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矿井火灾防治讲义 晋煤集团职教中心 国安民 矿井火灾的致因 矿井火灾是矿井主要灾害之一。矿井火灾一旦发生，轻则影响安全生产，重则烧毁煤炭资源和物资设备，造成人员伤亡，甚至引发瓦斯、煤尘爆炸。 矿井火灾的致因 矿井火灾的概念 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机着火、煤炭自燃等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。 矿井火灾的致因 矿井火灾的构成要素(火灾发生的条件)： 热源：具有一定的温度和足够的热量才能引起火灾。 可燃物：井下大量存在。 氧气(含有足够氧气的空气)：井下人员作业必备的条件。大气中浓度21%左右，井下不得低于18%， 三个要素必须同时存在，且达到一定数量。 矿井火灾的致因 矿井火灾的分类： 根据引火热源：外因火灾、内因火灾。 根据发火地点：井筒、巷道、采面、煤柱、采空区、硐室。 根据燃烧物：机电设备、火药、油料、坑木、瓦斯、煤炭自燃。 矿井火灾的致因 矿井火灾的危害： 产生大量的有害气体：如CO、CO2、SO2、烟尘等；坑木、橡胶、聚氯乙烯制品的燃烧会生成大量的CO、醇类、醛类和其它复杂的有机化合物。这些有毒有害气体和烟尘随风扩散，可能波及相当大的区域甚至全矿。矿井火灾事故中95%以上的遇难者死于烟雾中毒。 矿井火灾的致因 引燃可燃物：矿井火灾可以使火源及邻近处产生高温。高温往往引燃火源邻近处的可燃物，使火灾范围迅速扩大。 引起爆炸：矿井火灾不仅提供了瓦斯、煤尘爆炸的引火热源，而且火的干馏作用使可燃物放出H2、CH4和其他多种碳氢化合物等爆炸气体；同时，火灾还可以使沉积的煤尘重新悬浮，造成瓦斯、煤尘爆炸事故。 矿井火灾的致因 毁坏设备和资源：井下火灾一旦发生，生产设备和煤炭资源就会遭到严重的破坏和损失，甚至造成全矿性停产。 外因火灾的发火原因 存在明火。吸烟、电焊、火焊、喷灯焊及用电炉、大灯泡取暖等都能引燃可燃物而导致外因火灾。 矿井火灾的致因 出现电火。主要是由于电气设备性能不良、管理不善，如电钻、电机、变压器、开关、插销、接线三通、电铃、打点器、电缆等出现损坏、过负荷、短路等，引起电火花，继而引燃可燃物。 有炮火。由于不按放炮规定和放炮说明书放炮，如放明炮、糊炮、空心炮以及用动力电源放炮、不装水炮泥、倒掉药卷中的消烟粉、炮眼深度不够或最小抵抗线不合规定等都会出现炮火，导致引燃可燃物而发火。 矿井火灾的致因 瓦斯、煤尘爆炸引起火灾。 机械摩擦及物体碰撞引燃可燃物，进而引起火灾。 内因火灾的发火原因 矿井内因火灾主要是指煤炭自燃形成的火灾。煤在常温下能吸附空气中的氧，并在煤的表面生成不稳定的氧化物。由于初期氧化放热量很少，其热量能及时放散，煤温并不升高；但随着氧化时间的增长，煤的氧化速度将增加，煤氧化放热量也将增大，如热量不能及时散发，煤温就会逐渐升高，当达到临界温度（一般为70～80℃ ）以上时，氧化速度即会急剧加快，产生大量的热，使煤温迅速升高，当达到一定的温度（着火温度）时，煤就会燃烧起来。 矿井火灾的致因 煤炭自燃的基本条件是： 煤炭具有自燃的倾向性，并呈破碎状态堆积存在。 连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展。 煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时散发。 上面的“三个必备条件同时存在且保持一定的时间。 矿井火灾的致因 煤炭自然发火的发展过程特征 煤炭自燃的发展过程可分为三个阶段 低温氧化阶段（或称潜伏期）。在此阶段，煤吸附空气中的氧，生成不稳定的氧化物，放出少量的热，煤重略有增加，其增加的重量相当于所吸收的氧的重量。但这时很难发现外部征兆，故又称潜伏期。潜伏期长短取决于煤炭的变质程度和外部条件，如褐煤的氧化过程就没有潜伏期。处于潜伏期的煤，其化学活性增强，着火温度降低。 矿井火灾的致因 自热阶段（自热期）。经过潜伏期后，煤的氧化速度即会加快，发热量逐渐增大，如果热量来不及散失，煤温就逐渐升高。煤的温度每升高10℃，氧化速度就增加2～3倍。这个阶段的特征是空气中的氧含量减少，一氧化碳、二氧化碳含量增加；由于煤中水分被蒸发，空气中的温度升高并出现雾气，附近巷道帮壁上、支架上会出现水珠。 矿井火灾的致因 燃烧阶段（燃烧期）。如果煤的温度继续上升，达到临界温度（一般为70～100℃)以上，氧化速度会急剧加快，产生大量热量，使煤温迅速升高，当达到煤的着火温度时，煤就会燃烧起来。这个阶段的特征是，产生大量的可燃气体（如一氧化碳和其它的碳氢化合物），火区附近的空气和岩、煤温度显著增高，出现特殊的火灾气味（如煤油味）等，有时还能出现烟雾或明火。 矿井火灾的致因 对于自热阶段的煤，在达到临界温度(70～100℃）之前，如改变了供氧和散热条件，则自燃增温过程可以终止，煤会逐渐冷却下来，此时煤炭处于风化状态，会逐渐丧失自燃能力，最后