1、,“一通三防”基础知识,一、矿井通风,矿井通风的基本任务矿内空气主要成分及矿内气候条件3. 矿内主要有害气体及危害4.矿井通风压力及通风阻力5.矿井通风动力6.矿井通风系统及通风构筑物,7、采区通风及掘进通风 8、矿井及采、掘工作面的风量计算 9、矿井总风量及局部风量的调节 10、提高矿井有效风量率的措施和途经,1、矿井通风的基本任务,1）供给井下新鲜空气。2）冲淡并排除有害气体和矿尘。3）创造良好的气候条件。,2、矿内空气主要成分 按所占体积的份数计：氧气为20.96%;氮气为79%;二氧化碳为0.04%。 煤矿安全规程规定采掘工作面的进风流中,氧气浓度不得低于20%,二氧化碳浓度不得超过0
2、.5%。,3、矿内空气中的主要有害气体 矿内空气中的主要有害气体有：一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和沼气等。因为这些气体都是有害的，所以，煤矿安全规程中对其在风流中的浓度都有限制和规定。 煤矿安全规程第100条规定：一氧化碳最高允许浓度为0.0024%; 二氧化氮为0.00025%;二氧化硫为0.0005%;硫化氢为0.00066%;井下充电室风流中的氢气浓度不得超过0.5%。,3、矿内气候条件 矿井气候条件是指矿井空气的温度、湿度和风速的综合作用状态，维持体温的热量以对流、辐射、蒸发三种方式向外散发，热量散发多了少了都会使人不舒服。对人体最适宜的温度为1525度，生产矿井采掘
3、工作面空气温度不得超过26，机电设备硐室的空气温度不得超过30；采掘工作面的风速不得超过4米/秒，相对湿度在50-60为宜。,4、矿井通风压力及通风阻力,矿井通风压力 井巷风流中两断面的压力差是造成空气流动的根本原因，空气流动的方向总是从压力大的地方向压力小的地方。井巷内空气得以流动的压力称为通风压力。矿井的通风压力就是进风井口断面与出风井口断面的压力之差。它是由扇风机或自然风压的作用造成的,在井下流动的空气中，任一断面上都具有静压、速压和位压三种压力。压力的单位一般用“Pa”或“Kpa”表示，M Pa，大气压力，水柱高度，巴，毫巴等。,矿井通风阻力 所谓通风阻力是指当风流在井巷中流动的时候，
4、井巷的周壁对风流呈现出阻挡的作用力。通风阻力与通风压力大小相等，方向相反。 矿井通风网络中存在的通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两大类，其中主要的是摩擦阻力。,摩擦阻力是空气在井巷中流动时，空气与井巷周壁和空气本身内部分子之间的摩擦而产生的一种阻力。它与井巷的支护形式、巷道壁的粗糙程度、巷道断面、井巷长度、井巷周边长度及井巷中流过的风量有关。 局部阻力是指风流流经巷道中局部地点断面突然扩大或缩小及巷道转弯交叉等处 时，使风流受到阻挡，风流的速度或方向改变时空气分子间冲撞而产生的阻力。局部阻力一般占矿井通风总阻力的1020%。,降低矿井通风阻力的措施主要有： 1)选择经济、合理的巷道形状和断面；
5、2）经常对变形和失修的巷道进行扩修； 3）尽可能采用并联风路； 4）尽量避免不同断面的巷道相互连接；尽量避免巷道有直角转弯； 5）支架排列整齐，巷道壁尽量使之光滑； 6）减少局部阻力地区的风速和巷道的粗糙度； 7）清除巷道内的堆积物等。,5、矿井通风动力,矿井通风动力是产生矿井通风压力的前提。通风动力由机械造成时叫机械通风，由自然因素造成时叫自然通风。扇风机和自然风压是产生矿井通风的动力。,机械通风 机械通风主要是靠扇风机来实现的，扇风机按其服务范围和作用的不同，可分为主要扇风机、辅助扇风机和局部扇风机三类，按其构造分可分为离心式和轴流式两类。扇风机都有一些附属设备，如防爆门、风峒、扩散器等。
6、 我矿的离心式风机主要有11、13区主扇风机型号为G47311NO25D，配套电机280Kw；12、14区主扇风机型号为G47311NO28D，配套电机500Kw，15区正在运行的是FBCDZ-No22型轴流风机，功率2*355Kw。,自然通风 矿井通风不是利用扇风机所造成的风压，而是借助于自然因素产生的自然压力差，驱动空气在井下流动，这种通风方法叫做自然通风。自然因素产生的压力差叫做自然风压。自然风压是由于两点间的空气柱重量不同而形成的，它主要与两井口的标高差，两空气柱的温度差及能影响空气重率变化的其它自然因素有关。,自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响，随季节的变化而变化，冬
7、、夏季自然风压较大，而方向相反；,6、矿井通风系统及通风构筑物,矿井通风系统 所谓矿井通风系统是指风流由入风井口进入矿井后，经过井下巷道、采掘工作面，然后进入回风井，由回风井经扇风机排出矿井，风流所流经的路线。 矿井通风系统包括：通风方式，即为进风井和出风井的布置方式，一般分为中央式、对角式和混合式三类；通风方法，即矿井主扇的工作方法，一般分为抽出式、压入式和抽压联合式三种；通风网路三个方面。,中央式分为：中央并列式、中央分列式和中央边界式。 对角式分为：两翼对角式、一翼对角式、分区对角式。 混合式 是进风井与出风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成，其中有中央分列与两翼对角混合式，中央并列
8、与两翼对角混合式和中央式与分区混合式等。,通风构筑物 矿井通风构筑物是为引导、遮断或控制风流而建筑的通风设施。 允许通过风流的通风构筑物。包括扇风机的风峒、反风装置、风桥、调节风窗及引风幛等。 遮断风流的通风构筑物。包括通风井口的密闭、密闭墙、风门等，,7、采区通风及掘进通风,采区通风 采区通风是矿井通风的核心，采区通风系统是矿井通风系统的基本组成部分。它是指矿井风流从主要进风巷进入采区，流经有关巷道，清洗采掘工作面、峒室和其它用风巷道后，排至矿井主要回风巷的整个路线。,1) 采、掘工作面、峒室应采用分区通风；2) 必须保证风流流动的稳定性，应消除对角风路或使其数量尽可能减少；3) 通风网路力
9、求简单，应尽量减少采区通风构筑物（如风门、风桥等）的数量；4) 采区漏风量应尽量减少； 5) 要有利于采空区瓦斯的合理排放及防止 采空区遗煤自燃。,煤矿安全规程对采区通风系统的规定有： 生产水平和采区必须实行分区通风； 高瓦斯矿井、有煤与瓦斯突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少一条专用回风巷； 采区进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷、一段为回风巷； 采、掘工作面应实行独立通风；开采有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出危险煤层时，严禁任何两个工作面之间串联通风； 有煤与瓦斯突出危险的采煤工作面不得采用下行通风； 采掘工作面的进风和回风不得经过采空区和冒顶区。,采区进、回
10、风上、下山的选择 低瓦斯矿井采区的通风一般选择皮带上、下山进风，轨道上、下山回风的一进一回通风方式； 高、突矿井、容易自燃发火矿井多采用皮带、轨道上、下山进风，专用回风上、下山回风的两进一回通风方式。 回采工作面的通风方式有“U”型、“W”型、“Y”型、“Z”型等多种形式，一般大多采用“U”型通风方式。,掘进通风 在矿井生产过程中，为了准备新采区的回采工作面，都要掘进大量巷道，这种巷道的特点是只有一个出口，也就是独头巷道。解决这种独头巷道的通风问题，叫做掘进通风。掘进通风一般是利用矿井总风压或局扇来进行的。,利用局扇通风 局扇通风是我国矿井广泛采用的一种掘进通风方法。它是利用局扇和风筒把新鲜风
11、流送入掘进工作面的通风方法。其方式主要有压入式、抽出式、混合式三种。 (1）压入式通风 压入式通风是利用局扇将新鲜空气经风筒压入工作面，而污风由巷道排出的一种通风方法。 (2）抽出式通风 抽出式通风与压入式相反，新鲜空气由巷道进入工作面，污风经风筒由局扇排出。 压入式通风与抽出式相比较有安全性高；风筒出口的有效射程大；漏风对排除炮烟和瓦斯有利；可使用柔性风筒等优点，故在煤矿中得到广泛的应用。,2018/6/11,26,局部通风管理,将在后面讲述。,7、矿井及采、掘工作面的风量计算,矿井风量计算原则1.满足每人每分钟4m3的要求2.按沼气和二氧化碳涌出量计算，回风流的沼气浓度不得超过1% 3.按
12、工作面气温与风速的关系计算，保证有良好的气候条件4.按炸药量计算 5.按局部扇风机吸风量计算6.按规定的最低和最高风速进行验算,7、矿井及采、掘工作面的风量计算,按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3 ， Q4NK矿通按瓦斯涌出量计算 Q=100qK（m3/分）3）按炸药量计算 Q=25A（m3/分）4)按最低风速验证：240S掘Q岩掘9S掘 （m3/min） 240S掘Q煤掘15S掘 （m3/min） 。,8、矿井总风量及局部风量的调节,通常把增减矿井总风量进行的调节，叫作矿井总风量调节，把采区内各工作面之间，采区之间以及各生产水平之间风量的调节，叫作局部风量调节。,
13、局部风量的调节1）风窗调节（增阻调节） 这种方法的实质，就是在阻力较小，通过风量较大，而所需风量较小的风路中增加一个调节风窗，以使其它风路的风量增加。 2）减阻调节 这种方法的实质与风窗调节法相反，在阻力较大，所需风量也较大的风路中，采用扩大巷道断面，清除巷道内的堆积物或改弯道为直道等方法，来降低巷道的风阻，以达到调节风量的目的。,9、矿井漏风及提高矿井有效风量率的措施和途经。,矿井漏风 矿井漏风分为内部漏风和外部漏风。一般发生在井下通风构筑物、采空区等地点的漏风叫内部漏风；而发生在井上扇风机及其附属装置的漏风叫外部漏风。,提高矿井有效风量的措施和途经 1）合理选择通风系统。 2）合理确定开拓
14、系统、开采顺序和开采方法。服务年限较长的主要巷道应开掘在岩石中，采区主要进、回风巷应开掘在采动影响范围之外；应尽量采用后退式、下行开采顺序等。,3）正确选择通风构筑物的安设位置。 4）降低漏风通道两端的压差。 5）加强对漏风的检查和管理。,二、防治瓦斯,1、瓦斯的生成及瓦斯性质 2、瓦斯赋存状态及瓦斯的涌出规律 3、矿井瓦斯涌出量及其影响因素 4、瓦斯爆炸条件及影响因素 5、瓦斯爆炸及其危害 6、预防瓦斯爆炸的措施,1、瓦斯的生成及瓦斯性质,瓦斯的基本概念及成因： 在矿井开采过程中，涌到井下各种空间而污染矿井空气的各种有害气体，统称为矿井瓦斯。简单地说，矿井瓦斯就是井下各种有毒有害气体的总称。
15、矿井瓦斯的主要成分是沼气约占瓦斯总量的8090%。,瓦斯（沼气）的性质： 沼气的化学名称叫甲烷（CH4），是一种无色、无味、无臭的气体。比重为0.554。沼气微溶于水；沼气的扩散性很强，扩散速度比空气大1.6倍。沼气的化学性质极不活泼，不能供人呼吸，也不助燃，但与空气混合具有一定浓度后遇到高温火焰时能燃烧和爆炸。沼气无毒，但矿井空气中沼气浓度增加到40 % 以上时，会使氧的浓度相对减少，人就会由于缺氧而窒息死亡。,2018/6/11,37,瓦斯浓度的有关规定,1、我矿采掘工作面风流、回风流、上拐角瓦斯浓度不得超过0.8%，超过0.8%时报警断电，将必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。
16、2、爆破地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到0.8%时，严禁爆破。3、打钻地点瓦斯浓度达到0.8 %，严禁用电钻进行打眼。,2、瓦斯赋存状态及煤层瓦斯含量,瓦斯赋存状态： 由于煤体内具有不同规格的孔隙、裂隙，瓦斯以游离与吸附两种状态存在于这些孔隙、裂隙之中。,煤层瓦斯含量： 煤层瓦斯含量是指单位重量的煤在自然条件下所含有的瓦斯量，其单位用米3/吨表示。,3、矿井瓦斯涌出量及其影响因素,矿井瓦斯涌出量： 矿井瓦斯的涌出形式分为普通涌出和特殊涌出两种形式。 绝对瓦斯涌出量：即单位时间内涌入采掘工作空间中的瓦斯量。其单位用米3/分表示； 相对瓦斯涌出量：即在矿井正常生产条件下，月平均日产一吨煤所涌出
17、的瓦斯量。其单位用米3/吨表示。,矿井瓦斯涌出量的影响因素： 瓦斯涌出量的大小，取决于自然因素和开采技术因素的综合影响。 自然因素： 1）煤层和围岩的瓦斯含量。 2）地面大气压力的变化。 3）地震的影响。,开采技术因素： 1）开采规模。 2）开采顺序与回采方法。,3）生产工艺过程。 4）风压与风量。 5）采空区的密闭质量。,4、瓦斯爆炸及其危害,瓦斯爆炸是煤矿最严重的灾害事故，瓦斯爆炸就其本质来说是一定浓度的瓦斯与空气中的氧气在高温下发生的氧化放热反应，它是一个复杂的热链化学反应过程。 瓦斯爆炸的危害主要有以下几个方面： 1）瓦斯爆炸时产生高温、高压。爆炸时的瞬间温度在自由空间内可达1850，
18、在封闭空间内可达2650。爆炸时产生的高温会使空气迅速膨胀，形成高压。在理想条件下，爆炸后的压力为爆炸前的9倍。,2）瓦斯爆炸时能产生冲击波。由于爆炸波传播的速度快，冲击力大，可能扬起煤尘，造成煤尘爆炸或引起瓦斯连续爆炸，从而加大矿井的灾害程度。 3）瓦斯爆炸后，会产生大量的有毒有害气体，造成井下人员缺氧窒息及中毒。 4）瓦斯爆炸时产生的高温可能引起矿井火灾，使灾情扩大。,5瓦斯爆炸条件及影响因素,瓦斯爆炸必须具备三个条件：即一定浓度的瓦斯，一定温度的引火源和允足的氧气。 1）瓦斯浓度： 在新鲜空气中，瓦斯爆炸的界限一般认为是516%。理论上当空气中的瓦斯浓度为9.5%时，爆炸威力最大。,2）
19、引火温度： 点燃瓦斯所需的最低温度叫引火温度。瓦斯的引火温度一般认为是650750。井下明火、电气火花、赤热的金属表面、吸烟、甚至撞击或摩擦产生的火花都足以引燃瓦斯。 3）氧气浓度 瓦斯爆炸界限随混合气体中的氧气浓度的降低而缩小，当氧浓度降低到12%时，瓦斯即失去爆炸性，只有氧浓度达到12%以上时，才能发生爆炸。,6、预防瓦斯爆炸的措施,瓦斯爆炸的必备条件有三个，要防止瓦斯爆炸，关健是要消除造成瓦斯爆炸的必要条件。因此，防止瓦斯的聚积和引燃是预防瓦斯爆炸事故的根本措施。 1）防止瓦斯聚积的措施： （1）加强通风。加强通风是防止瓦斯聚积的有效措施，矿井通风应做到有效、稳定和连续不断，要有足够的风
20、速和风量把瓦斯吹散、冲淡、稀释到不能爆炸和无害的浓度。,（2）加强矿井瓦斯的检查与监测。准确掌握矿井瓦斯浓度是防止瓦斯爆炸的重要手段之一，每一矿井都必须建立瓦斯检查、监测制度，严格按照煤矿安全规程要求，安装并使用好矿井安全监测、监控系统。对矿井日常生产中的瓦斯情况要认真分析，对瓦斯聚积超限要做到及时发现，及时采取措施处理。 （3）及时处理局部聚积的瓦斯。巷道的空顶、高冒区，回采工作面的上隅角等处容易局部聚积瓦斯，对巷道的空顶、高冒区聚积的瓦斯可采取隔离法、分支通风法、引风法、压风法处理，对回采工作面上隅角聚积的瓦斯可采取风幛导风法，土袋墙封堵法、利用回风尾巷排放法、抽出式局扇抽排瓦斯、上隅角插
21、管埋管抽放瓦斯等方法处理。,2018/6/11,50,4）、加强瓦斯抽采工作（在抽采章节讲述）,2）防止瓦斯引燃的措施： 防止瓦斯引燃的原则是井下消除火源，严格管理和控制热源。具体措施有： （1）防止明火。严禁携带引火物下井，井下禁止吸烟、使用电炉和任意打开矿灯；井口房和扇风机房附近20米内禁止烟火和用火炉取暖；严格控制井下电焊等。 （2）防止电器火花。按照规程规定选用井下电气设备；完善井下电气设备“三大保护”，不准带电检修电气设备；消灭电气设备失爆现象等。,（3）防止放炮引燃瓦斯。严格执行放炮操作规程；使用合格的电雷管和煤矿安全炸药；认真执行“一炮三检”制度等。 （4）防止煤层自燃发火。有煤
22、层自燃发火的矿井，要积极采取预防煤层自燃的措施、严格火区管理等。,3）防止瓦斯爆炸事故扩大的措施： 为尽量缩小瓦斯爆炸的危害范围，应做到： （1）矿井的每一生产水平、每一采区都要布置单独的回风道，实行分区通风；采、掘工作面都应采用独立通风； （2）通风系统要力求简单，尽量少设风门，不用的巷道要及时封闭； （3）装有扇风机的出风井口必须安装防爆门；,（4）矿井主要扇风机必须安装反风设备，并能在10分钟内改变巷道中的风流方向； （5）在连接矿井两翼，相邻采区和相邻煤层的巷道中设置隔爆设施； （6）编制周密的预防和处理瓦斯爆炸事故的计划和应急救援预案。,三、防治煤层自然发火,1、矿井火灾的分类及容易
23、自然发火的地点 2、煤炭自燃发展过程及其影响因素 3、煤炭自燃的早期识别和预报 4、煤炭自燃火灾的预防措施 5、矿井发生火灾时的行动原则和灭火方法 6、火区的管理与启封,1、矿井火灾的分类及容易发火的地点： 1）矿井火灾的分类： 什么叫矿井火灾？凡是发生在矿井井下或地面，威胁到井下安全生产，造成损失的非控制燃烧均称为矿井火灾。如地面井口房、通风机房失火或井下输送带着火、煤炭自然等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。 导致矿井火灾的三个要素：分别是热源、可燃物和空气。火灾的三个要素必须同时存在，且达到一定数量，才能引起火灾，缺少任何一个要素，矿井火灾就不能发生。,矿井火灾按其发生的原因可分为外因火灾和
24、内因火灾两大类。外因火灾是指某种外在高温热源引起可燃物着火的火灾，如电、气焊，电气设备、放炮、瓦斯煤尘爆炸等原因引起的火灾；内因火灾是指煤炭或其它可燃物自身受到某些作用发生化学和物理变化而引起的火灾。在此，只对内因火灾即煤炭自燃发火的防治做以绍，对外因火灾不再介绍。,2）容易发火的地点： 据对我公司中部五矿19592004年所发生的553次煤层自然发火事故发火位置的统计。主要在以下六个地方容易发生煤炭自然发火：。 （1）地质构造带。包括断层、褶曲、破碎带等。该类地区由于煤层受张拉、挤压影响，裂隙大量发育，煤体松碎，吸氧条件好，氧化性能高，易于发生自燃发火，其发火次数约占总数7%。 2）煤层砌碹
25、巷道冒高处。因砌碹后充填不严，或施工质量差造成向拱顶呈“封闭和半封闭型”漏风，供氧条件较好，但散热性能差，热量积聚后容易发生自燃，其发火次数约占总数的8%。,（3）采煤工作面进、回风巷和开切眼、停采线附近，以及开采层采空区内。由于这些地方供氧连续充分，且持久，加之破碎煤体最多，所以发生自燃火灾的次数最多，其比例高达51%。 （4）掘进巷道的顶部，尤其是近距离煤层的顶层煤和采空区下掘进巷道顶部与采空区相连通的高冒区，自然发火现象比较多发；有时在阶段煤柱或上下山煤柱底部送巷，也会出现自然发火灾害，这类自然发火约占矿井自然发火总次数的15%。,（5）通风设施附近巷顶及周边煤体。由于通风设施（主要是风
26、门和闭墙）的两端存在着风压差，当其巷顶及周边煤体封闭不严，存在裂隙产生漏风时，容易造成自然发火。该类发火的发火次数占总数的13%。 （6）独头巷道、旧巷冒顶处和溜煤眼及联络巷等处。在矿井自然火灾中，该类发火次数约占总发火次数的6%。,2、煤炭自燃发展过程及其影响因素,1）煤炭自燃的发展过程 煤炭并不是一暴露于空气中就能自然发火的，而是有一个过程。根据研究与观察，煤炭自燃发火的过程可分为三个阶段。 （1）低温氧化阶段 煤在低温情况下与空气接触时，吸咐空气中的氧，而生成不稳定的氧化物羟基，并放出少量的热。这一阶段既观测不到煤体温度的变化，也体验不到周围环境温度的上升，故又称该阶段为潜伏阶段。,（2
27、）自热阶段 经过潜伏阶段之后，煤的氧化速度加快,发热量急剧增加。如果热量来不及散失和导出，就会是煤的自热加速，不稳定的氧化物分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤温继续升高，据研究，煤的温度每升高10，氧化速度就增加23倍，当超过自热的临界温度(6080)，煤温上升速度急剧加快，氧化进程加速，开始出现煤的干馏，并生成芳香族的碳氢化合物、氢、一氧化碳等可燃气体。这时的特征是：空气中的氧含量减少，一氧化碳、二氧化碳含量加，煤中的水分被蒸发、空气的温度升高并出现雾气，支架及巷道壁上有水珠，这个阶段叫煤的自热阶段。,（3）燃烧阶段 如果煤的自热温度继续升高，当温度达到着火温度 (300500
28、)时，就会发生燃烧现象。此时，生成水和其它碳氢化合物，同时一氧化碳大量增加，出现烟雾及特殊的火灾气味(如煤油味、松节油味)等。当温度达到8002000时，煤的燃烧可出现明火。,2）影响煤炭的自燃因素： 煤层容易发生自燃，除自身具有自燃倾向性外，煤的化学组成、物理组分、存在的物理状态（粒度等）、裂隙发育程度、煤层赋存条件、以及地质、开采方法等，对煤的自燃发火都有影响。 （1） 煤的化学、物理组分及其特性对煤炭自燃的影响煤的变质程度。煤的变质程度越低,挥发分越高,自燃性就越强。褐煤最易自燃，烟煤次之，无烟煤一般不易自燃。在烟煤中又以变质程度最低的长焰煤与气煤较易自燃。,煤的水分含量。煤的水分含量是
29、影响其氧化进程的重要因素。一般认为，在煤的自热阶段,由于水份的生成与蒸发必然要消耗相当的热量。煤体中外在水份没有全部蒸发之前温度很难上升100,煤炭难以自燃，但也有人认为：水份能够将充填于煤体微孔中的N2与CO2驱赶排出，当干燥以后对其吸附性能起活化作用。水份的催化作用随着煤温的增高而增大。另外,对于含有黄铁矿的煤层,水份又是促使黄铁矿分解不可缺少的条件。从这方面看,水份又有利于煤炭自热的发生。总的来看,一定含量的水份有利于煤的自燃,而湿度过大,则会抑制煤的自燃。,煤岩成份。在组成煤炭的四种煤岩成份中,暗煤硬度最大,占比重也最大,难以自燃。镜煤与亮煤脆性大、易破裂,而且在其次生的裂隙中常常充填
30、有黄铁矿具有较高的自燃性。 煤的含硫量。硫在煤中有三种存在形式:即黄铁矿、有机硫和硫酸盐。对煤的自燃起主导作用的是黄铁矿,它的比热小,与煤吸附相同的氧量，其温度的增值比煤大倍，它对煤的自燃过程起加速催化的作用。,煤的粒度。完整的煤体一般不会发生自燃,一旦受压破裂,呈破碎状态存在,其自燃性能将显著提高。这是因为破碎的煤炭不仅与氧相接触的表面积增大,而且着火温度明显降低。根据实验当烟煤粒度直径为1.52mm时,其着火点温度大多在330360;粒度直径小于1mm以下时,着火温度可降低到190220。 煤的孔隙率。煤的孔隙率越大,越易于自燃。这是由于孔隙率越大,氧气越易渗入煤的内部,煤的氧化表面积也越
31、大的缘故。,（2）地质、开采因素对煤炭自燃的影响 煤层厚度和倾角。煤层厚度或倾角越大,自燃危险性越大。这是因为开采厚煤层或急倾斜煤层时,煤炭回收率低,采区煤柱易遭破坏,采空区不易封闭严密和漏风大所致。 煤层埋藏深度。煤层埋藏深度增加,地压和煤体的原始温度增加,煤内自然水分少,这将使煤的自燃危险性增加。开采深度不大时,容易形成与地表沟通的裂隙,造成采空区内有较大的漏风,也容易在采空区中形成浮煤自燃。矿井附近小窑开采时,与采掘面或采空区贯通时,易造成漏风,引起自燃。,地质构造。煤层中有地质构造破坏的地方,如褶曲、断层、破碎带等,煤炭自燃比较频繁，这是因为这些地区煤质松碎,有大量裂隙,从而增加了煤的
32、氧化活性和供氧通道与氧化表面积。 围岩性质。煤层顶底板的岩性也在一定程度上影响煤炭的自燃过程。煤层顶板岩层坚硬且裂隙发达，冒落后块度较大,因而采空区漏风大,供氧条件好。若底板也坚硬,护巷煤柱所受地压大,易破碎,则有利于自燃。如果底板松软而可塑性强,顶板稳定,则煤柱不易被压碎,自燃危险性就比较小。若顶板松软、易陷落,冒落后能严密地充满采空区并很快被压实,则采空区漏风较少,供氧条件差,因而采空区内遗煤自燃危险性大大降低。,巷道布置的影响。在自燃矿井中,对于厚煤层或煤层群开采，矿井及采区的主要巷道服务的时间都比较长,如果布置在煤层里,受到严重的切割或受压产生裂隙。将增大煤层与空气的接触面积,增加了煤
33、层的自然发火机率。 采煤方法的影响。采煤方法落后、巷道布置复杂、推进速度慢、回收率低的采煤方法，容易造成自燃发火。,3、煤炭自燃的早期识别和预报,煤炭自燃早期发现和预报，其方法有人体感官的直接感觉、矿内空气成分的分析、井下发热体温度的测量、利用束管监测系统或人工取样对重点防火地点进行监测等。 1）人体感官早期发现矿井火灾。人们常用自己的感觉器官（眼睛、鼻子、皮肤等），来觉察煤炭自燃初期的特征，这是一项传统的办法，通常包括以下内容：,（1）视力感觉。煤炭氧化自燃初期生成水分，往往使巷道内湿度增加，出现雾气或在巷道壁上挂有水珠。 （2）气味感觉。煤炭从自热到自燃过程中，要产生煤油味、气油味、松节油
34、味、焦油味等气味。实践经验证明，当人们嗅到这些气味时，煤炭自燃已经发展到一定程度。 （3）温度感觉。煤炭氧化自燃过程中要放出热量，因此，从该处流出的水和空气的温度较正常时要高。,（4）疲劳感觉。煤炭氧化自燃过程中从自热到自燃阶段都要放出有害气体，如一氧化碳、二氧化碳等，这些气体能使人头痛、闷热、不舒服、有疲劳感觉。 应当指出，人的感觉不是早期识别煤炭自燃的可靠方法，比较可靠的方法是使用仪器、仪表来识别早期的煤炭自燃。,2）分析矿井空气成分预报火灾 煤炭在氧化过程中，能使附近地区空气中的氧浓度降低、二氧化碳含量增加，并先后出现一氧化碳和其它碳氢化合物，矿内空气成分的变化特征，可以作为判断煤炭氧化
35、的重要标志。 一般使用一氧化碳气体作为早期识别煤炭自燃火灾的标志性气体，随着科学技术发展，也有采用碳氢类气体和烯、烷等作为识别煤炭自燃火灾的标志性气体。 目前，我公司和全国大多数自燃矿井都在使用一氧化碳检定管和束管监测系统连续监测井下各种气体的变化，进而综合分析，识别煤炭自燃。,3）测量井下煤体温度预报自然发火 在煤炭自燃过程的后期阶段，由于氧化加剧，产热量增加，使其周围煤体温度升高，测量周围煤体温度的变化也是预测确定煤炭自燃状态的重要方法。测量煤体温度的方法有直接测温法和红外线探测法两种； （1）直接测温法。即把温度传感器布置在煤炭自燃区域，观测自燃温度随时间的变化趋势，判断煤炭自燃的发展阶
36、段和发展趋势。煤炭自燃，潜伏期氧化过程发展缓慢，温度一般不超过70。温度超过70时，煤体进入了自热期，之后随温度升高，煤体开始自燃。预测预报的关键是煤的自燃不能超过自热期，目前，用于煤炭自燃测温的传感器主要有热电偶、铂电阻、半导体传感器等。,（2）红外线探测火源。发光体在发出可见光的同时，还发出一系列不可见的其它电磁波，如红外电磁波等，火源也是如此，在煤层温度升高的同时，其红外辐射场的强度在逐渐增大，因此，可以通过测定红外辐射场的强度，进行分析，来确定高温点位置。,4、煤炭自燃火灾的预防措施,预防煤层自燃发火的措施主要从开拓方法及巷道布置；开采方法和通风技术三个方面考虑。 1）开拓方法及巷道布
37、置方面的措施 （1）对一些服务年限较长的巷道应尽量采用岩石巷道，若在煤层中布置时应采用宽煤柱护巷，并进行砌碹或锚喷。 （2）巷道应尽量少切割煤层，煤柱留设的尺寸应适当。 （3）分层布置巷道时，应尽量采用垂直重叠布置。,2）开采方法方面的措施 （1）采用回采率高的采煤方法，提高回采率，降低煤炭损失。 （2）积极推广和采用无煤柱开采技术。 （3）合理确定采区及工作面的尺寸，选择合理的采煤方法和先进的回采工艺，加快工作面的回采速度。 （4）遵守正常的开采程序，坚持自上而下的开采顺序。,3）通风技术方面的措施 （1）选择合理的通风系统。煤层自燃发火，在很大程度上是漏风造成的。而漏风多少则取决于风压大小
38、。故在煤层自燃发火矿井应采用总风压小，漏风量少的通风系统。 （2）正确选择通风构筑物的位置。应尽量设法把通风构筑物的位置选在岩石巷道中，或选在压力小、支架完整、煤壁坚实的地点。,（3）及时封闭采空区和废弃的巷道。及时封闭采空区和废弃的巷道，并保证封闭严密，是减少采空区和废弃巷道的漏风，防止煤炭自燃的重要措施之一。若采空区和废弃巷道不能做到及时封闭，将会使采空区和废弃巷道的漏风加剧，造成煤炭自燃。 （4）预防性灌浆。采用预防性灌浆就是将水、黄土、沙子按适当比例配合制成泥浆，用管道输送到可能发生自燃的采空区内，以预防自燃火灾的发生。预防性灌浆有随采随灌，即在工作面推进的同时向采空区灌浆和采后灌浆，
39、即在工作面采完封闭后进行灌浆两种方式。,（5）阻化剂防灭火，目前常用的阻化剂有氯化钙、氯化镁、氯化铵及水玻璃等。 （6）胶体材料防灭火。如凝胶防灭火；胶体泥浆或粉煤灰胶体防灭火 （7）惰气防灭火。这里所说的惰气是指不能助燃也不能燃烧的气体。常用的惰气有氮气、二氧化碳等。 （8）均压防灭火技术。均压防灭火的实质是，利用风窗、风机、调压气室等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，从而达到防灭火的目的。,5、矿井发生火灾时的行动原则与灭火方法,1）发生火灾时的行动原则 矿井发生火灾的情况变化是多方面的，由于发生火灾的地点、原因、性质不同，所以采用的处理方法也就不同。井下火灾既有规律性，也有
40、特殊性，所以处理时既要有原则性，又要有灵活性。其行动原则是： (1)任何人发现井下火灾时，应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法进行直接灭火，并迅速报告矿调度室。电气设备着火时，应首先切断电源。在切断电源前，只准使用不导电的灭火器材进行灭火。,(2)调度室在接到井下火灾报告后，应立即按照矿井火灾预防和处理计划中的规定通知有关人员。值班领导在矿长或总工程师未到达前，应立即会同通风区长、机电科长、生产科长等人员，根据具体情况，组织抢救灾区人员和灭火工作。 (3)在现场的区、队、班组长要根据调度室的命令，依照矿井火灾防治预案计划的规定，将所有可能受火灾威胁地区的人员撤离危险区域，并
41、组织人员利用现场的一切工具和器材进行灭火。 (4)抢救遇难人员时，应采取措施防止烟雾向人员集中的地方蔓延。在处理倾钭巷道中发生的火灾时要特别考虑“火风压”的影响。,(5)在抢救人员、灭火作业以及封闭工作面时，必须指定专人检查气体及风流的变化，还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。 (6)对井下火灾不能直接灭火时，必须及时封闭火区，封闭火区时应在确保安全的前提下，尽量缩小封闭火区的封闭范围。 (7)当井下发生火灾时，为了保证迅速而可靠的灭火，有关人员必须严守纪律，服从命令，决不能惊惶失措，擅自行动。,(8)对任何形式的火灾，都要十分重视，决不能麻痹大意，要及时组织力量，采取正确，迅速
42、、果断的措施，进行处理。任何犹豫与迟延都能给灭火工作带来困难和造成严重后果。 (9)避灾路线与自救：位于火区上风头的人员，应立即迎着风流撤退。位于火源下风头的人员能通过火源时，应佩戴自救器越过火源进入上风头，否则应佩戴自救器走最短路线进入新鲜风流中。若实在无法撤出时，应尽快在附近找一个峒室躲避，并把峒室入口的门关住，隔断风流，防止有害气体进入，并设置信号等待救援。离火区较远的人员在发现火灾预兆后，应迅速进入新鲜风流中。,2）灭火方法： 灭火的实质是破坏燃烧三个条件同时存在的过程。灭火就其方法而言，可以分为直接灭火法和隔离火区联合灭火法二大类。 直接灭火：采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭。
43、常用的灭火剂有：水、泡沫、二氧化碳、惰气、砂子等。 隔离火区联合灭火：当不能直接将火源扑灭时，为了迅速控制火势，使其熄灭，可在通往火源的所有巷道内砌筑密闭墙，使火源与空气隔绝。封闭火区的方法有三种：锁风封闭火区、通风封闭火区和注惰气封闭火区。,6、火区的管理与启封,1） 火区管理 防火密闭建成后，仅仅是成功了一小步，并不等于大功告成。维持闭墙的严密性，杜绝向封闭火区发生任何形式、任何强度的漏风供氧，促进火区快速熄灭，缩短封闭期并尽快启封，对减轻火灾损失意义重大。但火区封闭期间，受大气压力的变化、矿压的显现、通风系统的调整和闭墙质量的稳定等因素综合影响，极易造成向火区漏风而出现“火区呼吸”现象，
44、这对火区快速熄灭解除十分不利。因此，加强火区内外气体、压差的变化监控和闭墙质量的维护，对加快火区熄灭非常重要。火区管理的主要工作内容是建立火区管理卡片；对防火墙进行编号；在防火墙附近设置栅栏、揭示警标；对火区的气体及防火墙的严密程度进行定期检查等。,（2）火区启封 封闭的火区，只有经取样化验证实火源已熄灭时，方可启封。火区必须同时具备下列条件时，方可认为已熄灭 （1）火区内的空气温度下降到30以下，或与火灾发生前该区的日常温度相同； （2）火区内空气中的氧气浓度降到5%以下； （3）火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期间逐渐下降，并稳定在0.001%以下; （4）火区的出水温度低
45、于25,或与火灾发生前该区的日常出水温度相同; （5）上述4项指标必须持续稳定在1个月以上。 常用的火区启封方法有通风启封火区法和锁风启封火区法两种。,通风启封火区法：火区范围不大，确实证明火源已经熄灭，可以采用此法。步骤如下 （1）启封前要预先确定火区有害气体的排放路线，切断排放回风流经过巷道中所有电气设备的电源，撤出所有的人员，设专人把口警戒，防止人员进入。 （2）由救护队员先将出风侧闭墙“由小到大”逐渐的将其全部打开，稳定一定时间后，再打开进风侧的闭墙。稳定时间的长短应根据出风侧闭墙打开后扩散出的气体大小而定。,（3）打开进风侧闭墙时，应先打开一个小口（一般为400mm400mm）后，在
46、严格控制回风流中的有害气体浓度符合煤矿安全规程的相关规定情况下，逐渐将其全部打开。打完后，操作人员应撤离现场12h，再进入火区开展工作。 （4）整个启封排放过程中，应注意检查气体，尤其是CO2，以防止火区下部积聚的CO2逆风流流动而造成危害。,锁风启封火区法 锁风启封火区法，就是沿着原封闭区的巷道，由外向火源处逐段移动密闭位置，逐渐缩小火区范围，最后在封闭状况下进入着火带而实现火区全部启封的方法。该方法适用于火区范围较大；发火位置隐蔽难以确认火源是否完全熄灭；或有高瓦斯涌出的火区。 利用该方法启封火区时，由于打开原防火墙时新鲜空气的进入，不可避免的增加原封闭区内的氧浓度，可能形成爆炸性混合气体；并且，在压力降低时，封闭区内的有害气体可能涌出，威胁灭火人员的安全。因此，应密切注意检测可能存在的危险，并及时选好锁风密闭的位置。锁风密闭常选在火区进风巷侧原防火墙以外56m处，并采用留设有风门的密闭。锁风启封时，应按以下步骤操作：,
