第四章防滅火技術(shù)
第一節(jié)煤礦火災(zāi)及防治
考點(diǎn)一：內(nèi)因火災(zāi)的預(yù)防(考頻 5 次)
(一)煤炭自燃的條件
煤炭自燃是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，是礦井火災(zāi)控制管理中的一個(gè)重要方面，煤炭自燃是煤長期與空氣中的氧接觸，發(fā)生的一個(gè)自加速的氧化放熱反應(yīng)。
一般來說，只有同時(shí)具備了下列 4 個(gè)基本條件煤炭自燃才會發(fā)生：
①煤具有自燃傾向性；②有連續(xù)的通風(fēng)供氧條件；③破碎狀態(tài)堆積熱量積聚；④持續(xù)一定的時(shí)間。
1.煤具有自燃傾向性
煤炭自燃傾向性是煤的一種自然屬性，它取決于煤在常溫下的氧化能力，是煤層發(fā)生自燃的基本條件。《煤礦安全規(guī)程》第二百六十條規(guī)定，煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃 3 類。新設(shè)計(jì)礦井應(yīng)當(dāng)將所有煤層的自燃傾向性鑒定結(jié)果報(bào)省級煤炭行業(yè)管理部門及省級煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)礦井延深新水平時(shí)，必須對所有煤層的自燃傾向性進(jìn)行鑒定。
2.有連續(xù)的通風(fēng)供氧條件
氧氣的存在是煤發(fā)生自燃的必要條件，只有含氧量較高的風(fēng)流持續(xù)穩(wěn)定的情況下(一般認(rèn)為氧含量至少 12%)，煤自燃過程才能夠持續(xù)并最終可能造成自燃，煤礦經(jīng)常采用的注漿防滅火措施主要作用之一就是隔絕氧氣。
3.破碎狀態(tài)堆積熱量積聚
煤氧化產(chǎn)生的熱量能否積聚主要取決于破碎狀態(tài)的煤堆積的厚度和是否有有利于熱量積聚的合適風(fēng)流速度(一般認(rèn)為風(fēng)速為 0.1~0.24m/min)。
4.持續(xù)一定的時(shí)間
影響煤自然發(fā)火期的因素有很多，比如煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)、被開采后的堆積狀態(tài)參數(shù)(分散度)、裂隙或空隙度、通風(fēng)供氧、蓄熱和散熱等，因而實(shí)現(xiàn)其準(zhǔn)確測定難度較大，現(xiàn)場記錄該值一般為十幾天、幾個(gè)月甚至長達(dá)十幾個(gè)月。
(二)煤炭自然的預(yù)測預(yù)報(bào)
1.預(yù)測預(yù)報(bào)指標(biāo)
我國的煤炭自燃的預(yù)測預(yù)報(bào)主要采用氣體分析法。最新研究成果表明，可以使用 CO、C2H4 及 C2H2 等指標(biāo)預(yù)測預(yù)報(bào)煤炭自燃情況。
煤炭自燃分為 3 個(gè)階段：緩慢氧化階段、加速氧化階段和出現(xiàn)明火的激烈氧化階段。
其中，由于煤在低溫緩慢氧化過程中 CO 生成量與煤溫之間有十分密切的關(guān)系，因此一般以地下礦山風(fēng)流中只出現(xiàn) 10-6 級的 CO 作為主要檢測早期自然發(fā)火的指標(biāo)氣體。隨著煤的繼續(xù)升溫，煤炭自燃進(jìn)入加速氧化階段時(shí)，10-6 級的 C2H4 逐漸由煤體氧化分解產(chǎn)生，這個(gè)過程中煤的溫度值與烴類氣體碳原子數(shù)成正比。當(dāng) 10-6 級的 C2H2 產(chǎn)生時(shí)，表明煤已進(jìn)入發(fā)生高溫裂解的激烈氧化階段，常常出現(xiàn)明火。
2.束管監(jiān)測系統(tǒng)
井下煤層自然發(fā)火直接影響煤礦安全生產(chǎn)，瓦斯礦井煤層自然發(fā)火嚴(yán)重時(shí)可能會引起礦井瓦斯爆炸。怎樣準(zhǔn)確監(jiān)測、預(yù)報(bào)煤層自然發(fā)火，為煤礦防滅火提供科學(xué)依據(jù)，是當(dāng)前煤炭安全生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。
束管監(jiān)測系統(tǒng)是一套能自動對井下環(huán)境中。O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6 等氣體含量的變化實(shí)現(xiàn) 24h 連續(xù)、循環(huán)監(jiān)測的系統(tǒng)，通過烷烯比、鏈烷比的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)煤炭自燃早期檢測和預(yù)測預(yù)報(bào)，為煤礦自燃火災(zāi)和礦井瓦斯事故的防治提供科學(xué)依據(jù)。
束管監(jiān)測系統(tǒng)利用真空泵，通過一組空心塑料管將井下監(jiān)測地點(diǎn)的空氣直接抽至分析單元中進(jìn)行檢測。
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