并在煤的表面生成不穩定的氧化物，此時生成的熱量衡少，能及時散發掉。因此煤體溫度不會升高，通常將此階段成為潛伏期。
2）自熱階段
經過潛伏期，美的氧化速度加快，如果氧化生成的熱量不能及時來不及散失時，積熱煤體溫度將逐漸升高，同時，煤體周圍空氣中的氧的濃度降低，出現一氧化碳和二氧化碳，特別在這個階段的后期，媒體周圍會出現氣溫升高，產生霧氣，并放出各種碳氫化合物，同時還出現煤油味、焦油味、松節油味，通常稱此階段為自熱期。
3）燃燒階段
經過自熱期，若煤體溫度繼續升高，當達到一定述職時，煤體氧化急劇加快，產生大量的熱能，是煤體溫度迅速升高，當達到煤炭的著火溫度時就開始進入燃燒階段。
4）熄滅
煤體溫度降到著火溫度以下。
4.煤的自燃傾向性
煤炭的自燃傾向性是煤炭自燃的固有特性，使煤炭自燃的內在因素。《煤礦安全規程》規定，煤的自燃傾向性分為三類：Ⅰ類為容易自燃，Ⅱ類為自燃，Ⅲ類為不易自燃。
煤的自燃傾向性的鑒定方法按照1992年版的《煤礦安全規程》執行說明規定采用吸氧量法（30度常壓下吸氧量）。

5. 影響煤炭自燃發火的因素
1）煤的自燃性能
（1）煤的分子結構。
（2）煤化程度：煤的自燃傾向性隨煤化程度增高而降低。
（3）煤巖成分：鏡煤>亮煤>暗煤>絲炭
（4）煤中的瓦斯含量：它類似用惰性氣體稀釋空氣對氧化發生的影響
（5）水分
既有加速氧化的一面，也有阻滯氧化的因素。
（6）煤中硫和其它礦物質
煤中含有的硫和其它催化劑，則會加速煤的氧化過程。
2）開采技術
礦井的開拓方式、采區巷道布置、回采方法和回采工藝、通風系統和技術管理等開采技術和管理水平，對自然發火起決定性影響。
（1）礦井開拓方式和采區巷道布置。
（2）回采方法和回采工藝，但其決定的因素是回采率和工作面推進速度
3）影響采空區自燃的因素
（1）采空區三帶劃分
對于后”U”通風系統(一源一匯)的采空區，按漏風風速、采空區氧氣濃度、采空區遺煤溫升速度和遺煤發生自燃的可能性采空區可分為三帶

散熱帶：L1=5～20m,由于自由堆積，空隙漏風大，R生 自燃帶：L2=20～70m，空隙、漏風小，R生> R散
窒息（不自燃）帶Ⅲ：漏風小，氧氣濃度低
劃分三帶的指標有三種：
①采空區漏風風速V（V>0.9m/s為散熱帶；0.9≥V≥0.02m/s為自燃帶；∨＜0.02m/s為窒息帶。）；
②采空區氧濃度（C）分布（認為C＜8%為窒息帶，C≥8%為自燃帶）；
③采空區遺煤溫升速度（dt>1℃/d為自燃帶）。
由于缺少深入的理論研究和試驗結果，此指標目前尚難以應用。
（２）采空區遺煤自燃的條件及其影響因素
設自燃帶的最大寬度為L1+L2，工作面的推進速度為V，自然發火期為τS，在自燃帶內煤暴露于空氣的最長時間為τ(月)，則
τ＝(L1+L2) / V
當: τS≤τ時，可能發生自燃。
4）漏風
在煤炭氧化過程的熱平衡關系中，漏風起兩方面的作用：一是向煤提供氧化所必須的氧氣，促進氧化發展；二是帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，抑制氧化過程發展。
蘇聯學者等研究表明，采空區及煤柱的漏風強度在0.1～0.24 m3/(min.m2) 時容易自然發火。有的作者認為不會導致自燃的極限風速低于０.０2～0.05 m3/(min.m2)；封閉采空區密閉墻漏風壓差在300Pa、漏風強度在０.02～1.2m3/(min.m2) 是易自然發火的。因此，有一定局限性。但對我們研究自燃問題是有參考價值的。把風速控制在易燃風速區之外，是從通風的角度預防自然發火的原則。
5）地質因素
地質因素主要有：
（１）傾角；（２）煤層厚度；（3）開采深度
（4）地質構造：在有地質構造的地區，自燃危險性加劇。
6. 自燃發火期
從煤層被開采破碎接觸空氣之日起，至出現自燃現象或溫度上升至燃點為止所經歷時間。以月或天計算。
關鍵詞：礦井火災防治