《矿山安全》第三章 矿井火灾防治.ppt

第三章 矿井火灾防治目 录 第一节 基本概念和理论概述 第二节 开采技术预防自燃发火 第三节 通风措施防治自燃发火 第四节 介质法防灭自燃发火 第五节 矿井火灾处理 复 习 题 问 题 思 考 第一节 基本概念和理论概述主 要 内 容 一、矿井火灾发生的基本要素 二、矿井火灾的分类 三、煤的自燃 四、煤的自燃征兆及其早期发现 五、矿井火灾的危害 六、火风压 七、矿井火灾防治的技术途径 一、矿井火灾发生的基本要素 二、矿井火灾的分类 三、煤的自燃 1.煤的自燃 煤不经点燃而自行着火的现象。煤层露头、老窿，以及煤堆，都是容易引起煤自燃的场所。 （1）黄铁矿作用学说 该学说最早由英国人（Plott与Berzelius）于17世纪提出，19世纪下半叶曾广为流传。它认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿（FeS2）与空气中的水分和氧相互作用，发生热反应而引起的，其反应化学式如下： FeS2+2H2O+7O2=2FeSO4+2H2SO4+Q1 另外硫酸亚铁在井下潮湿的环境中可能被氧化变为硫酸铁： 其中硫酸铁在潮湿环境中作为氧化剂又和黄铁矿发生反应： （2）细菌作用学说 该学说由英国人帕特尔（Potter.M.C）于1927年提出。他认为在细菌的作用下，煤体发酵，放出一定热量，这些热量对煤的自燃起了决定性的作用。 英国人温米尔与格瑞哈姆曾做如下实验，将具有自燃倾向性的煤放在温度为100℃的真空烘箱中，经20h烘烤，在此条件下，所有细菌都已死亡，然而煤的自燃性并未减弱。 1956年苏联学者札娃尔齐通过实验指出：在煤的自燃现象中，细菌不起任何作用。他认为煤的自燃是化学基链反应过程，而不是细菌作用。 （3）酚基作用学说 1940年苏联学者特龙诺夫提出：煤的自热是由于煤体内不饱和酚基化合物强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定量的热量造成的。 （4）自由基作用学说 中国矿业大学李增华教授于1996年提出了自由基作用学说，认为煤体在外力作用下破碎，产生大量裂隙，必然造成煤分子的断裂，分子链断裂的本质是链中共价键的断裂，从而产生大量自由基，自由基存在于煤粒和煤体内部新生裂纹表面，为煤氧化自燃创造了条件。 （5）煤氧复合作用学说 1870年瑞克特（Rachtan.H）经过实验得出：一昼夜里每克煤的吸氧量为0.1～0.5ml，而褐煤为0.12ml，烟煤的吸氧可达0.4ml。 20世纪60年代煤炭科学研究院抚顺研究所曾以煤的吸氧量作为区别煤的自燃倾向性大小的指标。通过大量煤样分析，确定了100g煤样在30℃的条件下经96h吸氧量小于200ml时属于不自燃的，超过300ml时属于易自燃的煤。这也说明，在低温时，煤的吸氧量越大，越易自燃。 1951年苏联学者维所沃夫斯基等人提出：煤的自燃正是氧化过程自身加速的最后阶段，并非任何一种煤的氧化都能导致自燃，只有在稳定的条件下，如低温、绝热条件下，氧化过程的自身加速才能导致自燃。这种氧化反应的特点是分子的基链反应，也就是每一个参加反应的团粒或者说在链上的原子团首先产生一个或多个新的活化团粒（活化链），然后又引起相邻团粒活化并参加反应。这个过程在低温条件下，从开始要持续地进行一段时间，这就是人们称之为“煤的自燃潜伏期”。煤的低温氧化特点是只在其表面进行，化学组分无任何变化。 低温氧化过程的持续发展使得反应过程的自身加速作用增大，最后如果生成的热量不能及时放散，就会引起自热阶段的开始。 4.煤炭自燃倾向性 煤炭倾向于自燃的难易程度的特性叫煤炭自燃倾向性。 （2）煤层的赋存地质条件 ①煤层厚度与倾角。煤层越厚，倾角越大，回采时会遗留大量浮煤和残煤；同时，煤层越厚，回采推进速度越慢，采区回采时间往往超过煤层的自燃发火期，而且不易封闭隔绝采空区，容易发生自燃火灾。 ②地质构造。断层、褶曲、破碎带及岩浆侵入区等地质构造地带，煤层松软易碎、裂隙多，吸氧性强，也容易发生自燃火灾。 ③煤层埋藏深度。煤层埋藏深度越大，煤体的原始温度越高，煤中所含水分则较少，自燃危险性较大；但开采深度过小时又容易形成与地表的裂隙沟通，也会在采空区中形成浮煤自燃。 ④围岩的性质。围岩坚硬、矿压显现大，容易压碎煤体，形成裂隙，而且坚硬的顶板冒落难以压实充填采空区；同时，冒落后有时会连通其他采区，甚至形成连通地面的裂隙；这些裂隙及难以压实充填的采空区使漏风无法杜绝，为煤炭自燃发火提供了充分的条件。 （3）开拓系统 开采有自燃发火危险的煤层时，开拓系统布置十分重要。有的矿井由于设计不周，管理不善，造成矿井巷道系统十分复杂，通风阻力很大，而且主要巷道又都开掘在煤