《火灾防治》PPT课件.ppt
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1、第十章第十章 矿井火灾防治矿井火灾防治本章的主要内容:本章的主要内容:掌握火灾的定义及分类;理解物质燃烧的充要必要条件;了解外掌握火灾的定义及分类;理解物质燃烧的充要必要条件;了解外因火灾的预防;掌握煤炭自燃条件及影响自然发火的因素;了解火灾因火灾的预防;掌握煤炭自燃条件及影响自然发火的因素;了解火灾预测及预报的方法;开采技术的防火措施;常用的防灭火措施;火灾预测及预报的方法;开采技术的防火措施;常用的防灭火措施;火灾时期通风与矿井火灾处理与控制。时期通风与矿井火灾处理与控制。本章的难点与难点:本章的难点与难点:1 1、煤炭自燃理论;、煤炭自燃理论;2 2、煤炭自燃预测预报;、煤炭自燃预测预报
2、;3 3、防灭火技术、防灭火技术 4 4、均压防灭火;、均压防灭火;5 5、火灾时期风流控制、火灾时期风流控制第一节第一节 概述概述一、火灾与矿井或煤田火灾的概念一、火灾与矿井或煤田火灾的概念 凡失去控制并对财产和人身造成损失的燃烧现象都为凡失去控制并对财产和人身造成损失的燃烧现象都为火灾火灾(由公安(由公安部、劳动部、国家统计局制定颁布的火灾统计管理规定中定义)。部、劳动部、国家统计局制定颁布的火灾统计管理规定中定义)。广义地说,凡是超出有效范围的燃烧称为广义地说,凡是超出有效范围的燃烧称为火灾火灾。火灾是工伤事故火灾是工伤事故类别中类别中的一类事故。在消防工作中有的一类事故。在消防工作中有
3、火灾和火警火灾和火警之分,两者都是超出有效范围之分,两者都是超出有效范围的燃烧,的燃烧,当人员和财产损失较小时称为火警当人员和财产损失较小时称为火警。在矿井或煤田范围内发生,威协安全生产、造成一定资源和经济损在矿井或煤田范围内发生,威协安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故,称之为失或者人员伤亡的燃烧事故,称之为矿井或煤田火灾矿井或煤田火灾。我国是一个矿井火灾灾害较严重的国家,据我国是一个矿井火灾灾害较严重的国家,据20002000年全国年全国425425对国有对国有煤矿的不完全资料统计,共发生火灾煤矿的不完全资料统计,共发生火灾168168次,其中内因火灾次,其中内因火灾15
4、4154次,外因次,外因火灾火灾1414次,封闭采区或工作面次,封闭采区或工作面5959个,影响煤量个,影响煤量3080Mt3080Mt,冻结煤量,冻结煤量4217Mt4217Mt,发火率为,发火率为0.3180.318次次MtMt。二、矿井火灾的构成要素二、矿井火灾的构成要素 矿井火灾发生的原因虽是多种多样,但构成火灾的基本要素归纳起来有矿井火灾发生的原因虽是多种多样,但构成火灾的基本要素归纳起来有热源、热源、可燃物、氧气可燃物、氧气三个方面,俗称三个方面,俗称火灾三要素火灾三要素。(一一)热源热源 具有一定具有一定温度和足够热量的热源温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井中,煤的自燃、瓦
5、斯才能引起火灾。在矿井中,煤的自燃、瓦斯煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊以及其他明火等都可能煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊以及其他明火等都可能成为引火源。成为引火源。(二二)可燃物可燃物 在煤矿矿井中,煤本身就是个大量而且普遍存在的可燃物。另外,坑木、各在煤矿矿井中,煤本身就是个大量而且普遍存在的可燃物。另外,坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。可燃物的存在是火灾发生的基础。可燃物的存在是火灾发生的基础。(三三)空气空气 燃烧就是剧烈的氧化现象,空气的供给是维持燃烧不可缺少的条件。实验证燃烧就是剧烈的
6、氧化现象,空气的供给是维持燃烧不可缺少的条件。实验证明,在氧浓度为明,在氧浓度为3 3的空气环境里,燃烧不能维持。的空气环境里,燃烧不能维持。以上介绍的火灾三要素必须是同时存在,相互配合,而且达到一定的数量,以上介绍的火灾三要素必须是同时存在,相互配合,而且达到一定的数量,才能引起矿井火灾。才能引起矿井火灾。三、矿井火灾的类型及其特性三、矿井火灾的类型及其特性 、按引火原因分类、按引火原因分类 )内因内因(自燃自燃)火灾火灾。自燃物在一定的外部。自燃物在一定的外部(适量的通风供氧适量的通风供氧)条件下,自条件下,自身发生物理化学变化,产生并积聚热量,使其温度升高,达到自燃点而形成的身发生物理化
7、学变化,产生并积聚热量,使其温度升高,达到自燃点而形成的火灾称之为火灾称之为内因火灾内因火灾。在煤矿中自燃物主要是具有自燃倾向性的煤炭。在整个。在煤矿中自燃物主要是具有自燃倾向性的煤炭。在整个矿井火灾事故中,内因火灾占的比例很大。我国在矿井火灾事故中,内因火灾占的比例很大。我国在1953195319841984年年3232年矿井火灾年矿井火灾统计资料中,自燃火灾占统计资料中,自燃火灾占94%94%。自燃火灾大多发生在采空区、遗留的煤柱、破。自燃火灾大多发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒以及浮煤堆积的地点。裂的煤壁、煤巷的高冒以及浮煤堆积的地点。自燃火灾具有发生和发展缓慢、自燃火灾
8、具有发生和发展缓慢、须经历一段时间、有预兆和火源比较隐蔽等特点须经历一段时间、有预兆和火源比较隐蔽等特点。2 2)外因火灾。外因火灾。多发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和有多发生在井口房、井筒、井底车场、石门及机电硐室和有机电设备的巷道等地点。外因火灾具有火源明显、发生突然、来势凶猛等特点,机电设备的巷道等地点。外因火灾具有火源明显、发生突然、来势凶猛等特点,若发现不及时,则可能酿成重大事故。若发现不及时,则可能酿成重大事故。由于外因火灾往往是由表及里进行的,由于外因火灾往往是由表及里进行的,若发现及时,还是容易扑灭的。矿井外因火灾所占的比重一般都比较小。若发现及时,还是容易扑灭的
9、。矿井外因火灾所占的比重一般都比较小。三、矿井火灾的类型及其特性三、矿井火灾的类型及其特性 、消防分类、消防分类 类火灾类火灾:,:,煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质 类火灾,指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体类火灾,指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体 类火灾,指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。类火灾,指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。类火灾,象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。类火灾,象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。3.3.其他分类方法其他分类方法 还有按还有按火源特性火源特性
10、,可分为,可分为原生火灾与再生火灾原生火灾与再生火灾;按;按可燃物状态可燃物状态分类,分类,可分为可分为阴燃火灾与和明火火灾阴燃火灾与和明火火灾;按;按发火地点发火地点的不同分类,可分为的不同分类,可分为井筒火井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾、硐室火灾灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾、硐室火灾;按;按燃烧燃烧物的不同物的不同分类,可分为分类,可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾、煤炭自燃火灾火灾、瓦斯燃烧火灾、煤炭自燃火灾等。等。三、防灭火研究的内容三、防灭火研究的内容 煤煤矿矿火火灾灾防防治
11、治是是一一项项系系统统工工程程,其其理理论论与与技技术术的的研研究究内内容容应应围围绕绕一个目标和三个问题一个目标和三个问题。一一个个目目标标就就是是防防止止矿矿井井火火灾灾发发生生,对对于于已已发发生生的的火火灾灾要要防防止止其其扩扩大大,并并最最大大限限度度地地减减小小火火灾灾中中的的人人员员伤伤亡亡和和经经济济损损失失。三三个个问问题题是是:一一、火火灾灾是是如如何何发发生生的的?其其内内容容主主要要是是研研究究矿矿井井火火灾灾的的类类型型及及其其产产生生的的原原因因、条条件件以以及及各各类类火火灾灾的的发发生生过过程程和和特特点点,这这是是防防灭灭火火的的理理论论基基础础;二二、如如何
12、何防防止止火火灾灾发发生生?包包括括火火源源预预测测、火火灾灾预预防防和和预预报报技术;技术;三、火灾发生后如何进行及时而有效地控制和处理?三、火灾发生后如何进行及时而有效地控制和处理?第二节第二节 矿井外因火灾及其预防矿井外因火灾及其预防一、物质燃烧的充要条件一、物质燃烧的充要条件 燃烧:燃烧:可燃物与氧化剂可燃物与氧化剂两组分在空间发生化学反应的过程。两组分在空间发生化学反应的过程。放热、放热、发光和有新物质生成发光和有新物质生成是燃烧反应的三个特征,是区别燃烧和非燃烧现象是燃烧反应的三个特征,是区别燃烧和非燃烧现象的依据。的依据。、必要条件、必要条件-可燃物、助燃物、高温能量或火源。可燃
13、物、助燃物、高温能量或火源。、充分条件、充分条件-三个必要条件同时存在,互相作用;三个必要条件同时存在,互相作用;Q Q生生QQ散散 火源可分为火源可分为显火源和潜火源显火源和潜火源两种。所谓两种。所谓显火源既是以明火、高温的表显火源既是以明火、高温的表面或灼热的物体的形式显露于空间,可燃物一旦与其接触即可发生燃烧面或灼热的物体的形式显露于空间,可燃物一旦与其接触即可发生燃烧。如气焊和电焊产生的高温焊碴、燃着的香烟头等皆属于此类。如气焊和电焊产生的高温焊碴、燃着的香烟头等皆属于此类。所谓潜火所谓潜火源既是平时处于常温状态,在一定的外部条件下(人员操作失误、设备源既是平时处于常温状态,在一定的外
14、部条件下(人员操作失误、设备零件故障、安全装置失效等原因)有可能产生火花、放出热量和转化为零件故障、安全装置失效等原因)有可能产生火花、放出热量和转化为高温热源。高温热源。如具有短路危险的电缆接头、作高速相对运动的两固体接触如具有短路危险的电缆接头、作高速相对运动的两固体接触面、不合格的炸药爆破等都属于潜热源。面、不合格的炸药爆破等都属于潜热源。3 3、煤矿常见的外因火源主要有以下几种、煤矿常见的外因火源主要有以下几种:电能热源、摩擦热电能热源、摩擦热 、放明炮、糊炮等、明火(高温焊碴、吸烟)、放明炮、糊炮等、明火(高温焊碴、吸烟)二、外因火灾的预防二、外因火灾的预防 1 1、我国的消防方针、
15、我国的消防方针-预防为主,消防结合预防为主,消防结合 2 2、防火对策、防火对策-矿井火灾的防治可以采取下列三个对策:矿井火灾的防治可以采取下列三个对策:)技术)技术(Engineering)(Engineering)对策对策 (1)(1)灾前对策灾前对策-防止起火、防止火灾扩大防止起火、防止火灾扩大 (2)(2)灾后对策灾后对策-报警、控制、灭火、避难报警、控制、灭火、避难 )教育()教育(EducationEducation)对策)对策-知识、技术、态度知识、技术、态度 )管理(法制)管理(法制(Enforcement(Enforcement)对策)对策-制定各种规程、规范和标制定各种规程
16、、规范和标准,且强制性执行。准,且强制性执行。这三种对策简称这三种对策简称“三三”对策。前两者是防火的基础,后者是防火对策。前两者是防火的基础,后者是防火的保证。的保证。三、预防外因火灾的技术措施三、预防外因火灾的技术措施 预防火灾发生有两个方面:预防火灾发生有两个方面:一是防止火源产生;二是防止已发生的一是防止火源产生;二是防止已发生的火灾事故扩大火灾事故扩大,以尽量减少火灾损失。,以尽量减少火灾损失。(一)防止火灾产生(一)防止火灾产生 1 1、防防止止失失控控的的高高温温热热源源产产生生和和存存在在。按按煤煤矿矿安安全全规规程程及及其其执执行行说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行
17、管理。说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。2 2、尽尽量量不不用用或或少少用用可可燃燃材材料料,不不得得不不用用时时应应与与潜潜在在热热源源保保持持一一定定的的安全距离。安全距离。3 3、防止产生机电火灾防止产生机电火灾。4 4、防防止止摩摩擦擦引引燃燃:(1)1)防防止止胶胶带带摩摩擦擦起起火火。胶胶带带输输送送机机应应具具有有可可靠靠的的防防打打滑滑、防防跑跑偏偏、超超负负荷荷保保护护和和轴轴承承温温升升控控制制等等综综合合保保护护系系统统;(2)(2)防防止止摩擦引燃瓦斯。摩擦引燃瓦斯。5 5、防止高温热源和火花与可燃物相互作用防止高温热源和火花与可燃物相互作用。三、预防外
18、因火灾的技术措施三、预防外因火灾的技术措施(二)防止火灾蔓延的措施(二)防止火灾蔓延的措施 限制已发生火灾的扩大和蔓延限制已发生火灾的扩大和蔓延,是整个防火措施的重要组成部分。火,是整个防火措施的重要组成部分。火灾发生后利用已有的防火安全设施,把火灾局限在最小的范围内,然后灾发生后利用已有的防火安全设施,把火灾局限在最小的范围内,然后采取灭火措施将其熄灭,对于减少火灾的危害和损失是极为重要的。其采取灭火措施将其熄灭,对于减少火灾的危害和损失是极为重要的。其措施有:措施有:1 1、在适当的位置建造防火门,防止火灾事故扩大。、在适当的位置建造防火门,防止火灾事故扩大。2 2、每个矿井地面和井下都必
19、须设立消防材料库。、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。3 3、每一矿井必须在地面设置消防水池,在井下设置消防管路系统。、每一矿井必须在地面设置消防水池,在井下设置消防管路系统。4 4、主要通风机必须具有反风系统或设备,反风设施并保持其状态良、主要通风机必须具有反风系统或设备,反风设施并保持其状态良好。好。第三节第三节 煤炭自燃的理论基础煤炭自燃的理论基础一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 主要的有主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤氧化合学说氧化合学说等。等。随着科学技术的进步和生产的发展,人们发现虽然在高变质富含随着科学
20、技术的进步和生产的发展,人们发现虽然在高变质富含黄铁矿的煤层发生自燃,但完全不含黄铁矿的煤也发生自燃;煤即使黄铁矿的煤层发生自燃,但完全不含黄铁矿的煤也发生自燃;煤即使在真空中让细菌充分死亡的条件下,其自然发火危险性也未降低,这在真空中让细菌充分死亡的条件下,其自然发火危险性也未降低,这说明用说明用黄铁矿作用假说和细菌作用假说解释煤的自然发火现象是不完黄铁矿作用假说和细菌作用假说解释煤的自然发火现象是不完备的备的。酚基作用假说认为:煤中不饱和的化合物与空气中氧的作用,。酚基作用假说认为:煤中不饱和的化合物与空气中氧的作用,是引起煤炭自燃的主要原因。有人认为酚基作用假说实际上是煤氧复是引起煤炭自
21、燃的主要原因。有人认为酚基作用假说实际上是煤氧复合作用,或者是煤氧作用假说的补充。目前,煤氧复合作用假说已被合作用,或者是煤氧作用假说的补充。目前,煤氧复合作用假说已被较多的人们所接受。较多的人们所接受。一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 按照煤氧化合学说,煤的自燃过程一般可分为四个阶按照煤氧化合学说,煤的自燃过程一般可分为四个阶段:潜伏(或准备)、自热、自燃和熄灭四个阶段。段:潜伏(或准备)、自热、自燃和熄灭四个阶段。1 1潜伏期:潜伏期:自煤层被开采、接触空气起至煤温开始自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期升高止的时间区间称之为潜伏期。煤自燃的准备阶段即煤。煤自燃的
22、准备阶段即煤的低温氧化过程。潜伏阶段的特征是;煤的表面生成不稳的低温氧化过程。潜伏阶段的特征是;煤的表面生成不稳定的氧化物(定的氧化物(OHOH、COOHCOOH等),氧化放出的热量很少,能及等),氧化放出的热量很少,能及时放散,煤温和巷道空气气温不变,但煤重略有增加。煤时放散,煤温和巷道空气气温不变,但煤重略有增加。煤被活化(化学活性增加),煤的着火温度降低准备阶段被活化(化学活性增加),煤的着火温度降低准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件,如褐煤几乎没有的长短取决于煤的变质程度和外部条件,如褐煤几乎没有准备阶段,而烟煤则需要一个相当长的准备阶段。准备阶段,而烟煤则需要一个相当长的准备
23、阶段。一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 2 2自热阶段:自热阶段:温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段,段,自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。当温度超过临界温度自动升高的过程。当温度超过临界温度60608080时,煤温急剧憎加,氧时,煤温急剧憎加,氧化加剧。其特点是:化加剧。其特点是:氧化放热氧化放热较大,煤温及其环境较大,煤温及其环境(风,水、煤壁风,水、煤壁)温温度升高度升高:产生:产生COCO、COCO2 2和碳氢和碳氢(CmHn)(CmHn
24、)类类气体产物,并散发出气体产物,并散发出煤油味和煤油味和其他芳香气味其他芳香气味;有;有水蒸气水蒸气生成,火源附近出现生成,火源附近出现雾气雾气,遇冷会在巷道壁,遇冷会在巷道壁面上凝结成面上凝结成水珠水珠,即出现所谓,即出现所谓“挂汗挂汗”现象现象:微观结构发生变化。:微观结构发生变化。在自热阶段,若改变了散热条件,使散热大于生热;或限制供在自热阶段,若改变了散热条件,使散热大于生热;或限制供风,使氧浓度降低至不能满足氧化需要,则自热的煤温度降低到常温,风,使氧浓度降低至不能满足氧化需要,则自热的煤温度降低到常温,称之为称之为风化风化。风化后煤的物理化学性质发生变化、失去活性,不会再。风化后
25、煤的物理化学性质发生变化、失去活性,不会再发生自然。发生自然。一、煤炭自然机理一、煤炭自然机理 3 3、燃烧阶段:、燃烧阶段:煤温达到其自燃点后(褐煤煤温达到其自燃点后(褐煤250250度,烟度,烟煤煤300300350350,贫瘦煤、无烟煤,贫瘦煤、无烟煤650650800800),若能得到充分),若能得到充分的供氧的供氧(风风),则发生燃烧,出现明火。其主要特征:空气,则发生燃烧,出现明火。其主要特征:空气中氧含量显著减少,中氧含量显著减少,COCO2 2的含量倍增,同时由于燃烧不完全的含量倍增,同时由于燃烧不完全和和COCO2 2受热分解,而产生更多的受热分解,而产生更多的COCO,巷道
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