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第十讲 矿井火灾防治 本讲的主要内容是燃烧的概念及其危害、矿井火灾、内因火灾和外因火灾及其防治技术、火区封闭与管理、火区启封等，其中还包括一些与矿井火灾相关的理论，如煤炭自燃过程、火风压、火灾气体的效应等。 一、燃烧及其形式 （一）燃烧：是指可燃物快速氧化，产生光和热的过程。燃烧必需是可燃物、助燃物及温度要达到 HYPERLINK /view/348359.htm \t _blank 燃点，三者并存才能实现，这三者称为燃烧三要素，也称火三角。 扩散燃烧分解燃烧表面燃烧预混 扩散燃烧 分解燃烧 表面燃烧 预混燃烧 燃烧的形式 2、预混气体燃烧的蔓延 矿井火灾火源燃烧蔓延主要分为固体、液体燃料燃烧蔓延和预混气体燃烧蔓延。预混气体燃烧是矿井火灾引起爆炸的重要原因。 10-1 矿井火灾生成物蔓延示意图 3、火源燃烧的分类及特点 （1）富氧燃烧 下风侧氧浓度一般保持在15％（体积浓度）以上，故称为富氧燃烧，也称为非受限燃烧。 （2）富燃料燃烧 其下风侧烟流常为高温预混可燃气体，与旁侧新鲜风流交汇后，易形成新的火源点，这种形成多个再生火源的现象称为火源发展的“跳蛙”现象。再生火源的出现增大了预混气体进入火源、引起爆炸的概率，并加快了火灾蔓延的速度。 表10-1 富氧燃烧和富燃料燃烧类火灾的基本特性 分类 富燃料燃烧（受限燃烧） 富氧燃烧（非受限燃烧） 基本特征 燃料多、供氧不足 燃料不足、供氧多 特 点 火源范围大，火势大，蔓延快 火源范围小，火势小，蔓延慢 耗氧多，剩余氧少（2%） 耗氧少，剩余氧多（15%） 剩余大量可燃挥发性物质 可燃挥发性物质基本耗尽 易引起再生火源和爆炸 不易引起再生火源和爆炸 危险性更大 危险性稍微小 二、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。 （一）矿井火灾火源分带 1、富燃料燃烧火源分带 10-2 富燃料燃烧火灾火源分带示意图 l-冷却带；2-焦化带；3-高温热解带；4-燃烧分带；5-剩余燃料分带；6-预热带 2、富氧类火灾分带 图10-3 富氧类燃烧火灾火源分带示意图 1一冷却带；2—焦化带；3—燃烧带；4—预热带 （二）富燃料类火灾的危险性及形成条件 1、富燃料类火灾的危险性 10-4富燃料类火灾的危险源分布示意图 2、富燃料类火灾的形成及防治 A·罗伯特的理论计算表明，设火焰沿巷道蔓延的速度为vf，巷道中风速为va，可由判别式来判断是否会出现富燃料燃烧，R越大，越可能发展成为富燃料燃烧，具体值与燃料种类有关。所以，主要措施为： （1）减小火焰沿巷道蔓延的速度 。 （2）保持或增加巷道中风速。 3、矿井火灾的爆炸危险性 （1）在井下半封闭巷道中发生预混燃烧情况下，火灾转变为爆炸的条件为： ①存在体积较大、温度较高的可燃性混合气体； ②可燃气体达到爆炸界限； ③可燃性混合气体中氧浓度达到14％以上； ④可燃性混合气体流动过程中遇到火源或本身温度高于燃点。 （2）矿井火灾中不产生爆炸的情况是： ①富氧类火灾； ②火源下风侧无再生火源； ③火源下风侧特别是距火源较近的下风侧，无新鲜风流或较大漏风从相接巷道流入； ④火区尚未出现风流逆转，瓦斯涌出量小。 （三）矿井火灾对风流流动状态的影响 1、矿井火灾对通风系统的影响。 2、矿井火灾产生的风流紊乱观象 矿井火灾时风流状态的影响即火风压的影响表现为“节流效应”和“浮力效应”。矿井火灾产生的浮力和节流效应，引起矿井风流状态的紊乱变化。该变化可分为如下三类： （1）风流（烟流）逆转。 （2）烟流逆退。 （3）烟流滚退。 表10-2 风流紊乱现象及其原因和易发地点 紊乱形式 发生地点 发生原因 表象 逆转 主要出现在旁侧支路 旁侧支路中反向热风压大于正向机械风压 烟流反向流动，一般全断面逆转。 逆退 着火巷道（主干风路）、上行、平巷通风；下行通风 火源下风侧节流效应、反向热风压以及巷道横断面的温度、压力剃度影响。 火源上风侧同一巷道断面出现不同流体异向流动。 滚退 着火巷道火源上风侧，少数可能发生在下风侧 火源下风侧节流效应及巷道横断面的温度、压力剃度影响 火源上风侧（有时在下风侧）同一巷道断面出现流体异向流动，又出现烟流反卷异向流动 10-5矿井火灾对风流流动状态的影响 3、风流紊乱现象的危害 （1）风量减少。 （2）风流逆转。 ①逆转风流携带大量有毒有害气体，蔓延至更大区域，甚至污染进风区域，扩大受灾范围，甚至威胁整个矿井。 ②风流逆转经历减风一停风一反风的过程。在减风和停风阶段，因风量剧减，风流中瓦斯浓度相对升高，并因风速减少，为瓦斯形成局部聚