矿井火灾学总结-太原理工大学

第一章 矿井火灾学基础

1. 燃烧三要素：可燃物、热源和氧气。 2. 矿井火灾危害：（1）缺氧、窒息作用；（2）毒性、刺激性和腐蚀性；（3）高温气体的热

损伤作业。

第二章 煤的自燃及其特性 1. 煤自燃机理：（1）黄铁矿作用假说：煤中的黄铁矿促进含碳成分氧化的途径：一方面是

通过将煤分解成更小的碎片，从而把更大的煤体表面积暴露到空气中；另一方面是通过自身氧化释放出的热量来提高煤温，从而使之氧化自燃。（2）细菌作用假说：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。（3）酚基作用假说：煤的自热是由于煤体内不饱和的酚基化合物吸附空气中的氧，同时放出一定热量所致。（4）自由基作用假说；（5）煤氧复合作用假说。 2. 煤自燃的条件：必要条件：（1）具有自燃倾向性呈破碎状态堆积的煤；（2）适量的通风

供氧；（3）良好的蓄热环境；充分条件：以上3个条件共存时间大于煤自然发火期。 3. 煤自燃的影响因素： （1） 内在因素：1）变质程度；2）矿物质；3）水份；4）灰份；5）煤岩成份；6）破碎

性； （2） 外在因素：1）浮煤堆积量；2）初始煤温；3）漏风强度；4）氧气浓度；5）粒度 （3） 开采因素：1）煤层地质条件；2）开拓方式；3）开采方式；4）通风方式；5）采空

区管理

4. 自燃倾向性：即煤自燃难易程度，是煤低温氧化性的体现。

5. 《规程》228条规定：煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不易自燃三类。

新建矿井的所有煤层的自燃倾向性由地质勘探部门提供煤样和资料，送国家授权单位作出鉴定，鉴定结果报省级煤矿安全监察机构和省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理部门备案。

生产矿井延深新水平时，必须对所有煤层的自燃倾向性进行鉴定。

开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须采取综合预防煤层自然发火的措施。

6. 煤的自燃发火期：定义：从发火地点的煤层被揭露与空气接触之日起，至出现《矿井防

灭火规范》中定义的有关现象之一，或温度上升至自燃点为止，所经历的时间。以天或月为单位。

第三章 矿井火灾的预测预报 1. 预测预报常见方法：（1）人的直接感觉：1）嗅觉：煤油味、汽油味、烧焦味、芳香气

味；2）视觉：烟雾、水蒸气、挂汗；3）触觉：温度升高；4）感觉：头疼、疲乏、闷热等不适之感。（2）测温法：1）热电偶（阻）传感器： 最直接、最可靠，但为点接触，受传感器布置位置、范围、精度、使用寿命、维护等的限制。2）红外测温仪（热成像仪）：表面测量，煤体热传导性能差，有效测温距离小（＜10m）。（3）标志气体分析法：1）由于煤自燃过程不同阶段产生不同的气体产物种类和浓度，标志气体分析法就是根据煤矿井下某些气体成分的存在及其浓度变化特征来识别煤自燃的发生及其发展程度的，相应的分析技术和监测系统都已配套，该方法是目前煤自燃预测预报应用最广泛的方法。

2. 发火监测地点：（1）采空区；（2）停采线和开切眼；（3）巷道高冒区；（4）保护煤柱；

（5）构造带；（6）通风设施附近。

3. 采空区自燃三带：Ⅰ——散热带，O2＞18%；Ⅱ——自燃带，7 ≤ O2 ≤ 18%；Ⅲ——

窒息带，O2＜7%

4. 早期预测预报手段：煤自燃早期预报技术就是指在煤层开采过程中，通过一定的装置和

指标，及时发现煤自燃过程中煤体温度、气体的变化，从而预测和推断煤自燃发展趋势的技术。

5. 标志气体分析法：（1）煤自燃标志气体预报过程：1）现场煤样采集；2）实验室程序升

温；3）产物色谱分析；4）标志气体优选；5）气体煤温关系建立；6）井下气样分析预报。（2）煤自燃气体产物：1）煤自燃氧化气体：CO、CO2、C2H4、C2H2，等；2）煤自燃吸附气体： CO2、 CH4、C2H6，等。（3）标志气体优选原则：灵敏性、规律性、可测性。

第四章 防治煤炭自燃技术 1. 防治煤炭自燃技术：（1）开采技术措施；（2）示踪气体漏风检测技术；（3）均压防灭火；

（4）灌浆防灭火；（5）惰气防灭火；（6）CO2防灭火技术；（7）阻化剂防灭火技术；（8）凝胶防灭火技术；（9）三相泡沫防灭火技术。 2. 灌浆防灭火技术的优缺点：（1）隔氧：（2）降温：（3）减少粉尘，分层开采利用再生顶

板。（4）缺点：高位火、拉沟、漏风通道、溃浆、恶化工作环境及排水。 3. 灌浆系统分类及优缺点：

名称优缺点适用条件集中注浆优点：1.工作集中、便于管理2.人员少、效率高3.便于掌握浆液的浓度和质量4.占地较少缺点：1.初期投资大、建设时间长2.采运工作比较复杂优点：1.设备简单、投资少、建设速度快2.制浆工艺简单、操作容易3.可减少井下所需干管缺点：1.注浆分散、管理分散、人员多2.占用土地多、需打分区钻孔优点：1.机动灵活2.注浆距离短、管材消耗少、堵管机会少缺点：1.生产能力低2.管理分散、效率低1.煤层埋藏较深2.矿井注浆量大，且采区生产集中3.取运浆料距离较远钻孔或分区注浆分散注浆井下移动注浆1.煤层埋藏浅2.注浆采区分散3.原料丰富，运输距离近1.注浆量少2.输浆困难或无法用钻孔注浆时采用4.

5. 惰气防灭火的优缺点：优点：（1）降低氧气浓度，减缓氧化作用，同时抑制瓦斯爆炸；

（2）增加注入区压力，减少漏风；（3）、吸收部分热量；（4）、与空气密度接近，易于混合从而充满整个注入空间；（5）、不污染设备，恢复生产快；（6）、不易溶于水、不易被煤或所吸附；（7）、工艺简单、价格低廉、操作方便、易于掌握。缺点：（1）易泄露、滞留时间短，高浓度氮气具有窒息性；（2）、降温作用有限，控制火势迅速，但灭火时间长。

6. 三相泡沫防灭火的优缺点：优点：（1）可向采空区高处堆积；（2）水浆成为泡沫，可避

免浆体的流失；（3）粉煤灰或黄泥固体颗粒的分布更为均匀，提高了防灭火的有效性；（4）氮气被封装在泡沫之中，能较长时间滞留在采空区中（5）泡沫堆积没有安全隐患，即不会发生溃浆；（6）具有阻化作用。

第五章 矿井火灾时期的风流紊乱

1. 火风压：火风压就是井下发生火灾时，火灾的热力作用使空气温度增高而发生膨胀，密

度小的热空气在有高差的巷道中就会产生一种浮升力（Buoyancy），从而使高温烟流在流经有标高差的井巷时产生的附加风压（热风压、烟囱效应）。 2. 火风压怎么计算：P251，例题5-1-1。 第六章

1. 常见的外因火灾有哪些：矿井外因火灾就是由外部火源引起的火灾，一般发生在井下机

电硐室、胶带输送机、采掘工作面和有电缆的木支架巷道等地点。 2. 外因火灾的特点：（1）发生突然；来势迅猛，无预兆；火源明显；（2）如果不能及时发

现和控制，往往会酿成重大事故；（3）火灾的火焰一般是在燃烧物的表面，如果及时发现和扑救，是容易熄灭的。 第七章 火区封闭和启封 1. 封闭原则：（1）准备先行；（2）行动果断；（3）封闭“四字诀”：密—严密漏风少；少

—施工道数少；快—施工速度快；小—封闭范围小；（4）加强监控 2. 启封条件：《煤矿安全规程》第248条规定：封闭的火区，只有经取样化验证实火已熄

灭后，方可启封或注销。火区同时具备下列条件时，方可认为火已熄灭：（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空气温度相同；（2）火区内空气中的氧气浓度降到5.0%以下；(3)火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下；（4）火区的出水温度低于25℃，或与火区发生前该区的日常出水温度相同；（5）上述4项指标持续稳定的时间在1个月以上。 3. 火区管理：密闭墙分类：（1）临时防火墙——风障、木板；（2）永久防火墙——木段、

砖、料石、混凝土、多层混合（措施孔、取样孔、放水孔、返水池）；（3）耐爆防火墙——沙袋、石膏。 4. 火区启封方法：（1）锁风启封法： 适用于火区范围较大、难以确认火源是否彻底熄灭

或火区内存积有大量的爆炸性气体的情况。（2）通风启封法: 适用于火区范围较小并确认火源已经完全熄灭的情况下。

1、燃烧三要素：可燃物、热源、氧气

2、矿井火灾的危害：产生大量有毒有害气体；引发瓦斯、煤尘爆炸毁坏设施设备；影响开采接续；烧毁大量煤炭资源；严重污染环境

3、煤自燃学说（机理）:黄铁矿作用学说、细菌作用学说 、酚基作用学说 、自由基作用学说、煤氧复合作用学说

4、煤自燃条件:具有自燃倾向性呈破碎状态堆积的煤,适量的通风供氧,良好的蓄热环境,以上3个条件共存时间大于煤自然发火期.

5、煤自燃影响因素：内在因素1）变质程度2）矿物质3）水份4）灰份5）煤岩成份6）破碎性；外在因素1）浮煤堆积量2）初始煤温3）漏风强度4）氧气浓度5）粒度；开采因素 1）煤层地质条件2）开拓方式3）开采方式4）通风方式5）采空区管理

6、煤自燃倾向性：划分煤自然发火危险等级的指标参数；煤的固有特性，内在因素。也是对矿井煤炭自然发火采取不同针对性措施进行有效管理的主要依据。

7、煤自然发火期：从发火地点的煤层被揭露与空气接触之日起，至出现《矿井防灭火规范》

中定义的有关现象之一，或温度上升至自燃点为止，所经历的时间。以天或月为单位。 8、煤自燃早期预报技术：人的直接感觉 、测温法、标志气体分析法

9、火灾观测点设置 ：矿井主进风井口、矿井进回风巷、采区进回风巷；带式输送机滚筒下风侧10～15m处、地面皮带走廊与进风井；开采煤层掘进工作面迎头5m处，距回风绕道10～15m处；回采工作面采空区、上隅角及进回风巷距巷口10～15m；自然发火观测点、密闭观测孔、封闭火区防火墙栅栏外等。

10、均压防灭火技术：通过采用风窗、风机、调压气室、连通管等调压手段，改变通风系统内的压力分布，降低漏风通道两端的压差，减少漏风，从而实现“管风防火、以风治火”，达到抑制和熄灭火区的目的 。方法简单，成本最低，但技术要求高、管理严格，不易控制。 分类：1）开区均压——正常生产工作面：调节风窗均压、调压风机均压、调节风窗与调压风机联合均压2)闭区均压——封闭区：调压气室与连通管均压、调压气室与调压风机均压 11、灌浆防灭火技术： 灌浆就是将水和浆材按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，沿输浆管路借助于自然压差或泥浆泵加压输送到可能或已经发生自燃的区域灌注，以防止自燃火灾的发生或治理火区。其主要作用是：1）隔氧：2）降温：3）减少粉尘，分层开采利用再生顶板。缺点：高位火、拉沟、漏风通道、溃浆、恶化工作环境及排水。

12、惰气防灭火技术：优点：1、降低氧气浓度，减缓氧化作用，同时抑制瓦斯爆炸；2、增加注入区压力，减少漏风；3、吸收部分热量；4、与空气密度接近，易于混合从而充满整个注入空间；5、不污染设备，恢复生产快；6、不易溶于水、不易被煤或所吸附；7、工艺简单、价格低廉、操作方便、易于掌握。缺点：1、易泄露、滞留时间短，高浓度氮气具有窒息性；2、降温作用有限，控制火势迅速，但灭火时间长。

13、阻化剂防灭火技术： 阻化剂防灭火技术就是将能阻止煤炭氧化的化学药剂制成溶液喷洒在煤壁、采空区浮煤上或压注入煤体之内，抑制或延缓煤氧复合作用，达到防止煤炭自燃的目的，是进一步扩大和利用以水防火的作用。其原理是：1、液膜隔氧；2、吸热降温。但当水分蒸发后，阻化作用将变成催化作用。优点：阻化率高，阻化寿命长；安全性好、对井下设备设施腐蚀性小；来源可靠、供应充足、运输方便、成本低

14、凝胶防灭火技术： 凝胶是由基料、促凝剂和水按一定比例配制成水溶液，混合后发生絮凝作用而形成。其成胶时间和强度可控（配比试验）。1、固水性2、吸热降温性3、隔氧阻化4、热稳定性

15、三相泡沫防灭火技术：可向采空区高处堆积；水浆成为泡沫，可避免浆体的流失；粉煤灰或黄泥固体颗粒的分布更为均匀，提高了防灭火的有效性；氮气被封装在泡沫之中，能较长时间滞留在采空区中；泡沫堆积没有安全隐患，即不会发生溃浆；具有阻化作用 16、风流紊乱是指井下发生火灾时，在火和烟气的作用下，正常情况时巷道内风流的流动方向以及风量的分配被打乱，火灾产生的有毒有害烟气进入进风流中，使得事故范围进一步扩大，造成大量的人员伤亡。 风流紊乱的基本形式有：烟流逆退和风流逆转两种。 17、火风压就是井下发生火灾时，火灾的热力作用使空气温度增高而发生膨胀，密度小的热空气在有高差的巷道中就会产生一种浮升力，从而使高温烟流在流经有标高差的井巷时产生的附加风压（热风压、烟囱效应）。

18、外因火灾火源分类： 明火源：吸烟、焊接、电炉、灯泡取暖、人为纵火等；电能热源：静电、电流短路和过负荷运行产生电弧、电火花等；摩擦热源：胶带与滚筒、采掘机与岩石摩擦等；放明炮、糊炮、炸药受潮、封孔长度不够、使用可燃物代替炮泥等违规操作引起的火源；瓦斯、煤尘燃烧或爆炸引起的火源。

19、火区封闭的基本原则：1）准备先行2）行动果断3）封闭“四字诀”密、少、快、小4）加强监控

20、防火墙分类：临时防火墙——风障、木板；永久防火墙——木段、砖、料石、混凝土、

多层混合（措施孔、取样孔、放水孔、返水池）；耐爆防火墙——沙袋、石膏

21、火区启封的条件：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空气温度相同；2、火区内空气中的氧气浓度降到5.0%以下；3、火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下；4、火区的出水温度低于25℃，或与火区发生前该区的日常出水温度相同；5、上述4项指标持续稳定的时间在1个月以上。

22、火区启封的方法：1）锁风启封法，适用于火区范围较大、难以确认火源是否彻底熄灭或火区内存积有大量的爆炸性气体的情况。2）通风启封，适用于火区范围较小并确认火源已经完全熄灭的情况下。

火风压的特点

? 火风压就是火灾产生的高温烟流由于密度变化引起的浮升力对单位体积所做的功； ? 密度差，重力场和垂直高差是火风压形成的三个必要条件。 ? 火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中；

? 火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机； ? 火风压是一个过程量，而非状态量； ? 火风压的作用方向总是向上。

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