第四章 矿井火灾的预测11.ppt

第四章矿井火灾的预测和预报,主要内容4.1、煤炭自燃发火的预测4.2、矿井外因火灾预报重点和难点火灾的预测预报方法和应用,4.1煤炭自然发火的预测,矿井火灾预测的目的掌握煤层自燃发火的危险性和客观规律。具体地说，就是根据煤炭自燃的理论知识和已掌握的自燃发生的规律，采用科学方法、较成熟的经验和先进的技术手段，结合本矿的具体情况，评价待开采煤层自燃的危险性，预测矿井生产过程中可出现的煤炭自然发火的时间和空间分布。,煤炭自燃发火危险性预测,制定预防措施,,基础,前提,4.1.1预测的方法,1、采集煤样，（在实验室内）确定自燃倾向性等级。２、采用类比的方法二者存在缺点国外情况吸氧速度常数法并结合地质开采；波兰实验室鉴定结合地质开采等。,4.1.2煤层自燃倾向性的鉴定方法,原理用煤氧化合理论，测定煤的氧化性。方法1、燃点（温度）降低法具体方法标准划分可信度评价据统计，鉴定结果可靠性达77，少数矿井不符合（原因）。,,1）采样地点不合适，代表性差；2）煤样经过粉碎加工以及化学试剂处理后，其物化性质以及因此而决定的自燃倾向性与静下煤有一定差别；3）影响煤层自然发火的因素很多；,返回,2、吸氧量法,1992年版煤矿安全规程，使用“双气路气相色谱仪吸氧鉴定法”。,4.1.3煤层自然发火期的估算方法,1、自然发火2、自然发火期最小自燃发火期）3、煤层最小自然发火期的估算方法统计法类比法,统计法,适用于生产矿井。矿井开工建设揭煤后，若发生自然发火，就开始推算煤层的自然发火期，并要求分煤层、分翼进行统计和记录，对同一煤层发生的各次火灾逐一进行比较，以最短者作为煤层的自然发火期。,注意,发火期的确定方法不应因火源的位置而异原因（1）与煤中含有的硫份、水份及外部漏风和蓄热条件有关（2）回采工作面自燃火源易出现停采线处采空区火灾的自燃发火期计算的关键,火源的位置,类比法,适用新建矿井。根据地质勘探时采集的煤样做自燃倾向性鉴定，并参考与之相似的煤层、地质条件、赋存条件和开采方法的采区和矿井，进行类比而估算。,2、延长煤层自然发火期的途径,１）减小煤的氧化速度（1）避免或减少煤体碎裂、减少孔隙度（2）降低自热区内的氧浓度（3）选择分子直径较小、效果好的阻化剂或固体浆材，喷洒到碎煤或压入裂隙中,２）增加散热强度，降低温升速度,温升速度取决于生热量和散热量比值。（1）增加遗煤的分散度。（2）增加通风强度（3）增加煤体湿度,火源的空间分布主要根据自然发火的必要条件确定。1、煤厚h0.5m；2、漏风强度m3/m2﹒min0.02煤层的最小自然发火期ts。,4.1.4潜在自燃火源分布,4.1.5煤层自然发火的模拟实验装置,1管道2一风量测定，3一风量调节阀，4一风机5一回风道6一炉体外保温层，7一炉体内保温层,炉体,设计总原则,试验条件尽量与井下条件相似（块度、温度、湿度、通风强度）进风温度与井下保持一致。（不随煤温变化）试验时不向氧化煤体输入热量。有良好的隔热和绝热系统，保证热量散发少供风系统可调节。有精度较高的测定系统（T,Q,P等）,,测温预报自燃应用,1、煤柱测温（图1）2、巷道顶煤温度普查3、工作面测温系统布置（图2）4、停采线煤温检测,图1,（图2）,热电偶探头的布置要求,1安装探头位置选择合理。其位置一般是有可能产生高温点或火源，巷道顶煤和采空区；2施工质量好，符合设计要求；3探头安装后又较好的保护措施，以免遭受损坏。4）测点间距一般在10m左右，同时要求能控制研究区域内的煤温分布。,4.2矿井外因火灾预测,矿井外因火灾预测的任务通过矿井各井巷中可燃物和潜在火源的分布调查，确定可能产生外因火灾的空间位置，及其危险性等级，为制定措施提供依据。意义准确预测，使防火具有针对性，灭火准备更充分，可以提高灭火效果和取得一定的经济效益。,外因火灾的预测遵循的程序,1、调查井下可能出现火源（包括潜在火源）的类型和分布2、调查井下可燃物的类型和分布；3、划分危险区域；4、确定发火危险性区的危险性等级；,确定发火危险性等级的因素,１）可燃物引燃的难易程度；２）火源或潜在火源的能量；３）可燃物燃烧后蔓延的难易程度；４）火灾发生后造成危害的程度。,外因火灾划分危险区标准,例题,1、矿井主要运输机巷为可燃胶带，长800m，带速3m/s，判断其发火危险性等级；（低高高高--二级）2、矿井主要运输机巷为阻燃胶带，长800m，带速3m/s，判断其发火危险性等级。（低高低低--四级）总结采用阻燃材料降低火灾危险性，减少火灾费用的同时提高了矿井安全性能，可补偿阻燃胶带昂贵的费用。,在确定火灾等级后,措施防火报警灭火,4.3矿井外因火灾的预报,矿井火灾预报定义根据火灾发生和发展规律，应用成熟的经验和先进的科学技术手段，采集处于萌芽状态的火灾信息，并进行逻辑推断工作，报告高温点的发生位置及其发展状况。火灾预报的内容矿井火灾预报的方法1）生物方法利用人体生理感觉2）化学方法分析火灾时生成的气体产物3）物理方法利用直接和间接方法测煤及环境温度,生物方法,嗅觉通过嗅觉能够闻到正常大气中所没有的，但在煤体温度升高到一定程度之后分解生成一些带有异常气味的火灾气体。（如芳香族非饱和和饱和碳氢化合物煤油味，汽油味和轻微的芳香气味）视觉阴燃时期的烟雾感（触）觉通过感觉流出的水温度和煤体温度及周围缺点,化学方法－气体分析方法,1.指标气体的试验研究1）研究指标气试验体的装置2）试验煤样2.煤炭在自热阶段放出的气体3.指标气体具备的条件灵敏性规律性可测性4、确定预报的临界指标,研究指标气试验体的装置,一、试验装置二、实验煤样三、实验操作程序,5.常用的指标气体,一氧化碳,,,,,COppm,h（时间）,a,,,,,COppm,h,c,,,,,COppm,h,b,,,,,,COppm,h,d,,使用CO作为指标气体有两种形式,一氧化碳浓度一氧化碳的绝对生成量HCO*Q/100这种方法是用绝对生成量作为自燃发火系数。确定临界值考虑的因素1各采样地点在正常风流中CO本地含量。2临界值时所对应的煤炭温度要满足预报要求。应用CO作指标气体预报自燃发火应满足1CO浓度或绝对值要大于临界值2CO浓度或绝对值要有稳定增加的趋势,6.Graham系数Ico,J.Graham提出用流经火源或自热源风流中的CO浓度增加量与氧浓度减少量之比。作为自燃发火的早期预报指标。,对于正常时大气中含有co的矿井，有标准是正常时Ico0.30.4;加强检查Ico＝0.5自热无疑Ico＝1自热严重Ico＝2有明火Ico＝3,指标气体乙烯及其他指标气体,采样点设置与采样要求,1.测点设置1测点设置的总要求既要保证一切火灾隐患都要在控制范围之内，并有利于准确地判断火源位置，又要使设置的测点数少，安装传感器少。2测点布置的一般原则1在已封闭火区的出风测密闭墙内设测点（管伸入墙内3m以上）2有发火危险的工作面的回风巷内设测点3潜在火源的下风测4测点距火源距离应适当5温度测点要保证在传感器的有效控制范围内6测点应随采场变化和火情变化而调整,2.采样要求1应人工采样时分别在巷道的中心，顶底板附近采集气样2测点上风测瓦斯涌出量大时，计算Ico系数时应考虑瓦斯涌出影响3）人工间断采样时应避开放炮时间4）利用钻孔取样时，应防止钻孔周围漏气5）一旦测点设定采样只能在采样点上进行6）一个测点采样次数不小于3次，3次误差不小于5％，否则重新采取7）在封闭火区内取样时，应在大气压稳定时进行。,7、气样可靠性判别指标,原理物质燃烧所消耗的各种物质的分子与生成气体成正比。,,井下常见可燃物燃烧Tr系数如下沼气0.4-0.5木材0.9-1.6煤、石油。胶带。绝缘材料、聚氨酯泡沫燃烧0.5-1.0,8、连续自动检测系统,1）束管系统2）矿井火灾监测与监控,自然发火的定义,理论上实践中矿井防灭火规范出现下列现象之一（1）煤因自热或自燃出现明火、火炭或烟雾等；（2）因煤自热使煤体、围岩或空气温度升高到70度以上；（3）由于煤炭自热而分解出一氧化碳、乙烯或其他指标气体，达到一定浓度并有上升趋势。,,防火作业,11按引火源分，矿井火灾有哪几类，各有何特点。1－2论述矿井防灭火研究的内容。21试述物质燃烧的充要条件。22试述外因火源的种类及煤矿常见的外因火源。23试述外因火灾防火对策的主要内容。24试述外因火灾防火中技术对策的主要内容。31试述煤炭自燃的充要条件。32试述煤炭氧化的规律性。33试述煤层自燃倾向性、自然发火危险性、矿井自然发火、煤层自然发火期的定义。34试述煤炭自燃的影响因素。35试述采空区三带的概念。36采空区煤炭自燃的条件及其影响因素和预防措施。,