1煤礦火災與水災防治

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楊宏民副所長高級工程師河南理工大學安全學院瓦斯防治技術及裝備研究所第四屆國家安全生產專家組成員2一、基本概念（要點）1.礦井火災

礦井火災是指發生在礦井地面或井下、威脅礦井安全生產并形成災害的一切非控制燃燒。簡單地說：發生在礦井范圍內的火災。2.礦井火災特點

井田范圍內、受限空間、造成風流紊亂、煙流擴散影響范圍大、人員難疏散、引發瓦斯爆炸等次生事故、損失/傷亡嚴重。3一、基本概念（要點）3.礦井火災分類按原因：內因火災和外因火災。按發火位置：上行風流、下行風流、進風流按火災狀態：陰燃火災、明火火災4.外因火災由外來引火源引起的火災。5.內因火災煤炭在一定的條件下，由于自身發生物理化學變化產生熱量積聚而導致的火災。又稱自然發火。4一、基本概念（要點）6.自然發火學說

黃鐵礦作用學說、細菌作用學說、酚基作用學說、煤氧復合學說、及近年提出來的自由基作用學說、氫原子作用學說、集團作用說等。7.煤自然傾向性鑒定

我國現行的煤自然傾向性鑒定方法是煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法，它的執行標準代號是GB/T20104-2006。該方法將煤的自然傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。5一、基本概念（要點）8.煤氧復合學說

煤氧復合學說認為煤自燃根本原因在于煤具有吸附氧的能力和與此相聯系的氧化放熱作用。這種氧化反應的特點是分子的基鏈反應，也就是每一個參加反應的團粒或鏈上的官能團與氧結合，產生一個新的或多個新的活化鍵，然后又引起相鄰團粒的活化并參加反應。這一鏈式反應可以在低溫條件下開始，并在反應集聚熱量的促使下不斷加速，最終導致自燃。6一、基本概念（要點）9.煤自然發火預測預報方法

測溫法、氣體分析法、電離法、煙霧法、氣味檢測法。10.標志氣體

通常把這些能夠表征煤自然發火進程的氣體或其之間的比值稱為自然發火標志氣體。常用的標志氣體有CO、CO2、C1-C4烷烴、C2-C4烯烴及C2H2及鏈烷比、烯烷比等。7一、基本概念（要點）11.煤自然發火征兆溫度升高、濕度增加、出現煤焦油味、人體感到不適或出現某些病理現象、出現煙霧或明火12.鏈烷比

長鏈的烷烴氣體與甲烷的比值:C2H6/CH4，C3H8/CH4，C4H10/CH4

長鏈的烷烴氣體與乙烷的比值:C3H8/C2H6，C4H10/C2H68一、基本概念（要點）13.煤自燃傾向性

是煤自然發火危險性評價的首要指標，反映了煤自身的物理化學性質與其自然發火特性之間的關聯性，是表征煤自燃能力的本質屬性。14.煤自然發火期

從煤層被揭露、掘進、開采、破碎接觸空氣之日起，至出現自燃現象或溫度上升到自燃點為止的時間。是一個實際生產過程中統計得到數值，一般指（經驗）最短自然發火期。是表征煤自燃快慢程度的時間屬性。9一、基本概念（要點）15.隱蔽火源探測方法

隱蔽火源探測方法主要有溫度法、磁探法、電阻率法、氣體測量法、同位素測氡法、無線電波法、地質雷達法、遙感法和計算機數值模擬法等。16.測氡法火源探測原理

當地下煤層發生氧化升溫或自燃時，放射性氡的析出率會隨溫度的升高而增強。通過測定氡的放射性異常，在數據處理的基礎之上圈定出火源的位置、范圍和變化趨勢。10一、基本概念（要點）17.常用的測氡法CD-1α杯法：地面網格布置α杯收集氡輻及子體的射量，再用專用儀器檢測，專用軟件分析氡析出異常區，確定火區范圍。18.磁探法原理

煤層上覆巖層中的菱鐵礦及黃鐵礦結核受到高溫烘烤，其中鐵質成分發生物理化學變化，形成磁性礦物,并且燒變巖(因煤層燃燒而變質的巖石)由高溫冷卻后保留有較強的熱剩磁。根據磁異常區確定火區位置。11一、基本概念（要點）19.電阻率法原理

煤層自然發火時引起的孔隙率和含水率的變化，導致地層電阻率變化，測定地層電阻率的變化，來確定高溫異常區的位置與范圍。20.灌漿防滅火的機理①隔氧；②降溫；③堵漏。12一、基本概念（要點）21.輸漿倍線是指泥漿在輸送管路內流動時，輸漿管路的總長度與輸漿高差之比。靜壓注漿時：動壓注漿時：式中：N——輸漿倍線；

L——輸漿總長度，m；

Z——輸漿總高差，m；

h——注漿動壓壓頭，m(水柱)。13一、基本概念（要點）22.阻化劑的概念

在化學上，凡是能減小化學反應速度的物質皆稱為阻化劑。阻化例亦稱阻氧劑，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些鹽類物質。23.阻化劑壽命阻化劑噴灑至煤體表面后，從開始生效至失效所經過的時間，單位為月。14一、基本概念（要點）24.火風壓礦井發生火災時，通風網路中出現的附加熱風壓稱為火風壓。也稱火風壓為礦井火災時期自然風壓的增量。火風壓實質就是自然風壓，只不過這種自然風壓不是由井巷空氣自然溫差引起的，而是由火災作用引起的。25.節流效應由于火災溫度的影響，使空氣溫度上升，體積膨脹，導致單位時間內的風流質量流量降低，表現出對風流的阻礙作用。15一、基本概念（要點）26.風流逆轉

由于火風壓和節流作用的影響，導致部分巷道風流方向發生變化，稱為風流逆轉。

是同一種流體單向流動。27.煙流逆退

當火勢迅猛時，煙氣生成量大，在浮力效應和節流效應的作用下，一方面煙流沿原風流方向蔓延，另一方面則沿進風方向的巷道上方蔓延，巷道下部仍為進風流。16一、基本概念（要點）28.煤礦防治水的基本方針預防為主，防治結合。29.煤礦防治水的基本原則預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采。17一、基本概念（要點）30.礦井突水井巷、工作面與水源接近或溝通而突然導致的出水事故。31.防水煤柱凡是煤層與含水層或含水帶的接觸地段，預留一定寬度的煤層不采，使工作面與地下水源或通道保持一定距離，以防止地下水流入工作面，留下不采的煤柱，稱為防水煤柱。。18二、簡答及論述（要點）1.限制紅外線探測隱蔽火源應用的主要因素探測的是表面溫度，無法得知深部溫度；煤、巖為熱的不良導體，溫度梯度大；無法透過空氣隔層、地質構造的接觸面等。2.示蹤氣體應具備的條件安全性，無色、無臭、無毒；混溶性，氣態、分子量小、易與空氣混合；穩定性：水溶度低、不易氧化、不易分解；本底低：天然本底值低(大氣中含量極低)檢知度低：最小檢知度低，釋放和采樣方便來源方便：容易制取，來源方便、成本低。19二、簡答及論述（要點）3.采空區漏風主要形式回采工作面小并聯擴散漏風；上下鄰近采空區間的漏風；采空區后部漏風4.示蹤氣體釋放、接收方法釋放：定性一次釋放、定量連續勻速釋放、定量重復均勻釋放。接收：不銹鋼罐、聚乙烯瓶、橡膠球膽/鋁箔袋、采樣泵、直接分析。20二、簡答及論述（要點）5.開拓開采技術防火總體要求巷道要盡量少切割煤層，減少煤層暴露面;提高回采率，減少丟煤量，從根本上消除自燃物質；限制或阻止空氣流入和滲入疏松煤體，消除自燃供氧條件；合理的通風系統，使不可避免的漏風減小到不支持自燃的風量之下；并使其作用時間小于最短自然發火期。21二、簡答及論述（要點）6.無煤柱開采對防滅火工作的意義，主要實現手段無煤柱開采就是開采設計取消了巷間煤柱，防止煤柱壓裂漏風而引起自燃。采用“沿空留巷”，即上區段回采時，維護好上區段運輸巷作為下區段回風巷。取消煤柱采用“沿空掘巷”，即沿采空區新掘一條巷道作為下區段回風巷。22二、簡答及論述（要點）7.開區均壓防滅火方法有哪些？風門開區均壓時風門應設在進風側還是回風側？調節風窗調節、風機調節、風機-風窗聯合調節回風側8.閉區均壓防滅火方法有哪些？風門風窗調節法；風筒風機調節法；調壓氣室調節法；調整通風網絡均壓法（√開放并聯風路、√改變通風方式、√角聯風阻調整、√漏風通道角聯化、√礦井主扇調風）。23二、簡答及論述（要點）9.簡述制氮方法、原理及注氮方法。深冷空分、變壓吸附、膜分離埋管注氮、拖管注氮、鉆孔注氮、插管注氮、墻內注氮、旁路式注氮10.燃油惰氣滅火優缺點？優點：發生量大。缺點：高溫、CO、O224二、簡答及論述（要點）11.簡述下行風流火災和上行風流火災的防治要點及其注意事項。1）上行風流發生火災時，①火風壓方向與風流方向相同，不易造成風流逆轉，②但應注意減小進風流風量，控制火勢，防止煙流滾退。③滅火時應處于火源上風側的水平巷道中，防止火災燃燒物滾落傷人。2）下行風流發生火災時，①火風壓方向與風流方向相反，容易造成風流逆轉，②應適當加大進風風壓，防止風流逆轉，③滅火時應處于上風側一定距離，防止煙流逆退導致人員中毒。25二、簡答及論述（要點）12.膠體防滅火機理及特點。機理：1)吸熱降溫作用；2)堵漏風作用;3)保水作用;4)阻化作用。特點：1)安全性;2)流動滲透性；3)穩定性；4)可堆積性；5)阻化性；6)經濟性。壓注工藝：1)單箱單泵式；2)雙箱單泵；3)雙箱雙泵；4)半自動式。26二、簡答及論述（要點）13.火災事故預防和控制的“3E”對策。

Engineering(技術對策：災前預防、災害控制、災后救援)。

Education(教育對策：安全知識、安全技術、安全態度)。

Enforcement(強制對策：法律、法規、規程、規程、標準)。27二、簡答及論述（要點）14.辨析煤自然傾向性和煤自然發火期。

概念煤自燃傾向性是反映煤自然發火難易程度的本質屬性，由煤自身的物理化學性質決定的。自然發火期是表征煤自燃快慢程度的時間屬性，它是指煤自揭露接觸氧氣到發生自燃的時間，他的大小用以月作單位時間來表示。2)屬性：本質屬性V時間屬性3)測試方法：實驗室測試確定V統計、類比、模擬實驗4)應用：我國現行：色譜吸氧鑒定法，授權鑒定。28二、簡答及論述（要點）15.電氣火災的主要原因有哪些。1)短路；2)過負荷；3)接地故障；4)接觸不良；5)漏電；6)靜電；7)照明設備。16.膠帶輸送機的發火原因。1)摩擦原因:皮帶-主動滾筒；皮帶-被動滾筒；皮帶-托輥。2)非摩擦原因：聯軸器高溫油；煤炭等著火。29二、簡答及論述（要點）17.膠帶輸送機的發火監測方式及優缺點。監測方式：1)單點式；2)多點式；3)纜式。傳感器類型：煙霧、熔斷器、溫度傳感器、熱敏材料、紅外、光纖、雷達、放射性等。優缺點：感溫方式、報警方式、動作方式、滅火。18.風流逆轉發生條件及危害。1)下行風傾斜、豎直巷道；2)火風壓大于通風壓力。風量減小；風流逆轉：瓦斯積聚、逆轉入進風、循環入火區、隔斷撤退路線。30二、簡答及論述（要點）19.為何在采取防滅火措施時不能輕易停止主扇。1)火勢變化和發展非常復雜，隨時都有可能變化；2)主扇停止后失去了認為調整風流的能力；3)主扇停止后，重新啟動需要的時間長；4)可采用主扇風流短路、變頻降風的方法解決。20.礦井反風方式及使用條件。1)全礦井反風；2)區域反風；3)局部反風。1)進風井筒、進風井地車場、進風側硐室；2)水平進風大巷、采區進風大巷;3)區段進風巷、工作面進風巷。31二、簡答及論述（要點）21.用水、黃泥漿等液體材料滅火時，應遵守哪些原則。從外圍開始，逐漸推向中心；從高位滅火，及俗稱“劈頭澆”；采取措施防治突水、潰漿等事故發生。32二、簡答及論述（要點）22.試說明當前防治煤自然發火的主要方法及其原理，各自的優缺點是什么？1）開拓開采技術防火措施：

開拓方式、開采方法、開采順序2）注漿防滅火技術3）阻化劑防滅火技術4）均壓防滅火技術5）惰性氣體防滅火技術6）泡沫防滅火技術7）膠體防滅火技術33二、簡答及論述（要點）23.分別論述發生進風流火災和回風流火災時，應該采取哪些防火措施？1）進風流火災①控制進風量；②關閉通向生產區的風門；③為煙流選擇一條最近的排出礦井的風路；④反風；⑤行之有效的滅火措施2）回風流火災①保持風流方向不變，增大進風量，防止風流逆轉；②清理回風風路，使之暢通；③監測風流瓦斯濃度，防止瓦斯超限；④行之有效的滅火措施34二、簡答及論述（要點）24.火區封閉順序及優缺點？兩端同時封閉的基本步驟。1)順序①先進后回；②先回后進；③同時封閉2)優缺點①人較安全，壓能降低，瓦斯涌出量增加，易集聚；②人中毒、撤退難，壓能升高，改善瓦斯積聚；③人安全，易撤退，防止瓦斯超限，爆炸危險性小。3)步驟進風側建閉，流通風口；回風側建閉，留口；約定封閉。35二、簡答及論述（要點）25.灌漿防滅火方法采前預灌：針對上部、鄰近采空區（老空區）隨采隨灌：鉆孔注漿、小巷鉆孔注漿、埋管注漿采后灌漿：重點區域：兩道兩線26.灌漿防滅火的優缺點①優點：制漿工藝簡單、成本低、有效期長、兼防/滅功能。②缺點：不能到達高位、拉溝現象。36二、簡答及論述（要點）27.阻化劑防滅火機理①負催化作用②包裹、隔氧作用③蓄水降溫作用3728.阻化防滅火工藝壓注阻化劑溶液汽霧阻化噴灑阻化劑溶液29.汽霧阻化原理

汽霧阻化防火其實質就是將阻化劑水溶液通過霧化器霧化成為阻化劑汽霧。汽霧的微小霧粒可以依漏風風流為載體飄移到采空區漏風所到之處，從而達到防火目的。二、簡答及論述（要點）3830.阻化防滅火優缺點優點：工藝簡單、防滅火效果好、有效利用工業廢料、成本低。缺點：腐蝕性強、影響煤質、污染地下水31.均壓防滅火原理

利用風窗、風機、連通管和調壓氣室等設施，均衡進、回風側兩端通風壓力，減少漏風供氧。二、簡答及論述（要點）3932.惰性氣體防滅火原理惰氣防滅火實質就是降低煤炭氧化環境的氧濃度，阻隔氧氣補給，使煤的氧化因缺氧而延緩、停止。氮氣、燃油惰氣、液氮、CO2防滅火二、簡答及論述（要點）4033.簡述我國煤礦水災防治的7個基本措施。探：地下水的鉆探，堅持“有疑必探、先探后掘”的原則。鉆探靜壓水：老空、老窯、老巷、鄰礦積水；鉆探承壓水：含水層、導水斷層、含水裂隙密集帶、溶洞和陷落柱。放：地下水的探放，采取必要的放水、排水措施，降低水壓，消除突水隱患。排：預先排水和疏干，對煤層頂板、含水層進行疏干，使水壓降低至采煤安全水壓；并利用排水系統將涌出的水排到地面。二、簡答及論述（要點）4133.簡述我國煤礦水災防治的7個基本措施。隔：留防水隔離煤柱，包括：斷層、井田邊界、水平、采區、水淹區（老窯積水區）、地表水體（水庫、河流、海洋）、沖積層等處的隔離煤柱。堵：注漿封堵，采用注漿堵水的方法，主要有：壁后注漿、止漿墊注漿堵水、注漿帷幕截流堵水等。截：防水閘門截流，設置防水閘、防水墻等。測：水害預測，采用突水系數和脆性系數等參數進行預報。二、簡答及論述（要點）421.填空準確、規范。不作解釋說明、不拓展發揮。例：煤礦水害防治的基本原則是(

)、(

)、(

)、(

)。三、答題技巧及要求預測預報有疑必探先探后掘先治后采432.名詞解釋（1）基本概念（要點）（2）擴展部分。如必要的解釋、說明。舉例1：標志氣體：通常把這些能夠表征煤自然發火進程的氣體或其之間的比值稱為自然發火標志氣體。我國常用的標志氣體有CO、C2H4和C2H2，以及烯烷比和鏈烷比等。三、答題技巧及要求442.名詞解釋舉例2：輸漿倍線：常指泥漿在輸送管路內流動時，輸漿管路的總長度與輸漿高差之比。

動壓注漿時則是指輸漿管路總長度與注漿動壓壓頭與輸漿總高度之和的比值。(*可用文字敘述，也可用公式)靜壓注漿時：動壓注漿時：式中：N——輸漿倍線；L——輸漿總長度，m；

Z——輸漿總高差，m；h——注漿動壓壓頭，m(水柱)。三、答題技巧及要求453.簡答題（1）涵蓋全部題中要求條目。（2）條目作必要的解釋。如說明、規律、定義等。舉例：簡述理想的示蹤劑應是備哪些條件？煤礦常用的示蹤氣體是哪種氣體？（1）理想的示蹤氣體應具備：①安全性：