第六章外因火灾防治技术.ppt

第六章 矿井外因火灾防治,外因火灾发生突然；来势迅猛，无预兆；火源明显；如果不能及时发现和控制，往往会酿成重大事故。火灾的火焰一般是在燃烧物的表面，如果及时发现和扑救，还是容易熄灭的。,矿井外因火灾，就是由外部火源引起，发生在井下及井口附近,但危害到井下安全的火灾，又称矿井外源火灾。它一般发生在井下机电硐室、采掘工作面和有电缆的木支架巷道以及井口附近等处。,发生突然；来势迅猛，无预兆；火源明显；如果不能及时发现和控制，往往会酿成重大事故。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。,矿井外因火灾的特点:,第一节 矿井外因火灾的预防,矿井消防给水系统的组成,消防水池 在地面副井井口房附近必须建立专用的井下消防水池，水池有效 容积按井下一次火灾的全部用水量计算，但不能小于200 m3。,消防水泵 消防水源提供的消防用水，都需要消防水泵进行加压，以提 高压力和流量，满足灭火的要求。,井下输水管道 在井底车场、主要运输巷道、带式输送机斜井与平巷、上 山与下山、采区运输巷与回风巷、采煤工作面运输巷与回风巷、掘进巷道等均 敷设井下消防输水管道，每隔100m设支管阀门，阀门后加快速接 头，目的是能够与消防水龙带对接。,矿井消防给水系统的组成,消防给水管网,消火栓给水系统 为了能够迅速扑灭井下火灾，在主井与副井井底车场连接处、采区上山口与下山口、带式输送机机头、机电硐室、检修硐室、材料库等井下 重要部位设置消火栓箱。,井下自动喷水灭火系统 在美国，应用最广最多的就是自动喷水灭火装置。我国的煤炭工业矿井设计规范规定：带式输送机巷道易发火点处，应设置由烟感或温感控制的自动喷水灭火装置。自动喷水灭火装置主要设置在带式输送机机头、机尾巷道处。,水喷雾隔火系统 水喷雾隔火装置主要设置在主井或斜井至井底车场连接处，即主井或斜井井底两侧，通过水喷雾降低烟气温度，达到控制火势的目的，同时也可以隔断井上与井下之间的火灾联系。水喷雾隔火装置一般要设置三层，层与层之间相隔35m。,井下消防器材和设施,基本的灭火材料：,砂子和岩粉 不导电、灭火后不易复燃，常被用来扑灭油料、电气设备和电缆火灾，它能长时间覆盖于燃烧物上使其缺氧而熄灭。另外，砂子和岩粉还可以增加燃烧过程中自由基的器壁销毁，中断自由基的链式反应，达到熄灭火源的目的。,各种灭火器 灭火器是由筒体、器头和喷嘴等部件组成，借助驱动压力可将所充装的灭火剂喷向火源，达到灭火的目的。煤矿井下常用干粉灭火器、泡沫灭火器和二氧化碳灭火器。,干粉灭火器 在煤矿井下用得最多的是干粉灭火器。它以液态二氧化碳或氮气作 为动力，将内装的干粉灭火药剂喷出灭火。由于容量的限制，干粉灭火器只能用 于煤矿井下各种机电硐室扑救油料、可燃气体、电气设备和井下胶带运输机等小范围的初起火灾。常见的干粉灭火器分为手提式和手推式两种。,泡沫灭火器 主要用于扑救煤矿井下的油类火灾，也可用于扑灭木材、棉布等固体的初起火灾，但是不能用来扑救带电设备火灾和气体火灾。灭火泡沫的分类和产泡原理如图所示。,灭火泡沫,药剂：NaHCO3与H2SO4,反应：2NaHCO3H2SO42CO2+2H2O+Na2SO4,药剂：NaHCO3与A12(SO4)3,反应：6NaHCO3A12(SO4)36CO2+2Al(OH)3+3Na2SO4,空气泡沫：将空气鼓入含有发泡剂的水溶液而产生的泡沫。,化学泡沫与空气泡沫的不同之处在于：化学泡沫内所包含的气体为二氧化碳，而空气泡沫内所含气体为空气。另外，空气泡沫的发泡倍数可以达到1000多倍，比化学泡沫的发泡倍数（1020倍）高得多。,井下消防器材和设施,化学泡沫,酸碱式,泡沫式,二氧化碳灭火器 利用其内部液态二氧化碳的蒸气压将二氧化碳喷出灭火。液态二氧化碳从灭火器喷出后迅速汽化，惰化可燃物，同时又起到降温的作用。当二氧化碳气体在火源周围空气中含量达到30%35%时，物质燃烧就会停止。二氧化碳灭火器主要适用于扑救贵重设备、精密仪器仪表和少量油类的初起火灾。,消防列车,消防列车是由井下常用的矿车或平板矿车组成，载有供井下应急用的消防器具。存放于消防仓库或专用的硐室内，能使列车从两侧进出。消防列车库必须是构成通风网路的一个并联分支，其轨道必须与并联分支的轨道合轨，保证畅通无阻。其车体应包括容量均大于lm3的水箱车厢两节、至少可乘坐6人的载人车厢一节以及工具车厢、灭火器车厢、风筒车厢、水泵车厢和备用车厢各一节，而且车上还需要配备风筒、水泵、水龙带、灭火器等器材以及一些常用的铁锹、钳子等常用工具。,井下消防器材和设施,消防器材库,每个矿井都必须在地面设置消防器材总库，在各水平井底车场附近设置分库。开采易燃煤层的矿井，除上述总库、分库外，采区内亦应设立临时仓库，以贮存适量的水泥、石灰、砂子、砖、灭火器、水龙带、水泵、板材等应急消火材料和工具。,安全防火门,构筑安全防火门是煤矿井下隔断火灾烟流，防止火势蔓延，从而减少人员伤亡的有效措施。这种风门平时呈开启状态，必要时可以关闭，既可以阻断风流和烟流，又可以充当防火墙的作用，便于控制火势和隔离火区。,安全防火门应建立在邻近新鲜风流附近，门扇向着容易关闭的方向敞着。它可以分为分区防火门和大区防火门，前者设置在每一条独立风流的两端。后者设置在新鲜风流开始分支的地方。对于易自燃煤层，在通风分区风流进入采区的入风口，也应设立安全防火门，而且原则上经过分区防火门或采场防火门的风流不再分支。为了减少漏风，防火门应做得尽量严密些，尤其是离井口较近的大区防火门，它可用水泥门框、铁门扇制作，其它的分区防火门用木门扇喷涂阻燃材料即可。,井下消防器材和设施,双道铁门扇防火墙结构图,单道木门防火门结构图,井下消防器材和设施,几种常见防火门类型,单轨碹巷铁门防火门结构图,1管道；2阀管；3电机车架线；4电缆孔；5门框；6铁门；7门框顶梁8绝缘柱；9门壁；10放水沟；11门闩,井下消防器材和设施,几种常见防火门类型,避难硐室,避难硐室是设置在井下避灾路线上配备有相应设施的场所，供给工人避灾时使用。中央避难硐室，可设在井底车场附近，与井下保健站硐室结合在一起，采区避难硐室设于采区安全出口的路线上，距人员集中工作地点不超过500米。避难硐室内应配备矿灯、与地面连通的电话、饮水用具、卧具、厕所、医药卫生器具以及自救器、呼吸器等救护器材，同时，在避难硐室内还应配备能够造成一定高于当地气压的装备，如压缩空气瓶、压风管路和氧气瓶等，以防止有害气体侵入室内，为工人创造暂时避难或者继续撤离险区的条件。,井下消防器材和设施,避难硐室,井下消防器材和设施,井下移动式避难硐室,井下永久避难硐室,外因火灾的预防,预防明火,井口房和通风机房附近20 m内禁止烟火，也不准用火炉取暖；严禁携带烟草、引火物下井；井下硐室内不准存放汽油、煤油或变压器油。井下使用的润滑油、棉纱和布头等必须集中存放并定期送到地面处理。井下和井口房内不得从事电焊、气焊或喷灯焊接等工作,预防电气引火,要正确选用易熔断丝片和漏电继电器，以便电流短路、过负荷或接地时能及时切断电流；不准带电检修、搬迁电气设备。温升变色涂料可以作为早期发现电气设备发热的指示标志,尽量使用不燃材料,加强火灾的监测监控,规程第二百二十一条规定：“井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场、主要绞车道与主要运输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内，都必须用不燃性材料支护,有效的监测监控能够及早识别初期火灾，并发出报警，使火灾被扑灭于萌芽时期，从而最大限度地减少损失，不至于酿成大的灾难,第二节 矿井外因火灾的灭火技术,外因火灾的灭火材料：,水,水灭火的优点：冷却作用，水的热容量和汽化热都很大，当水与炽热的燃烧物接触时，在被加热和汽化过程中，会吸收大量燃烧物的热量而使其冷却；窒息作用，水遇到炽热的可燃物而汽化，产生大量的水蒸汽，大量的水蒸汽能够排挤阻止空气进入燃烧区，从而降低燃烧区内的氧气含量。在一定的情况下，当空气中水蒸汽达到35时，燃烧就会停止；水力冲击作用，在机械力的作用下，直流水枪喷射出的密集水流具有强大的冲击力和动能。高压水流的强烈冲击可以起到冲散燃烧物和压灭火焰的机械作用，使燃烧强度显著减弱；水还可以浸透火源邻近燃烧物，进而阻止燃烧范围的扩大,水灭火适用范围：由于矿用水都具有一定的导电性，因此不能用水直接扑灭金属火灾、井下变电室的油类火灾和电气设备火灾，直接灭火会对灭火人员造成伤害必须对水流形态做一定的处理。喷雾水是通过水泵加压并由喷雾水枪喷出的雾状水流，可以用来扑灭煤矿井下油浸变压器、油开关、电动机等电气设备火灾以及各种油类火灾和粉尘火灾等；水蒸气能冲淡燃烧区的可燃气体，降低空气中氧的含量，有良好的窒息灭火作用利用水蒸汽扑救高温设备火灾时，不会使高温设备因热胀冷缩而发生变形，因而不会造成高温设备的损坏。,外因火灾的灭火材料,水灭火注意事项,用水进行直接灭火时，回风巷一定要畅通，使生成的有害烟气和水蒸气能及时排出，同时最好在火源下风侧设置水帘，冷却火灾生成的可燃气体，防止其遇到新鲜空气，生成再生火源。供水管中水流与风流应保持同向用水扑灭煤炭火灾时，应避免发生水蒸气爆炸水流不能直接射向火源中心 为了及时把水送到井下发火地点，应在各主要生产巷道中铺设直径为80 l00mm的供水管路，消防水管供水量应不小于400L/min，水压0.150.98 Mpa，最好保持0.6 MPa，消防水管沿程每隔一定距离安装消火栓，地面应有200m3 水量的供水水源。,外因火灾的灭火材料,高倍泡沫,泡沫灭火具有灭火速度快、效果好、恢复生产容易等优点，而且可以帮助救灾人员快速而安全地接近火区灭火。,高倍泡沫灭火的作用原理：增大用水灭火的有效性，大量的泡沫送往火源地点起着覆盖燃烧物隔绝空气的作用。当与火源接触导致泡沫破裂时，水分蒸发吸热降温，同时产生大量水蒸气还能起到稀释氧浓度的作用。另外，大量泡沫包围火源阻止了热传递，从而阻断了火势蔓延。这种方法一般适用于扑灭距采煤工作面或未封闭采空区较远的巷道火灾，因为高倍泡沫的堆积会减少风量，容易引起瓦斯积聚。,为增加高倍泡沫的输送距离，减小泡沫堆积与风流的相互干扰，提高灭火效率，可以采用大直径塑料风筒与发泡机相联，使泡沫接近着火带才流出来。,外因火灾的灭火材料,惰气,惰气灭火就是向着火区域灌注氮气、二氧化碳或湿式惰气，以减少火区的氧浓度，使火源缺氧窒息的一种方法。惰性气体用于扑灭矿井的外因火灾，其作用机理是降低火区空气中氧气和可燃气体的相对浓度，其中液态N2还具有冷却炽热烟流和着火带的作用，从而减小火势，直至扑灭火灾。,使用惰性气体灭火要注意保证火区空间的密闭性，否则很容易造成惰性气体流失。另外，惰气灭火主要靠窒息功能，而对火源的降温功能较弱，因此窒息的火源在遇到新鲜空气时很容易发生复燃。,外因火灾的灭火材料,1、氮气灭火特性,氮气的密度为1.16 kg/m3，与空气的密度十分接近，因此易于 与空气混合；不易溶解于水，也不易被煤或者焦碳所吸附；可以达到任何地点，受火区标高的影响比较小；价格低廉；适用于火区面积较大，离着火区有较长的距离或者路径不是很 通畅的着火区域,外因火灾的灭火材料,2、二氧化碳灭火特性,二氧化碳对空气的比重为1.53，抑爆能力强，对采空区或者封闭区的火灾能起到良好的灭火效果，特别适于扑灭低位火源。二氧化碳灭火缺点：,产量不大，成本较高；不易与空气混合，惰化效果受到一定影响；在着火地带，二氧化碳容易转变为一氧化碳；不易扑灭高位或者平巷巷顶的火灾；易溶于水，而且能够被煤和燃烧生成的焦碳所吸附。,外因火灾的灭火材料,MKY系列CO2发生器连接示意图,该CO2发生器以硫酸和碳酸氢氨为主要原料，通过控制二者的比例控制二氧化碳的产生速度。产生流量可达3602000m3/h，压力最高达到1.15 MPa，而且CO2浓度不低于98。使用过程中无需电源，其产气量和产气压力可据需要调节。,外因火灾的灭火材料,硫酸,碳酸氢氨,湿式惰气灭火特性,利用湿式惰气灭火，只需将惰气发生装置产生的惰气注入火区即可，且由于惰气发生装置具有足够的输气压力，所以利用湿式惰气灭火很容易进行。湿式惰气灭火缺点：,气体成分中存在少量的CO和H2等可燃气体，会对正确分析火源 状况产生影响；使用成本较高；对操作和维修该装置的人员的技术水平要求较高；需要大量的冷却水。,外因火灾的灭火材料,湿式惰气灭火也称燃油惰气、燃气即由煤或者燃油完全燃烧产生的以氮气，二氧化碳和水蒸气为主体的混合气体。,DQ-150型惰气发生装置结构示意图,通过该发生装置产生的惰气中，主要气体成份含量为：O23%，CO212%，N284%，CO0.6。该装置的CO含量过大，而DQ-500发生装置中，产生的CO含量0.15。,外因火灾的灭火材料,灭火期间的安全措施,灭火时的风流控制,灭火过程中，往往需要采取控制、稳定或调度风流等技术与直接灭火配合使用。,风量是增加好还是减少好呢？,火灾时增加风量能够及时带走火灾产生的热量和可燃烟气，防止火灾向富燃料燃烧方向发展，同时也减少了发生烟逆退的可能性，但供风量增加也会导致火势变得更旺；火灾时期对风流进行控制，有利于减少火区供风，控制火势，使人能接近火源灭火，但也可能会导致富燃料燃烧的发生，也会因减少供风使瓦斯浓度增大，从而引起瓦斯爆炸。因此：具体进行风流控制时应根据火源位置、火势和火灾波及范围等因素综合考虑决定。一般情况下，若没有十分的把握，绝不能减风，更不能停止火区的原有供风，这样很容易导致富燃料火灾的出现，而发生风流逆转或者烟流逆退，从而使灾变事故扩大。,发生于上行通风的斜巷,灭火时期减风的可行性分析,火灾情况,是否可以减风,原因分析,火风压和风流方向相同，减风可以控制火势且不会引起风流逆转,可以,发生于下行通风的斜巷,减风极易发生风流逆转,减风会造成风流逆转，火灾烟气逆流至进风流，就会顺风蔓延到其他区域,不能,不能,灭火时期减风的可行性分析,火灾情况,是否可以减风,原因分析,发生于平巷，且已发生烟流逆退,减风会加剧烟流逆退，威胁救灾人员的安全，甚至导致瓦斯爆炸,不能,火源下风侧巷道有黄铁矿夹层,减风会增加下风侧温度而使黄铁矿夹层热分解生产有毒有害气体,不能,火源下风侧发生冒顶,冒顶后风阻增加，再减风容易引起富燃料燃烧，也可能造成风流逆转,不能,火源下风侧木支架发生燃烧,木支架已经燃烧，减风增加了导致富燃料燃烧的可能,不能,灭火时期减风的可行性分析,火灾情况,是否可以减风,原因分析,火源下风侧出现若干再生火源,已发展为富燃料燃烧，减风会增加富余的挥发分气体量，流向再生火源，若遇漏风供氧会发生瓦斯爆炸,不能,下风侧出现炽热含焦油的浓黑烟流（CO210%）,火势已出现转变为富燃料燃烧的趋势，减风更增大了这种可能性,不能,发生于平巷,可以适当减风，风量过小可能导致烟流逆退,视情况而定,减风可能发生富燃料燃烧，高温火灾烟气遇到旁侧支路新鲜风流，容易产生再生火源；在火势较小的情况下，也可以适当减少供风量,视情况而定,（1）平巷火灾风流调节,如何有效控制风流,火灾前平行平巷通风情况,两条平行平巷，中间以若干联络巷连通，。着火前上巷风量为480m3/min，下巷为566m3/min，箭头表示联络巷漏风方向，巷高1.2m、宽6m，上下巷进出口压差为1493 Pa，联络巷间距30 m。,上巷着火对平行巷风流状态的影响,如上巷出现火灾，每分钟燃烧10 kg高挥发性煤(与着火带为35 m的火灾相似),由于节流作用，着火上巷风量减少为400 m3/min，下巷增加为600 m3/min如图所示巷易发生烟流逆退。,（1）平巷火灾风流调节,如何有效控制风流,（1）平巷火灾风流调节,节流作用,火,经验表明，上巷风量为400 m3/min时，烟流将占据断面大约1/3的上部区域，烟流能够逆退1024 m。为了防止烟流逆退，应增加着火上巷的风量，可通过在平行下巷减风实现。但注意应在火源进风侧先进行喷水灭火降温，然后才能减风，否则会因下巷减风，上巷风量增加，会加大火势，造成喷水灭火降温工作困难。,如何有效控制风流,在平行下巷设置风障，该风障距火源应尽可能远，从而使较长的巷道保持 由下至上的漏风方向，便于以后着火巷火源进风侧的灭火喷水作业。,采取的措施：,在火源上风侧第二联络巷隔墙处开一缺口，使平行下巷部分风流短路，局部增加着火上巷风量。应注意先设风障再开缺口，否则漏风风流将会反向流动，而威胁到设置风障人员的安全。由于风障增加了平行下巷的风阻，只要火势不太大，着火上巷的风量会增加。,（1）平巷火灾风流调节,如何有效控制风流,（2）倾斜巷道火灾风量调节,控风前火灾巷道情况,平行双巷的巷道倾角约为6，一巷发生火灾后，主干巷道风量为764m3/min，旁侧支路为85m3/min。,火,如何有效控制风流,循环风,悬挂风幛后风流变化情况,挂风幛是最便捷的风流控制措施，能快速而有效地达到调节风流的目的。在悬挂风幛之后，前三个联络巷的风流方向发生了改变，风幛的作用效果与风幛的质量和风幛的安设个数有直接关系。等联络巷的风流稳定之后，火源进风侧就变成了相对稳定的新鲜风流，这时就可以快速在巷道中进行灭火。,（2）倾斜巷道火灾风量调节,火,挂风幛,如何有效控制风流,安设通风机后风流变化情况,如果要全面防止旁侧支路的风流逆转，仅依靠风幛无法达到目的时，就需要安设不带风筒的局部通风机来提高旁侧支路的压力。局部通风机必须远离火源，否则容易将主干风路的火灾烟气吸入到旁侧支路。局部通风机并没有改变空气的质量和流量，仅仅是提高了巷道的风压。,（2）倾斜巷道火灾风量调节,设置局部通风机,如何有效控制风流,（2）倾斜巷道火灾风量调节,如果火风压足够大，就可能引起旁侧支路风流逆转。由于联络巷都或多或少会有一定的漏风，因而会产生循环风，火灾烟气会重新流向火源。火风压的作用增加了供风量，在一定程度上减小了发生烟流逆退的可能性，但同时巷道中大量的火灾烟气和热量也使灭火工作更加困难。火灾发生于上行巷道，必须对风量进行控制，在旁侧支路发生风流逆转之前，应该减少流向火源的风量；一旦旁侧支路发生了风流逆转，风流少则几分钟，多则几个小时之后才能趋于稳定，这期间必须时刻注意监测涌出的可燃气体、火灾烟气以及燃烧产热的变化情况，并分析它们对灭火工作的影响。,火,如何有效控制风流,烟流逆退的控制,烟流逆退出现的时间、逆退的长度和逆退烟气层的厚度主要取决于火势和风速，火势越大、风速越小越容易出现烟流逆退的现象。,按防止烟流逆退的经验公式进行计算：,式中，h-巷高，m。,着火巷道的实际风速越小，烟流逆退的速度越快，烟流逆向流动长度越长，逆退的烟流厚度也越大，但一般不会超过巷道断面的一半。当实际风速小于最小风速的一半时，人跑动的速度就可能低于烟流逆退的速度。,如何有效控制风流,防止和控制烟流逆退主要采取以下两种方法,增加上部风速。最常用也是最有效的方法是在尽可能接近火源位置的上部 设置导流板或压气管（如图所示），以增加局部风速。但如果实际风速小 于最小风速的一半时，仅靠这种方法很难获得较好的效果。,喷雾状水。向逆退烟流的前锋喷雾状水也是一种有效的方法。这种方法至少要 有两名人员操作，在整个巷道横向距离同时喷洒。,导风板,接有短管的压气管,烟流逆退的控制,如何有效控制风流,可燃气体层的控制,矿井火灾时期，在着火巷道的顶部会形成一可燃气体层。风速越小，巷道倾角越大，可燃气体层逆流距离越大，速度越快。在煤矿火灾中，CH4和H2是最容易形成可燃气体层的两种气体。可燃气体层会将火源引向进风侧，从而直接威胁救灾人员的安全。若巷顶存在积聚可燃气体的冒落区，则可能造成更大的危险，一经点燃，相对受限空间的燃烧就有可能导致爆炸。,但是逆退烟流中的含氧量往往比较低，如果没有新鲜空气的补充，火灾很难通过逆退的烟流进行蔓延尽管如此，灭火时还是要尽量避免可燃气体层的形成和发展，主要措施是保持较高的风速或者使用导流板。,避免可燃气体层形成的最小风速计算公式：,A-巷道断面，m2；,-甲烷气体浓度，该值以可燃烟气逆流侧距离巷道顶板0.30.45m处测得的值为准；-成层指数，主要与巷道的倾角有关，,I,如何有效控制风流,其他安全措施,对于高瓦斯矿井，如果在火源进风侧瓦斯浓度较高，要采取增加风量的 办法加以稀释，防止与火源直接接触而发生爆炸。如果增加风量受到限 制，则必须控制瓦斯涌出量。同时，应在瓦斯积聚区与火源点之间设置 临时阻焰隔爆水幕、水袋或撒布岩粉，以阻止爆炸波的扩散。,灭火过程中应时刻注意检查风流的稳定性或是否出现脉动现象,注意监测火区中O2、CH4、CO等气体的浓度，防止救援人员因火灾气体 中毒，确保其安全,当直接灭火难以奏效时，应果断地对火区进行封闭，以免贻误战机，造成 火势扩大,如何有效控制风流,若火势很大，现场人员难以就近取材灭火或控制灾情时，应迅速戴好自救 器，若自救器失效，就用毛巾蘸水，捂住鼻子和嘴。若在自救器有效作用时 间内，不能安全撤出时，应在避难硐室内更 换自救器后再行撤退，或寻找 有压风管路的地点，以压缩空气供呼吸之用，避灾待救。,位于火源进风侧人员，应迎着新鲜风流撤退；位于火源回风侧人员，如果距 火源较近且火势不大时，应迅速冲过火源撤到进风侧，然后迎风撤退，如果 无法冲过火区，则沿回风撤退一段距离，尽快找到捷径绕到新鲜风流 中撤退,如果巷道已经充满烟雾，也绝不可惊慌，要迅速地辩认或判别出发生火灾的 地区和风流方向，找准方向撤退。撤退行进时，应尽量躬身弯腰，低头快速 前进，视线不清应尽量贴着巷道底板和巷壁，摸着铁道或管道等有秩序地撤退,在高温浓烟的巷道撤退可利用巷道内的水浸湿毛巾、衣物或向身上淋水等办 法进行降温，或利用随身物件等遮挡头、面部，以防高温烟气的刺激，撤退 中还要随时注意观察巷道和风流的变化情况，谨防火风压可能造成的风流逆转。,矿井火灾时期的自救,矿井火灾时期的自救,如果无论是逆风或顺风撤退，都无法躲避火灾和烟雾可能造成的危害，则应 迅速进入避难硐室。有条件时可进入预先设置好的避难硐室，否则也可临时 构建避难硐室来自救，,利用现场条件，采取了积极的避灾自救措施：有组织地派人侦察灾情和撤退 路线；当发现撤退路线已被堵住时，采取吊挂风障、构筑临时挡风墙以及撤 到烟雾扩散不到的独头巷道等措施，并用衣物等防堵有害烟气侵入，构建临时 避难硐室避灾待救；现场负责人将全体遇险人员组织起来，要求大家静卧少动 以减少体力和氧气消耗，轮流使用矿灯，集中食物，统一节制食用，并稳定大 家情绪，坚定避灾待救的信心；派人经常巡视风流及烟气的动态变化情况，积 极向外界传递信息，进行联联系等,当发现有发生爆炸的征兆时要立即避开爆炸的正面巷道或进入巷道内的避难 硐室；如果情况紧急，应迅速背向爆源，紧靠巷道就地顺着巷道爬卧，面部 朝下紧贴巷道地板，用双臂护住头、面部并尽量减少皮肤外露部分；如果巷 道内有水坑或水沟，则应顺势趴入水中，同时要以最快的动作佩戴好自救器。,第三节 胶带输送机火灾的防治,引言,煤矿胶带输送机火灾（常说的胶带火灾）是煤矿重大灾害之一，是最主要的外因火灾形式。90年代，仅国有大中型煤矿发生胶带火灾事故40起，其中重大事故10起，死亡近200人。胶带在井下分布范围广，使用量大。且进一步增加，1998年胶带使用量达400万m，此后约以20万m/年的速度增加。波兰、英国等产煤国家也存在严重的胶带火灾问题。,第三节 胶带输送机火灾的防治,胶带火灾发生的原因,胶带摩擦,胶带在滚筒上的打滑：胶带输送机在正常运转的情况下，胶带相对滚筒表面 的滑差率一般不超过2，如果出现胶带打滑，则说明胶带与滚筒之间存在着 较大的相对滑动，摩擦放出的热量将导致胶带温度升高。若这种情况不能被及 时发现，一旦温度升至胶带着火点就容易引发火灾事故。分为主动滚筒打滑和从动滚筒打滑,胶带与其它物件的摩擦：运行的胶带与输送机架子、卡死的托滚以及胶带下面 的浮煤、木材等之间的摩擦在供氧充分，摩擦发热的温度达到或超过浮煤、木 材（其点燃温度为280300）、胶带等的着火温度时，就会发生火灾。,胶带火灾发生的原因,电器故障,除了摩擦以外，电器故障也是引起胶带火灾的一个重要原因。电机超负荷、液压联轴节易熔阀失灵以及电缆、开关短路等都可以引起胶带火灾。,其他原因,还有一些其它原因也能够引发胶带火灾，如煤巷冒顶或巷道中堆积的浮煤自然发火、电焊火花或其它明火引燃胶带等。,胶带火灾的防治,安设消防水管并配置充足的消防器材；减少胶带巷的火灾荷载；胶带输送机应使用阻燃胶带；采取措施防止胶带打滑和跑偏；建立独立的通风系统；完善防排烟系统；建立火灾自动报警和喷淋联动系统；加强运输机胶带的日常管理,矿用胶带输送机自动灭火装置图,1电源及控制箱；2手动阀；3供水压力传感器；4电磁阀；5温度传感器6紫外线火焰探测器；7声光报警器；8CO传感器；9速差传感器10喷水管路；11输水管路；12泡沫罐；速差传感器的安设,胶带火灾的防治,例 1995年12月5日，某矿发生一起特大井下胶带火灾事故，造成27人死亡，烧毁胶带850 m，全部抢险救灾工作历时20多天，胶带火灾事故如图所示,某矿胶带火灾示意图,胶带火灾的防治,救灾过程,救灾时，打开了位于进风系统的两道风门，使进风流短路，减少着火点供风量。同时还决定在火源位置东侧2号胶带大巷设风幛锁风并试图割断2号胶带阻止烟雾气体向东翼蔓延，但由于火势太大，人员无法接近，均未获得成功。,随着火势的发展，又引燃了7314溜煤斜巷的浮煤，为进一步减少火区的供风量，调整东风井主要通风机前导器角度，将排风量降低了1 500 m3/min。随着火灾范围的扩大，东大巷烟流发生了非控制性蔓延，故又实施打开一胶带联络巷和一道通风道风门，疏通排烟通道的方案。,当救护队行至胶带中部联络巷时，由于烟雾浓度很大，巷道内能见度极低，无法深入而被迫终止。为解决着火点以东的大巷高温烟雾对人员的威胁，采取了砸开封盖，拿掉调节板墙等一系列措施，并将进风增到约2000 m3/min，使部分巷道风流反向，并由救护队逐段打开东大巷轨道与胶带之间的联络风门，使大巷烟雾沿联络巷风门快速排放到地面。整个矿井的火灾经过一番艰苦的跟踪灭火和残存火区的成功注浆处理后，终于全部熄灭。,事故分析,矿井使用的非阻燃胶带与浮矸摩擦起火是这起事故的直接原因,救灾过程中为控制火势，主要采用了风流短路措施。风流短路措施主要有两种方法：一种是在进风侧打开风门使进风流短路，实现发火巷道进风量的控制，从而控制火势；另一种是在回风侧打开风门使风流短路，缩短排烟路径，有利于迅速排除巷道内的烟雾。,矿井易发火地段的风门应设置为远程自动控制风门。本例中，为了疏通排烟通道，曾试图打开一胶带联络巷和一道通风道风门（手动），但由于巷道内烟雾浓度很高，能见度低，无法深入而被迫放弃。若是在联络巷中安设了远程自动控制风门，就会很方便地打开风门，从而有利于巷道中烟雾的排除，给救灾工作和人员逃生带来极大的便利。,胶带巷一般不要作为主要进风巷，可作辅助进风，最好布置成独立回风。其供风量应能保证其正常通风时风流的稳定性，并有利于降低煤尘的浓度和气温，其风量一般在300800 m3/min为宜。,第四节 计算机技术在矿井火灾 救灾决策中的应用,矿井火灾的计算机模拟国内外研究简况,20世纪70年代，美国密歇根理工大学首先编制出了在矿井火灾时期风流状态计算机模拟及风流控制的计算机程序（MFIRE程序，1973、1982、1989、1995）。在20世纪80年代中期，波兰国家科学院地层力学研究所也研制出了模拟火灾灾变发展过程及为救护队员选择最佳救护通道的计算机软件（POZAR程序，1985,1992）。,矿井火灾计算机模拟技术的研究已经成为国际上矿井通风理论研究的热点。但国内外已开发出的各种火灾模拟及救灾软件，在实际使用方面仍存在较大的问题,矿井通风网络火灾特性,火源特性,根据矿井可燃物分布状况及火灾燃烧的规模，燃烧的火源基本可分为点火源和线火源两种类型。点火源指可燃物燃烧的面积较小燃烧地点较固定的火源。线火源是指巷道沿轴向连续分布的可燃物发生燃烧的火源。由于矿井巷道的宽度较巷道的轴向长度比较起来较小，可视可燃物的分布为线性分布，故称线火源。,线火源具有可移动、蔓延和扩大特性，因此也就具有更大的灾难性。线火源是富料燃烧，因受供氧量的限制，燃烧带的长度有一定的极限；在燃烧过程中，这个燃烧带向前蔓延。点火源因燃料较集中，火灾燃烧面积较小，故一般是富氧燃烧,火灾过程的动力特性,热阻力和局部火风压是矿井火灾时期表现出的主要动力特性。根据井巷网络火灾的位置及影响区域，可将火灾分为三个区域：正常风流区（进风侧）、燃烧区和放热区（回风侧）。在燃烧区内，可燃物燃烧释放的热量将空气加热而使气体膨胀，同时在该区域内因燃烧产物的质量大于空气来流的质量，加热及过量烟气的作用使该区域内烟气的流动产生节流效应，造成节流效应的原因是热阻力。在烟流放热区域，高温烟流向围岩放热，烟流沿途受到冷却，温度降低，密度发生变化，产生局部火风压。这两种新增加的动力（或阻力）改变了矿井风网原有的压力平衡关系，从而造成了风流的紊乱。,矿井通风网络火灾特性,矿井火灾计算机模拟方法与技术,现有的矿井火灾模拟方法主要可分为稳态模拟和非稳态模拟两种类型。,稳态模拟方法的实质是将矿井通风网络中的风流状态在给定的模拟时间内看作是稳定状态，不随时间变化。非稳态模拟是用来跟踪和描述火灾条件下风流状态参数随时间变化全过程的技术和方法。由于灾情是动态发展的，矿井火灾时期井下风流流动的状态是非稳定的，故只有采用非稳态模拟方法才能模拟出矿井火灾时期的风流流动状态。因此，非稳态模拟方法是矿井火灾计算机模拟主要研究的对象。,非稳态模拟方法主要有两种类型：时间步长法，以稳态方法模拟非稳定过程；有限差分方法，直接求解描述非稳态火灾灾变烟流及风流流动过程的偏微分方程。,时间步长法是矿井火灾模拟采用的主要方法。该方法是将模拟时间分成若干等时间间隔，模拟从初始状态开始，然后模拟时间每步进一次，系统对网络的风流状态、温度分布、产生的火风压、风流逆转状况进行一次全面的扫描考察，在每一间隔时间内将风流的流动状态当成稳态流动来计算各种风流参数，根据考察结果进行相应的处理。使矿井火灾灾变状态在计算机内由前一个时刻的映象变换为当前时刻的映象,矿井通风网络火灾特性,火灾模拟程序结构框图及模拟结果显示,矿井火灾计算机模拟程序FireSim由选择网孔、风量迭代计算、计算火风压及网孔自然风压、分支与节点的温度、瓦斯及烟流浓度、模拟结果的图形显示等功能模型构成。这是一维非稳态矿井火灾计算机模拟程序，采用的是时间步长模拟方法,程序运行的主要过程为：,系统初始化。系统初始化指建立系统的初始映像（即初始状态）。对于矿井通风系统一般都以正常通风时的稳定状态作为矿井火灾模拟的初始状态。,考察模拟时钟步进一次的系统状态模拟时钟步长值是影响模拟精度和计算机运行时间的主要参数。在每一步长时间内，在模拟计算前，系统首先考察各巷道的分支在上一时间间隔内，是否有反向分支，若有反向分支，则对该分支的始末节点号重新记录，最后对构成的新网络重新选择网孔并进行风量迭代计算。火灾模拟以此状态为基础进行下一过程的计算。模拟计算过程中，计算机将在风网中按分支和节点分别对烟流流动状态进行扫描计算。每次得到的模拟计算结果及时在通风系统平面图上显示，使之能动态地显示出灾情发展的过程。,火灾模拟程序框图,某矿井的火灾模拟结果显示,计算机选择最佳避灾路线,避灾路线类型的确定,避灾路线是指井下工作人员从灾区及可能受火灾影响的区域撤退到安全地点的路线。根据火灾灾情的发展程度及其对井下巷道的影响范围，可将避灾路线分为理想的避灾路线、可行的避灾路线和求生的避灾路线三种类型。,理想的避灾路线：为了使选择的避灾路线具有充分的安全性，计算机首先从没有受到烟流侵袭的巷道中选择避灾路线，此时选出的避灾路线即为理想的避灾路线。在此条件下，井巷的可通行性是依据巷道中是否有高温烟流进行判别的。,可行的避灾路线：以煤矿安全现程第五百三十条关于救护队员进入高温火区的最长时间值的规定为标准，即40时允许停留25min；急倾斜巷道下行9min；倾斜、急倾斜巷道上行5min；60时允许停留5min。满足这一条件的避灾路线即称为可行的避灾路线穿越高温巷道允许通行的时间与井巷中气温的曲线方程为：,-穿越高温巷道允许的通行时间，min；,-井巷中的空气温度，,-巷道坡度影响通行系数,计算机选择最佳避灾路线,求生的避灾路线:在少数特殊条件下，当不存在上述两种类型的避灾路线时，计算机将以人类对高温环境的最大耐受时间的极限条件作为判别井巷可通行性的依据，这种条件下选择出的避灾路线称为求生的避灾路线。用最小二乘法拟合出人在高温环境中最大耐受时间的指数曲线方程为：,避灾路线类型的确定,-人在高温环境中的最大耐受时间，min；,t-环境温度，,-t关系曲线(=1),计算机选择最佳避灾路线,井巷通行难易度的确定,对井下巷道而言，影响人员行走速度的主要因素有巷道断面（主要是巷高）、坡度、风速及局部通行障碍物等，对这些因素用通行难易系数表示，将其与巷道的实际长度相乘后，得到的长度称之为“当量长度”。在避灾路线的“当量长度”中，各支路通行的难易度是一致的。最短避灾路线即指“当量长度”最短的路线，而不是实际长度最短的路线。,巷道类型对人员的行走速度有较大的影响。在采区回风巷道和总回巷道中，由于风速大、存在积水、巷道维护状态差等原因，相对进风段来说行走较困难。对于联接总进风巷与总回风巷的联络巷来说，由于压差较大，打开风门具有一定的难度，需要考虑因此而增加的通行时间（即增加个局部“当量长度”）。在需要跨越带式输送机、爬行梯子间等情况下也需增加局部“当量长度”。,对于倾斜巷道，计算机通过计算巷道两节点的落差而求出巷道坡度值，巷道通行性的难易度系数是与巷道的坡度成正比的。逆风流行走时，通行的难易度系数也与巷道的风速成正比。,综上所述，第i条巷道的当量长度值为：,-第i条巷道的当量长度值，m；,-取决于巷道类型的通行难易度系数；,-取决于巷道中风速的通行难易度系数；,-取决于巷道坡度的通行难易度系数；,-第i条巷道的实际长度，m；,n-第i条巷道中的局部障碍个数；,-第i条巷道中第j个局部障碍物当量长度值，m。,计算机选择最佳避灾路线,K条最佳救灾避灾路线的求解,根据上述的讨论，可以用C语言编制求解k条救灾与避灾路线的计算机程序。程序由下属几个部分组成：,数据读入。读入反映风网结构、巷道类型、记录火灾模拟结果的巷道和节点的温度与烟流浓度的数据文件，并提示用户选择输入救灾与避灾路线的方和输入救灾或避灾路线的始末节点号；可通行性判别及通行当量长度值的计算；k条救灾与避灾路线的计算；救灾与避灾路线的图形显示。,求解k条最短路的计算机程序框图如图所示,在程序的编制中，由于充分利用了作为C语言精华的指针变量的特性，从而可以用计算机程序高效的求解k条救灾与避灾路线。程序中通过使用指针数组来记录各条路线的长度及路径节点号，在对各条路线进行排序、计算和存储处理时就显得很方便。,求解k条最佳救灾与避灾路线程序框图,控风专家系统,控风原则,在火情不明或一时难于确定较好风流控制措施时，应首先维持矿井的正常通 风，稳定风流方向，切忌随意调控风流。控制火势发展，降低局部火风压。疏通排烟通道，防止烟流逆退。发生火灾的分支，在确有把握保证可燃气体、瓦斯和煤尘不发生爆炸的前提 下，应尽可能减少供风，以减弱火势和有利于灭火及封闭火区。处于火源下风侧，并连接着工作地点或进风系统的角联分支，应保证其风向 与烟流流向相反，以防烟流蔓延范围扩大。处于烟流路线上，直接与总回风 相连的风 量调节分支，应打开其调节风门使风流短路，直接将烟流导入总 回风流中。在矿井主进风系统中发生火灾时，应进行全矿性反风。这时通风网络中的调节设施应根据反风后的实际系统状况而定。在高瓦斯矿井和具有煤尘爆炸危险性的矿井，应保证烟流流经的路线上具有 足够的风量，避免形成爆炸条件。对采取各种风流控制措施后可能出现的各种后果要全面考虑，如果可能应对 各种措施的实施事先用计算机进行数值模拟。,控风专家系统,控风专家系统原理,专家系统概念：是一种基于知识或规则的智能程序，它利用专家知识，通过推理求解专门问题