第十章 礦井火災防治
重點與難點
1、煤炭自燃理論;
2、煤炭自燃預測預報;
3、防滅火技術
4、均壓防滅火;
5、火災時期風流控制
第十章 礦井火災防治
第一節(jié) 概 述
一、火災與礦井或煤田火災的概念
在礦井或煤田范圍內(nèi)發(fā)生,威協(xié)安全生產(chǎn)、造成一定資源和經(jīng)濟損失或者人員傷亡的燃燒事故,稱之為礦井或煤田火災。
二、礦井火災的類型及其特性
1、按引火原因分類
1)內(nèi)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(zhì)
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、其它分類方法。
還有按火源特性,可分為原生火災與再生火災;按火源產(chǎn)生的位置,可分為井上火災與和井下火災等。
三、防滅火研究的內(nèi)容
煤礦火災防治是一項系統(tǒng)工程,其理論與技術的研究內(nèi)容應圍繞一個目標和三個問題。
第二節(jié) 礦井外因火災及其預防
一、物質(zhì)燃燒的充要條件
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;Q生>Q散
煤礦常見的外因火源主要有以下幾種:
1)電能熱源: 2)摩擦熱 。 3)放明炮、糊炮等。 4)明火(高溫焊碴、吸煙)。
二、外因火災的預防
1、我國的消防方針----預防為主,消防結(jié)合
2、防火對策-----礦井火災的防治可以采取下列三個對策:
1)技術(Engineering)對策
(1)災前對策----防止起火、防止火災擴大
(2)災后對策----報警、控制、滅火、避難
2)教育(Education)對策 ----- 知識、技術、態(tài)度
3)管理(法制(Enforcement))對策----制定各種規(guī)程、規(guī)范和標準,且強制性執(zhí)行。
這三種對策簡稱“三E”對策。前兩者是防火的基礎,后者是防火的保證。
三、預防外因火災的技術措施
(二)防止火災蔓延的措施
限制已發(fā)生火災的擴大和蔓延,是整個防火措施的重要組成部分?;馂陌l(fā)生后利用已有的防火安全設施,把火災局限在最小的范圍內(nèi),然后采取滅火措施將其熄滅,對于減少火災的危害和損失是極為重要的。其措施有:
1、在適當?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T,防止火災事故擴大。
2、每個礦井地面和井下都必須設立消防材料庫。
3、每一礦井必須在地面設置消防水池,在井下設置消防管路系統(tǒng)。
4、主要通風機必須具有反風系統(tǒng)或設備,反風設施并保持其狀態(tài)良好
第三節(jié) 煤炭自燃的理論基礎
一、煤炭自然機理
主要的有黃鐵礦作用學說、細菌作用學說、酚基作用學說以及煤氧化合學說等
二、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(shù)隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減,
即 U=U1τ—H
4、吸氧速度常數(shù)U與煤自身溫度之間符合冪函數(shù)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(shù)U與粒度之間成復雜關系
三、自燃發(fā)火與自燃發(fā)火期
自燃發(fā)火: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(fā)生氧化,產(chǎn)生熱量使其溫度升高,出現(xiàn)發(fā)火和冒煙的現(xiàn)象
(1)明火、冒煙、火炭;(2)T>70℃;(3)CO、C2H4等超臨界值并上升
自燃發(fā)火期:從煤層被開采破碎接觸空氣之日起,至出現(xiàn)自燃現(xiàn)象或溫度上升至燃點為止所經(jīng)歷時間。以月或天
四、煤炭自燃條件
1、具有自燃傾向的煤被開采后呈破碎堆積狀態(tài).
2、有較好的蓄熱條件。
3、有適量的通風供氧。
4、上述三條件共存的時間大于煤的自燃發(fā)火期。
五影響煤炭自然發(fā)火的因素
1、煤的自燃性能
1)煤的分子結(jié)構(gòu)。
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(fā)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(zhì),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(qū)巷道布置、回采方法和回采工藝、通風系統(tǒng)和技術管理等開采技術和管理水平,對自然發(fā)火起決定性影響。
1)礦井開拓方式和采區(qū)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(qū)自燃的因素
1)采空區(qū)三帶劃分
對于后”U”通風系統(tǒng)(一源一匯)的采空區(qū),按漏風風速、采空區(qū)氧氣濃度、采空區(qū)遺煤溫升速度和遺煤發(fā)生自燃的可能性采空區(qū)可分為三帶
散熱帶:L1=5~20m,由于自由堆積,空隙漏風大,Q生<Q散,
自燃帶:L=20~70m,空隙、漏風小,Q生>Q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(qū)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為自窒息帶。);
②采空區(qū)氧濃度(C)分布(認為C<8%為窒息帶,C≥8%為自燃帶);
③采空區(qū)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(jié)果,此指標目前尚難以應用。
2)采空區(qū)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(fā)火期為τS,在自燃帶內(nèi)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(fā)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(fā)展;二是帶走氧化生成的熱量,降低煤溫,抑制氧化過程發(fā)展。
蘇聯(lián)學者等研究表明,采空區(qū)及煤柱的漏風強度在0.1~0.24 m3/(min.m2) 時容易自然發(fā)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(qū)密閉墻漏風壓差在300Pa、漏風強度在0.02~1.2m3/(min.m2) 時容易自然發(fā)火的[ 136 ]。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(qū)之外,是從通風的角度預防自然發(fā)火的原則。
5、地質(zhì)因素
地質(zhì)因素主要有:
1)傾角。
2)煤層厚度。
3)地質(zhì)構(gòu)造。在有地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū),自燃危險性加劇。
4)開采深度。
六、煤的自燃過程及特點
1、潛伏(自燃準備)期:以物理吸附,煤溫開始升高,無宏觀現(xiàn)象,
2、自熱階段:
自熱過程是煤氧化反應自
動加速、氧化生成熱量逐漸積
累、 溫度自動升高的過程。
3、自燃階段:
煤溫達到其自燃點后,
若能得到充分的供氧(風),
則發(fā)生燃燒,出現(xiàn)明火。
4、熄滅:降到燃點以下,
第四節(jié) 礦井火災預測和預報
根據(jù)煤田地質(zhì)勘探或在礦井開采的過程中,所采集的煤樣的分析化驗結(jié)果和自然發(fā)火的統(tǒng)計資料,判定待開采煤層的自燃嚴重程度及其在空間上的分布規(guī)律,為有針對性制定防滅火措施提供可靠的依據(jù)。
一、煤層自燃傾向性的鑒定方法
1992年版的《煤礦安全規(guī)程》執(zhí)行說明規(guī)定采用吸氧量法。
30度常壓下吸氧量
二、煤層自然發(fā)火期的估算方法及其延長途徑
1、煤層自然發(fā)火期的估算
(1)統(tǒng)計比較法----生產(chǎn)礦井,揭煤統(tǒng)計,分煤層統(tǒng)計,以最短
(2)類比法----根據(jù)地質(zhì)資料,參照吸氧量鑒定,對照同類礦井
2、延長煤層自然發(fā)火期的途徑,其途徑有:
1)減小煤的氧化速度和氧化生熱。
2)增加散熱強度,降低溫升速度。
三、礦井外因火災預測
礦井外因火災預測是,通過井巷中的可燃物和潛在火源分布調(diào)查,確定可能產(chǎn)生外因火災的空間位置,及其危險性等級。
四、礦井火災的預報
根據(jù)火災發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律,應用成熟的經(jīng)驗和先進的科學技術手段,采集處于萌芽狀態(tài)的火災信息,進行邏輯推斷后給出火情報告。
主要有:
1、利用人體生理感覺預報自然發(fā)火
依靠人體生理感覺預報礦井火災的主要方法有:
1)嗅覺;2)視覺;3)感(觸)覺。
2、氣體成分分析法
1)指標氣體及其臨界指標
能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、并可用來作為火災早期預報的氣體叫指標氣體。
2)常用的指標氣體
(1)一氧化碳(CO)
(2)Graham系數(shù)ICO
(3)乙烯。
(4)其它指標氣體。國外有的煤礦采用烯炔比(乙烯和乙炔(C2H2)之比)和鏈烷比(C2H6/CH4)來預測煤的自熱與自燃。
五、連續(xù)自動檢測系統(tǒng)
1、束管系統(tǒng)
1)、采樣系統(tǒng)
2)、控制裝置
3)、氣樣分析
4)、數(shù)據(jù)貯存、顯示和報警
2、礦井火災監(jiān)測與監(jiān)控
第五節(jié) 開采技術防火措施
一、礦井自燃火源的分布規(guī)律
1、采空區(qū)。采空區(qū)火災占50%以上。
2、煤柱。
3、巷道頂煤。
4、斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近。
二、開拓開采技術防火措施
要求:
(1)提高回采率
(2)限制或阻止空氣流入疏松煤體,消除供氧(減少漏風、減小壓差)
(3)漏風風速小于自燃風速
主要技術措施有:
1、合理地進行巷道布置(1)盡量巖巷,有利于均壓,(2)區(qū)段巷道分采分掘;(3)無煤柱開采技術
2、選擇合理的采煤方法和先進的回采工藝,提高回采率,加快回采進度。
3、選擇合理的通風系統(tǒng)。
4、堅持自上而下的開采順序。
5、合理確定近距離相鄰煤層和厚煤層分層同采時兩工作面之間的錯距,防止上、下之間采空區(qū)連通。
(二)灌漿系統(tǒng)
灌漿系統(tǒng)由制漿、輸漿和灌漿三部分組成。
1、漿液的制備
1)漿液性能。對漿液性能的基本要求是,濃度適當,滲透能力強。水土比
2)漿材的選取 漿材必須滿足一定的基本要求。
3)漿液的制備工藝。
2、漿液的輸送
1)輸漿壓力與輸漿倍線
輸送漿液的壓力有兩種。一是利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進行輸送,叫靜壓輸送;當靜壓不能滿足要求時應采用加壓輸送。 L----總長度,H----入出口高差,h—泵壓力
2)灌漿管道的選擇
當管道中漿液恰好處于無沉積的懸浮狀態(tài)時的流速,稱為臨界流速(vc)時,也叫不淤流速。
3)灌漿鉆孔
(三)灌漿防火方法
按與回采的關系分,預防性灌漿有:采前預灌、隨采隨灌、采后封閉灌漿等三種。方法
1) 鉆孔灌漿。在煤層底板的集中運輸或回風巷道或?qū)iT開掘的灌漿巷道內(nèi),每隔一定距離(10~15m)向采空區(qū)打鉆灌漿,
2) 埋管灌漿。
3)工作面灑漿。
4) 綜采工作面插管灌漿。
二、阻化劑防滅火
在化學上,凡是能減小化學反應速度的物質(zhì)皆稱為(inhibitors)。
作用機理:增加惰性、形成液膜、充填、蓄水、降溫
1、阻化劑的評價指標及其影響因素
1)阻化率
按公式計算阻化率:
A,B--分別為原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實驗條件下氧化5小時放出的CO( pmm) 或SO 2 (mg)。
2)阻化劑的阻化壽命
阻化劑噴灑至煤體表面后,從開始生效至失效所經(jīng)過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。
阻化劑的壽命可用下式表示: V----衰減速度
τ=E/V
2、阻化劑選擇
煤礦使用的阻化劑有:氯化鈣、氯化鎂、氯化銨以及水玻璃等。以及工業(yè)廢液等。
3、阻化劑防火工藝方法
主要方法是:表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設備向采空區(qū)送入霧化阻化劑。
第七節(jié) 均壓防滅火
均壓防滅火的實質(zhì):利用風窗、風機、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設施,改變漏風區(qū)域的壓力分布,降低漏風壓差,減少漏風,從而達到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū),或熄滅火源的目的。
一、調(diào)壓設施均壓防滅火的原理
(一)調(diào)節(jié)風窗調(diào)壓的原理
特性:上風側(cè)壓力增加,下風側(cè)
實質(zhì):增阻減風,改變調(diào)壓風路
上的壓力分布,達到調(diào)壓目的。
前提條件:本分支風量允許減少
(二)風機調(diào)壓的原理
在需要調(diào)壓的風路上
安裝帶風門的風機,利用風機
產(chǎn)生的增風增壓作用,改變風
路上的壓力分布,達到調(diào)壓目的。
特性:
前提:以增加風量為前提。
(三)風窗-風機聯(lián)合調(diào)壓的原理
1、風窗-風機增壓調(diào)節(jié)
所謂增壓調(diào)節(jié)是指使兩調(diào)壓裝置中間的風路上風流的壓能增加。
增壓調(diào)節(jié)又可分為風量不變和減少兩種。
2、風窗-風機聯(lián)合降壓調(diào)節(jié)
作降壓調(diào)節(jié)時,風窗安裝在上風側(cè),風機安裝在下風側(cè)。
二、生產(chǎn)工作面采空區(qū)自燃火源或高溫點的調(diào)壓處理
(一)采空區(qū)的漏風形式
1、并聯(lián)漏風
如圖是后退式回采U形通風系統(tǒng)
工作面采空區(qū)漏風分布平面示意圖。
2、角聯(lián)漏風
(二)、調(diào)壓處理方法:
(1)、當火源或高溫點處于
自燃帶Ⅱ中后部(靠近窒息帶)時,
則可用降低漏風壓差的方法,減小
漏風帶寬度,使窒息帶復蓋高溫點。
(2)、高溫點位于自燃帶的前部,
可采用在工作面下端掛風簾的方法來
減小火源所在區(qū)域內(nèi)的漏風,同時加
快工作面的推進速度,使窒息帶快速復蓋高溫點。
3、角聯(lián)漏風
采空區(qū)內(nèi)除存在并聯(lián)漏風外, 還有部分漏風與其它風巷發(fā)生聯(lián)系, 這種漏風叫角聯(lián)漏風。
調(diào)壓處理方法:
(1) 在風路中安裝風門和風機等
調(diào)壓裝置,降低漏風源的壓能, 提高
漏風匯的壓能。
(2) 改變相鄰支路的風阻比,使之 保持:
具體措施
三、調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓防滅火的原理與應用
一般適用于封閉火區(qū)滅火。有單氣室與雙氣室調(diào)壓兩種。
(一)、雙調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓原理與應用
1、布置方式
K1、K2:密閉墻。
F1、F2:輔助密閉墻。
在密閉墻和輔助密閉墻
形成的調(diào)壓氣室之間鋪一
根金屬管。
2、調(diào)壓原理
輔助密閉墻增加火區(qū)的
漏風風阻,降低火區(qū)的漏風
壓差;連通管與火區(qū)并聯(lián),
起到并聯(lián)分風和降壓的作用。
3、調(diào)壓時的火區(qū)動態(tài)觀察
(二)、單調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓原理與應用
1、布置方式及其調(diào)壓原理。
在回風側(cè)構(gòu)成調(diào)壓氣室, 同時利用金屬管將調(diào)壓氣室與火區(qū)進風側(cè)相連。
要消除火區(qū)漏風,需滿足下式:
式中:RT--連通管(包括閘門)風阻;
RM--輔助密閉墻M與CB巷道風阻之和;
RAB,RDA--分別為巷道AB和DA的風阻;
2、火區(qū)的動態(tài)觀測
四、調(diào)整通風系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風壓差
(一)調(diào)整通風系統(tǒng)的原則
1、增加火區(qū)或采空區(qū)的
并聯(lián)(低風阻)風路;或減少火
區(qū)并聯(lián)分支的風阻或風量
(不得在該分支增阻)。
2、增加火區(qū)所在分支或
其漏風流經(jīng)路線上其它分支的
風阻;在非漏風流經(jīng)的路線上
減阻。增阻或減阻巷道離火區(qū)
或采空區(qū)越近,效果越好。
3、當火區(qū)的漏風源與漏
風匯分別處于進回風井附近時,
應設法降低主要通風機負壓;
4、降低火區(qū)漏風源的壓能,
增加其漏風匯的壓能。
(二)通風構(gòu)筑物的合理位置
在有漏風源或漏風匯附近的風路上,設置增阻型通風構(gòu)筑物時,應遵循的總原則是:既起到應有的風流調(diào)節(jié)和控制作用,又不增大火區(qū)或采空區(qū)的漏風壓差。
具體而言:
1、若在有并聯(lián)漏風的風路上設置風窗等增阻型通風構(gòu)筑物時,其位置不應選擇在漏風的源與匯之間。
2、在有漏風源或漏風匯附近的風路上安設增阻型通風構(gòu)筑物時,應將其設在漏風源的上風側(cè),或漏風匯的下風側(cè)。
3、風門、調(diào)節(jié)風門和密閉墻等控制風流的設施設置后,應使采空區(qū)或火區(qū)同處于進風或回風側(cè),以降低其漏風壓差。
第八節(jié) 惰氣防滅火
惰氣系指不可燃氣體或窒息性氣體,主要包括氮氣、二氧化碳以及燃料燃燒生成的煙氣(簡稱燃氣)等。
一、氮氣防滅火
氮氣既可以迅速有效的撲滅明火,又可以防止采空區(qū)遺煤自燃。使用注氮滅火的火區(qū)具有恢復工作量小、不損壞設備等優(yōu)點。
1、(液)氮氣防滅火原理
1)氮氣注入采空區(qū)后具有降低氧濃度的作用;
2)液氮滅火還具有冷卻降溫作用。在20℃的環(huán)境溫度下,液氮的汽化熱為423kJ/kg。直接用液氮注入火區(qū)時,液氮氣化,吸收熱量,使火區(qū)氣體、煤層和圍巖的溫度降低,火區(qū)冷卻會加速火源熄滅;
3)在封閉火區(qū)的過程中,氮氣注入火區(qū)后,兼有抑爆作用。
2、氮氣制取
三種工藝方法:一是深冷空分法99.9%;二是碳分子篩變壓吸附法;三是膜分離法。
3、生產(chǎn)工作面采空區(qū)注氮防火
向采空區(qū)注入氮氣要根據(jù)具體條件確定注氮制度(方式)。在有自燃早期預報時,一般應采用非連續(xù)注氮,以降低成本。并根據(jù)高溫點的溫度或CO濃度大小選擇注氮強度、注氮口的位置以及注氮時工作面風量選擇等。
4、注氮處理封閉火區(qū)
1)向封閉火區(qū)注氮。有條件時注氮過程中逐漸縮封火區(qū),以提高注氮效果。
2)定向注氮,目標惰化。注氮時使氮氣流經(jīng)火源點,用氮氣流置換漏風氣流;或者用數(shù)個鉆孔能包圍火源點進行注氮,這就是目標惰化。
3)提高注氮效果的途徑 適當增加密閉墻的氣密性,限制漏風量;增大注氮強度和保持注氮的連續(xù)性;選擇合適的注氮口位置。
二、濕式惰氣滅火
濕式惰氣是燃料油與一定比例的空氣混合在惰氣發(fā)生裝置(機)內(nèi)經(jīng)充分燃燒后產(chǎn)生的煙氣。由于煙氣中基本上是惰性氣體或不可燃氣體,因此,將其壓入火區(qū)后,可起到惰化火區(qū)、窒息火源的作用;壓入正在密閉的火區(qū)可起到阻爆作用。
惰氣發(fā)生裝置及其性能參數(shù)
產(chǎn)氣量,燃油耗量,耗水量,供水壓力,出水溫度。
第九節(jié) 礦井火災時期通風
一、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(fā)生變化,這種因火災而產(chǎn)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(tǒng)中,在F點發(fā)火,由于火源下風側(cè)34風路的風溫和空氣成分發(fā)生變化,從而導致其 密度減小,該回路產(chǎn)生火風壓,根據(jù)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 。
二、火風壓的特性
1、火風壓出現(xiàn)的位置?;痫L壓產(chǎn)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(chǎn)生的的位置。
三、火災時期風流紊亂規(guī)律及防治
1、風流的紊亂形式。
風流紊亂的形式主要有:旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn)、主干風路煙流逆退和火煙滾退三種形式。
1)旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn)。當火勢發(fā)展到一定的程度時,通風網(wǎng)路中與火源所在排煙主干風路相連的某些旁側(cè)分支的風流可能出現(xiàn)與正常風向相反的流動,在災變通風中把這種現(xiàn)象叫做旁側(cè)支路風流的逆轉(zhuǎn)。
2)主干風路煙流逆退。
3) 火煙滾退。
2、風流紊亂的原因、規(guī)律及其防治
1)上行風路產(chǎn)生火風壓 .
發(fā)生風流逆轉(zhuǎn)的原因主要是:
(1)因火風壓的作用使高溫煙流流經(jīng)巷道各點的壓能增大;
(2)火源下風側(cè)風阻增大(巷道冒頂?shù)仍颍瑢е轮鞲娠L路火源上風側(cè)風量減小,沿程各節(jié)點壓能降低。
風流逆轉(zhuǎn)的規(guī)律是,上行風路產(chǎn)生火風壓,旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn)。旁側(cè)支路風流是否發(fā)生逆轉(zhuǎn),與本分支的風阻大小無關。風流逆轉(zhuǎn)的過程一般是,風量先逐漸減小,至停止,到反向。旁側(cè)支路風量減小,則可能是逆轉(zhuǎn)的前兆。
為了防止旁側(cè)風路風流逆轉(zhuǎn),主要措施有:
(1)降低火風壓;
(2)保持主要通風機正常運轉(zhuǎn);
(3)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(chǎn)生火風壓
在下行風路中產(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)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(guī)律及其防治
由于火源處產(chǎn)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(fā)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。
四、災變時期風流控制
1、礦井發(fā)火時對通風制度的基體要求是:
1)保護災區(qū)和受威協(xié)區(qū)域的職工迅速撤至安全地區(qū)或井上;
2)有利限制煙流在井巷中發(fā)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(qū);
4)為救護創(chuàng)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(wěn)定風流。(1)火源位于采區(qū)內(nèi)部,(2)網(wǎng)絡復雜的高瓦斯;(3)獨頭巷道;(4)采區(qū)或礦井 回風道;(5)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(qū)域性反風;(3)局部反風
4)風流短路----進風系統(tǒng)
第十節(jié) 礦井火災處理與控制
一、滅火原理
滅火原理:
1)冷卻,把燃燒物質(zhì)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(huán)境隔離,抑制參加反應的物質(zhì)。
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
(一)常用滅火劑及其使用方法
可用于撲滅火源的物質(zhì),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(xiàn)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(qū)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(fā)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(nèi)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(qū)范圍內(nèi)的氧濃度;干粉及其熱解產(chǎn)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(jié),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(nèi)滯留在火區(qū)內(nèi)。其作用是降低火區(qū)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。
(二)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(zhì)基礎。煤礦常用的是挖除火源。
(三)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(nèi)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(nèi)固聚的大量水份,遇高溫受熱蒸發(fā),還可以起到吸熱降溫作用。
(四)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(qū)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(nèi)砌筑密閉墻,使火源與空氣隔絕。
(一)密閉墻的結(jié)構(gòu)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(fā)展。為砌筑永久密閉墻或直接滅火創(chuàng)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(qū)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(gòu)筑防爆密閉,以防止封閉火區(qū)時發(fā)生瓦斯爆炸。防爆密閉墻一般是用砂袋堆砌而成。
(二)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(qū)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(shù)要少;快是指封閉墻的施工速度要快。
(三)封閉火區(qū)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(qū)的方法
封閉火區(qū)的方法分為三種:
1、鎖風封閉火區(qū)。
從火區(qū)的進回風側(cè)同時密閉,封閉火區(qū)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(qū)。
2、通風封閉火區(qū)。
在保持火區(qū)通風的條件下,同時構(gòu)筑進回風兩側(cè)的密閉。
3、注惰封閉火區(qū)。
第二、三種方法,即封閉火區(qū)時保持通風的方法在國內(nèi)外被認為是最安全和最正確的方法,應用較廣泛。
五、撲滅和控制不同地點火災的方法
1、井口和井筒火災--
2、井底火災
3、井下硐室火災
4、通風巷道火災
5、采煤工作面火災
6、獨頭巷道火災
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