中国矿业论坛_煤矿火灾防治.ppt

煤矿火灾防治,为什么火灾救灾难度和危险性最大为什么有的火灾诱发爆炸，有的却不会为什么下山火灾风流流向反复变化如何分析所取气样可靠性如何注意直接灭火的安全保障分析火灾隐患时如何排除环境影响如何判断火源位置如何分析封闭火区燃烧状态为什么掌握计算机风流模拟技术比定性分析方法还简单如何进行有效的火灾现场勘察分析,矿井火灾领域的十大疑问,矿井火灾隐患侦知供氧风流状态风压分布和漏风火源电气、自燃、摩擦、撞击、爆破等燃料煤、木材、塑料（了解其燃烧特性）监察火灾隐患预警---靠风流气体成分的分析,矿井火灾防治的技术支持,火灾事故防治措施检查各易着火区火灾怎么办火灾预防处理计划正确性和可操作性技术保障反风、短路、控风、撤退路线及措施实施顺序。火灾及时报警保障（监测、技术）直接灭火的器材、供水、人员组织控风设施的完好风门、风机,矿井火灾救灾火灾风流紊乱现象风流模拟及控制直接灭火的相关技术灭火的有效性和安全性火区封闭与开启技术火区燃烧状态的逻辑推理,火灾事故的调查----事故现场勘察分析火灾现场不同部位的燃烧状态和痕迹推测火源点、可燃物和原因推测火灾形成基本过程（发生、蔓延、传播、破坏、熄灭）,1.燃烧的基本概念,燃烧的特征放热、发光和生成新物质。电灯钨丝放热、发光，但未生成新物质。金属生锈，动物呼吸放热、生成新物质，但无发光现象。所以，以上两种现象均非燃烧。,燃烧的条件,燃烧的形式扩散燃烧（气体可燃物燃烧）可燃气体从管道孔口，或巷道流出，在与空气的交界面燃烧。分解燃烧（固体和部分液体燃料燃烧）可燃物遇热分解－其产物氧化反应－火焰燃烧矿井火灾时期，着火带中燃烧带燃烧。,表面燃烧（固体燃料燃烧的后期）固体燃料热分解后，剩余的焦炭与空气的接触表面燃烧。固体燃料呈红热表面，但没有火焰。矿井火灾时期，着火带中的焦化带燃烧。预混燃烧（气体可燃物燃烧）可燃气体与空气预先充分混合的燃烧。燃烧在混合气体分布空间快速蔓延，在一定条件下会转变为爆炸。矿井火灾引起的爆炸事故往往由预混燃烧引起。有时因分解燃烧生成大量富余可燃挥发性气体，与空气混合形成预混气体，在一定条件下点燃而发生预混燃烧。在上述四燃烧形式中，预混燃烧范围最大。,*燃烧源高温*高温有毒烟流（中毒、爆炸）*风流紊乱、逆转加剧上述危害,*高温烟流的长期、大范围影响火灾*高温高压烟流的瞬间大范围影响爆炸*高压气-固流的瞬间局部范围影响突出*高压液-固流瞬间局部范围影响水灾*地压作用下固体的瞬间局部影响顶板灾害,2.火灾的特点及治理难点,发展迅猛比内因火灾更迅速的预警、救灾持续时间长较纯爆炸、突出等更危险长期、大范围风流紊乱控风技术应用有效、但难度大技术推广的难点外因火灾几率小，控风设施日常维修、购置费用大,外因火灾治理难点和控风有效性,3.矿井外因火灾燃烧特性,3.1富燃料燃烧和富氧燃烧,,,,,,,,,*高温1000℃、大量高温气体流向下风侧*形成再生火源（跳蛙现象）*产生爆炸隐患*引起风流紊乱逆转、形成爆炸预混气体,3.2富燃料火灾的危险、燃烧条件及控制,控制,富燃料火灾,条件,危险,液体燃料、量大、供氧不足（停、减风，巷塌）、空气预热温度高、断面小,*减少火势及时灭火、下风侧洒水*一般不能停风、减风，特别是忽然停、减风*条件许可时注惰气,,3.3为什么富燃料燃烧引起再生火源和爆炸,下列情况直接灭火时，能否减少风速,,,,,,4.矿井火灾预警,4.1矿井火灾燃烧生成产物富氧燃烧富燃料燃烧,*火风压--节流作用和上浮作用（定义）*低、微风的火源--烟流逆向蔓延*火源的顺风蔓延井下风速下，火源蔓延速度与风速成正比,4.2煤吸附氧气的能力启封火区复燃,*煤→常温吸附氧*封闭火区→大气和煤堆内氧浓度→阴燃现象,4.3矿井火灾燃烧蔓延特征,,,,,,,,4.4输送机胶带燃烧特性及产物-特殊危险性,,燃烧三阶段,煤升温出现冒烟燃烧,煤与胶带混合燃烧阶段,煤明火燃烧初期阶段,必须及时报警,危险性大,燃烧初期，HCl比CO更早出现,HCl比CO的毒性大10倍以上,胶带火灾常发生在进风区,,5.火灾风流紊乱现象,,风流逆转浮力＋节流机械风压，巷道全断面风流反向风流逆退浮力＋节流→巷道纵横断面温度和压力差。新风顺风向从巷底流入，热烟流沿巷顶流出。风流滚退由节流、温度和压力差引起,浮力作用方向朝上；节流作用与风流流向相反，一般情况下，节流作用比浮力作用小得多。,上、下山火灾风流逆转情况不同,上山火灾风流逆转后风向一般不变,,下山中小火灾风流逆转后风向变化频繁,,火势大的下山火灾风流逆转后风向较稳定,,,下山火灾实例联絡巷对风流逆转的影响,,,倾斜巷道下行风流火灾实例示意,,6.直接灭火的实用技术,6.1CO对灭火人员身体状况的影响,防止烟流滚退的最小风速,6.2防止烟流滚退风帘遮挡巷道下半部提高风速巷道左右侧同时喷水反光镜的应用自关风门,,6.3气体监测检查氧气浓度氧气浓度太低，便携式电子检测仪表误差大，氧气浓度需大于17％。,注意直接灭火的退路直接灭火时的下风侧烟流组分监测注意风流稳定性，是否有压力脉动注意O2、CO、CH4的变化趋势持续增加灭火效果不佳，预示爆炸可能发生浓度差值法排除环境因素影响CO200ppm↑220ppm220-20020↓↓150501507070-5020浓度比值法减少风量因素影响。CO200ppm↑风量增10倍20ppmΔO210风量增10倍1,6.4用水直接灭火,水流方向水与风流应在同一方向流动。避免巷道垮塌破坏水管或高温破坏橡胶垫圈，引起漏水。管路系统供水管道应由进风井进入，消防栓接头盖应用塑料。应采用能清楚显示开关状况的阀门。供水量应充足,6.5高倍泡沫灭火,适宜于距采煤工作面或未封闭采空区较远的巷道着火。不适宜于倾角大于11.3下山或大于5.7上山火灾。不适用于熄灭煤体深部火灾和巷道死头。进入成泡机的风流不含烟流或是只含少量烟流，因烟流妨碍泡沫形成。发泡作业一旦开始，不能间歇作业若必须暂停发泡作业，应停止供水，并保持通风机运行，稀释并带走可燃气体。,如何判断泡沫流动走向和灭火效果应注意分析泡沫旁路而不能流入着火带泡沫是否有足够含水量故须监测分析回风巷及泡沫灭火机附近大气状况。泡沫栓前进的两个信号泡沫机隔墙两端压差逐渐增高。回风巷可燃气体浓度增加。泡沫栓旁侧流失或过着火带压差停止增高。可燃气体浓度停止增高。,如何判断泡沫栓旁侧流失或过着火带呢若泡沫栓过着火带呢泡沫栓暂停延长，压差稳定一段时间后，又继续增加，若泡沫含水充足，回风巷水蒸气和湿度增加。否则，泡沫栓旁路，从旁侧巷道流失。若回风巷可燃物浓度增加一段时间又开始降低说明火势得到抑制。,,高倍泡沫灭火的缺点泡沫栓难以充填整个巷道断面，巷道顶部火灾不易扑灭。泡沫栓难以通过垮塌严重区域。泡沫栓阻塞进风，在打了隔墙情况下，可能形成富燃料燃烧。或瓦斯积聚，并被推向着火带。在火源上风侧瓦斯浓度大或有旁侧巷道进风时，必须考虑瓦斯爆炸的危险。下山火灾注泡沫，因火风压上浮作用，可能阻止泡沫下流。,7.火区状态分析,7.1火区内瓦斯爆炸性变化趋势分析注惰气等防治措施的效果）,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,0t1t2t3th,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,0t1t3t2th,,,,,,,,,,CH4,,,O2,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,0t1t3t2th,,,,,,,,,,CH4,,,O2,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,0t1t3t2th,,,,,,,,,,CH4,,,O2,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,0t1t3t2th,,,,,,,,,,CH4,,,O2,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,0t1t3t2th,,,,,,,,,,CH4,,,O2,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,0t3t1t2th,,,,,,,,O2浓度（）,,21,16,12,5,CH4,,,,,O2,0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限,结论1.注惰气、阻漏风等措施，不仅有助于灭火，而且有助于避免形成爆炸性大气使O2曲线变陡，CH4曲线变缓，两危险时间段不重叠。2.火区漏风矛盾影响利冲淡瓦斯、延缓瓦斯浓度增加，瓦斯曲线变缓。弊渗入空气，延缓氧浓度下降，氧气曲线变缓利弊分析O2相对密度1.1，CH4相对密度0.55漏风易与火区大气混合，较难与火区内瓦斯层混合。所以应注意火区内瓦斯分布的不均匀性，局部积聚瓦斯层，流经火源，易发生爆炸。,3.在火区内存在多个火源点情况下，局部积聚瓦斯层流经火源概率增大，更易发生爆炸。4.为什么近年来，封闭火区易发生瓦斯爆炸①开采强度增加，瓦斯涌出量增大，瓦斯曲线变陡，其危险区易落在O2危险区内，而易形成爆炸性大气。②沿空留巷及放顶煤开采等采煤方法，使漏风增加，氧气曲线变缓，增加O2危险范围。,7.2确定所取气样是否可靠特里克特比率Tr〉1.6，气样不可靠燃烧类型判别Tr500℃，作用时间25分钟,混凝土在火灾中的变化火场直观鉴定外观无变化，强度增加→火场温度100～300℃开始有裂纹，强度不变→火场温度300～400℃裂纹增大增多，强度下降较多→火场温度600～700℃酥裂破坏，强度几乎全部丧失→火场温度800～900℃熔结、熔瘤，1000℃以上化学方法鉴定中性化鉴定水泥在火灾中CaOH2或CaCO3在600900℃分解而呈中型化.分析当时的温度和作用时间.1酒精酚酞试剂检查其水泥碱性变化呈红色CaOH2存在多→600℃，或火灾作用时间长,短路在金属中的痕迹区别短路与燃烧熔痕分析导线是先短路后烧熔或是先烧熔后短路短路电弧温度高、短路时间短、作用点集中燃烧熔痕电弧温度较低、燃烧时间长、作用区域广,因此两者出现以下差异,区别火灾前及火灾中短路熔痕,过负荷痕迹区别导线因火烧或过负荷所破坏分析火灾致因，责任，和教训,11.3结论,1.直接证据和间接推论的整理2.推测事故致因和过程3.应综合考虑材料与人的因素的综合作用,12.矿井内因火灾,12.1致因及过程煤-氧复合作用学说空气中O2煤→常温氧化→自燃自燃三阶段准备期缓慢氧化温度逐渐↑；着火温度↓自热期氧化速度↑热量积聚，温度↑煤的干馏（6080℃）生成CO，碳氢化合物，H2等燃烧期出现明火、烟雾以及燃烧生成物,,,,,,,*煤本身具有自燃发火本性的一种度量标志*鉴定方法双回路气相色谱吸氧鉴定方法,预警,12.2预警,自燃预测预报,自燃发火指标气体,自燃倾向性及鉴定,*第一火灾系数CO2指数*第二火灾系数CO指数*其它烯烃、烷烃等气体,平庄局HCQ/100消除风量变化的影响,12.3内因火灾防治合理的开拓开采系统、采煤方法及通风系统开拓主要巷道→底板岩石采煤方法减少煤柱，提高回收率，全陷落法管理顶板通风系统减少漏风，中央分列、两翼对角预防性灌浆浆材、不燃、粒度2mm，其中1mm75泥浆料水比1.21.5阻化剂防火阻化率愈大，煤抗氧化能力愈强阻化衰减期阻止氧化的有效期均压防灭火降低压差→减少漏风（散热带、燃烧带、窒息带）（SF6示踪气体）；安全问题惰气以氮气为主凝胶固结水，成胶和汽化降温，密封堵漏，阻化,13.矿井火灾事故案例分析,例某矿“11.l”胶带机暗斜井火灾案例分析年11月1日凌晨510分左右，某矿胶带机暗斜井第二部胶带机头以下200米左右处，因胶带摩擦起火，造成16人死亡，18人受伤的重大恶性事故。直接经济损失200多万元。,13.1事故经过,该暗斜井全长780米，倾角为16度，共安装胶带机两台，第一部长400米，第二部长为370米。年11月1日凌晨540分，矿运转区调度员向矿调度员汇报，井下二水平胶带暗斜井第二部胶带机中部着火。矿调度室接到事故汇报后，立即通知矿总值班的副总工程师以及有关矿领导和局调度室。同时矿总值班及调度员立即布置运转区现场人员进行直接灭火，切断胶带暗斜井的所有电源，并通知井下各采掘作业点所有人员撤离现场。542分，矿总值班员接到矿长命令后，立即带领运转区支部书记、副区长及工人等12人下井到现场进行直接灭火，当时已有50多米左右的胶带被烧，火势很猛，且天眼子木垛已在燃烧。灭火器和防尘水均无法控制火势，现场救灾指挥又派运转区工人到二水平中央变电所及泵房将所有灭火器运到火区灭火，约600矿总工程师赶到调度室后再次命令井下除现场灭火人员外，井下全部撤人。,713，现场现场救灾指挥在井下向矿长汇报，现场灭火效果差，控制不了火势，要立即组织接水管到火区，用防尘水进行灭火。局领导及救护大队队员先后到达矿上进行现场指挥和井下进行直接灭火。因现场火势猛，采取直接灭火无效后，指挥部决定撤出二水平灭火人员，实施反风。二水平灭火人员全部撤出后，815分总指挥命令东西立风井同时进行反风，全矿井下高、低压电源切断。820、821东西立风井先后反风。由于受灾范围大，抢救情况复杂，又先后调动了邻近煤矿共6个救护小队参加救灾。至11月2日23时，火区明火扑灭，11月4日600，最后一名遇难者升井。11月4日14时，恢复正常通风。,13.2事故原因,l、胶带机中部着火，系托辊不转，胶带与托辊滑动摩擦造成高温而引燃附近可燃物，是这次火灾事故的直接原因。2、管理不严，致使胶带暗斜井第二部皮带局部地段存在余煤余碴等可燃物，职工违反劳动纪律，提前出班，是造成这起事故的主要原因。3、井下使用非阻燃胶带，胶带巷消防设施不齐全，三水平材料库垮通胶带暗斜井，垮通区用可燃性材料支护且封闭不严，是造成事故扩大的重要原因。4、井下压风自救系统不完善，没有自救器，是造成事故人员伤亡扩大的重要原因。经调查分析认定，这是一起重大责任事故。,13.3事故应吸取的教训,（一）进风巷的胶带机火灾的及时发现（二）劳动纪律松懈，提前出班（三）全矿反风①平时加强对反风设施的维修②制定并落实可操作性强的原进风区人员撤退计划③人员撤退路线必需根据反风风流逆转可能性，作出具体应对规定④反风必须综合考虑对参与直接灭火和侦察火情人员的影响,（四）本案例显示现场人员直接灭火未能成功扑灭火灾。①能否在火灾现场就地组织人员直接灭火②在于建立有效的防灭火系统（五）提高灾变时期个人防护、自救能力的意义（六）加强机电设备检修，保证设备的正常运（七）设置监测系统和自动洒水装置，及时发现火警并扑灭火灾（八）注意紧急情况下通讯的及时性和正确性,谢谢大家,