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矿山安全技术第四章工业火灾机理与预防火灾——沉重的话题火灾是威胁企业、公共安全，危害人们生命财产的重大灾害之一，是全世界面临的一个共同的灾难性问题。它给人类社会造成过不少生命、财产的严重损失。随着社会生产力的发展，社会财富日益增加，火灾损失上升及火灾危害范围呈不断扩大的趋势。1.火灾事故危害与案例2.火灾事故统计3.火灾事故分类一火灾事故1.火灾事故危害与案例火灾事故案例火灾危害形式新疆克拉玛依友谊馆火灾事故事故概況1994年12月8日16时20分，舞台上方7号光柱灯烤燃纱幕，引起大幕起火，一分钟后电线短路，灯光熄灭，剧厅内易燃材料燃烧产生大量有毒有害气体，致使众人被烧或窒息。796人，共死亡325人，其中小学生288人，其它37人，受伤住院130人。中石化茂名公司乙烯廠火災事故事故概況97年6月3日18:32茂名石化外電網遭受強雷擊造成瞬間停電，引起茂名乙烯2號裂解等一系列裝置停電跳車。随后2號裂解裝置2號爐出口管線著火。經過緊急處理，火勢在7:50受到控制。事故未造成人員傷亡。黄岛油库老罐区火灾事故事故概況1989年8月12日9时55分，黄岛油库老罐区，2.3万m35号油罐遭受雷击后引爆油气爆炸起火，大火燃烧5天，烧掉原油4万m3，工厂和设备烧毁，直接经济损失达3540万元。10辆消防车被烧毁，19人牺牲，100多人受伤。黑龙江富华煤矿火灾事故事故概況2008年９月２０日３时３０分，黑龙江富华煤矿发生煤炭自然发火灾事故，从矿进风井第四联络巷煤层自燃引发火灾事故。火灾时CO和瓦斯浓度很大，温度达到３０℃。３１人被困，１2人遇救，19人遇难。火灾危害形式1.产生有毒气体（CO、CO2）（95%）2.缺氧窒息3.高温烧伤2.火灾事故统计各行业火灾事故概况煤矿火灾事故及原因化工：石化生产/储存/加工矿山：煤矿、高硫矿山建筑：建筑施工与临建工程电力：火、水与核电厂/电网公共场所：商场/市场/娱乐Contents火灾频发高危行业2006年全国各类伤亡事故统计国家安全生产监督管理局0100002000030000400005000060000700008000090000死亡人数74427113538584经济损失7800040005001000150002000煤矿非煤矿山建筑化学品火灾交通纵火为刑事案，不包括在火灾事故中大型公共场所与全国特大火灾比例美国2007年火灾事故统计家庭火灾事故达80％，火灾事故损失超过146亿美元建筑火灾34%机动车火灾17%其他火灾49%冒顶34%瓦斯36%水害10%火灾2%机电12%其它6%2005年全国煤矿事故统计矿山火灾事故频发原因生产环境复杂通风系统复杂易燃、易爆物多3.火灾事故分类火灾事故分类事故级别划分ClicktoeditMastertitlestyle自然火灾人为火灾火灾事故特大火灾重大火灾一般火灾内因火灾外因火灾自然与人为火灾自然火灾外因或内因引起的火灾：责任事故不可抗拒事故人为火灾人为纵火引起的火灾（刑事）：有意无意外因火灾（外源火灾）定义：由于外来热源（明火、放炮、瓦斯煤尘爆炸、机电发热、摩擦、电流短路）造成的火灾。特点：发生发展速度快，容易造成重大事故（》90%），燃烧在表面，容易扑救。内因火灾（自燃火灾）定义：可燃物自身发生物理化学变化，逐渐聚积热量而导致的火灾。特点：发生发展有一个过程，有预兆，易发现，但火源隐蔽，难以确定，扑灭困难。燃烧可达数十年。一般事故死《3人伤》10人损失〈0.1较大事故死3-10人伤10-50人损失0.1-0.5重大事故死10-30人伤50-100人损失0.5-1特别重大死》30人伤》100人损失》1亿元火灾级别划分1.煤矿自燃火灾机理2.煤自燃危险程度3.自燃征兆与早期发现二煤矿自燃火灾一.煤矿自燃机理1.研究现状2.火灾机理3.自燃火灾发展过程1.煤炭自燃火灾现状与趋势有煤炭自燃倾向的矿井：56%有自燃发火危险的煤层：60%自燃火灾占矿井火灾总数：70%趋势：综采放顶煤开采技术，火灾更频繁2.煤炭自燃发火机理黄铁矿作用学说煤层中的黄铁矿(FeS2)与空气中水份和氧发生热反应引起细菌作用学说在细菌作用下，煤在发酵过程中放出热量引起2.煤炭自燃发火机理酚基作用学说煤体内不饱和的酚基化合物与空气中氧反应，放出热量引起煤氧作用学说在空气中氧作用下，煤氧化放出热量引起煤的自燃是一个低温氧化过程有自燃倾向的煤炭，只要存在有利于煤炭氧化进程发展的时间与热量蓄积条件，就可能发生自燃？3.煤炭自燃发展过程潜伏期自燃期燃烧温度70时间冷却风化0T临界温度煤炭自燃过程潜伏氧氧化物羟基着火点活泼性温度未增加自热达到自热温度后，尤其》60℃后，反应加速，干馏燃烧温度》着火点温度后，导致自燃，否则风化OH煤炭自热温度自热温度煤加速反应的临界温度。达到了该温度点后，氧化产热量高于散热量，导致环境温度上升，氧化速度增加，并又产生更多的热量。影响因素煤的产热能力与蓄热环境。煤炭自燃条件煤具有自燃倾向性有连续的供氧条件热量易于积聚足够的时间煤炭着火点温度着火点温度煤自发燃烧的最低温度。达到了该温度点后，煤炭开始燃烧。主要煤炭着火温度无烟煤：400℃烟煤：320～380℃褐煤：270～350℃煤自燃危险程度煤自燃自燃危险程度（1）煤的自燃倾向性（2）地质采矿因素（3）自燃发火期1.煤的自然倾向性1.煤变质程度2.煤的水分3.煤岩成分4.煤的含硫量5.煤的粒度6.煤瓦斯含量煤炭自燃倾向性是煤的一种自然属性，它取决于煤在常温下的氧化能力和发热能力，是煤发生自燃能力总的量度。不同的煤自燃倾向性不同。它是合理设计采煤方法、采区规模、矿井通风、煤炭储存重要依据。煤的自燃倾向性：容易自燃、自燃、不易自燃三类。煤矿根据煤自燃倾向性分类等级采取相应防治措施《规程》要求：新建矿井与延深新水平所有煤层的自燃倾向性要进行鉴定。煤自燃倾向影响因素（1）煤的变质程度碳化程度越高，煤体内的活性结构越少。所以煤的变质程度越低，煤自燃倾向性越大。褐煤最易自燃，无烟煤最不易自燃，烟煤介于之间。烟煤的煤化度：长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤煤自燃倾向影响因素（2）煤的水分自热时，水分的催化作用随着温度的增加增大（雨后地面煤堆，灌水灭火疏干）。水分是FeS2反应的必要条件。自热时水分生成蒸气要消耗热量，所以湿度太大，温度难以上升。煤自燃倾向影响因素（3）煤岩成分煤岩成分：丝煤、亮煤和镜煤、暗煤丝煤：结构松散，着火点低（190-270℃），最易自燃，引火作用。镜煤/亮煤：脆性大，易破碎，而且灰分少，常充填有黄铁矿，易自燃，利于自燃的发展。暗煤：硬度大，不易自燃。煤自燃倾向影响因素（4）煤的含硫量硫存在形式：FeS2、有机硫以及硫酸盐黄铁矿：黄铁矿比热小，吸附相同氧量，温度增值比煤大3倍。低温氧化时产生硫酸铁和硫酸亚铁，使煤膨胀松散，增大了氧化表面积，分解的氧化物比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧转让给煤粒，促使氧化自燃。煤中含黄铁矿越多，越易自燃。含硫3%以上的煤层均为自然发火煤层。。煤炭自燃倾向影响因素（5）煤破碎程度完整的煤体不会发生自燃，破碎后氧接触的表面积增大、着火温度明显降低，自燃性能显著提高。这是因为煤粒度直径为1.5～2mm时，着火点温度大多在330～360℃；粒度直径〈1mm时，着火点温度降低到190～220℃。煤的自燃性随着破碎度的增加而上升。煤自燃倾向影响因素（６）煤的瓦斯含量瓦斯或者其它气体含量较高的煤，由于其内表面含有大量的吸附瓦斯，使煤与空气隔离，氧气不易与煤表面发生接触，使煤炭不易自燃。当煤中残余瓦斯量》5m3/t时，煤难以自燃。但在瓦斯的放散后，自燃特性就再现出来了。2.煤的自燃地质采矿影响因素1.地质赋存条件2.开拓采矿3.通风条件煤自燃地质采矿影响因素（１）地质赋存条件厚度大：回采时间长，大量残矿（80％）倾角大：封闭困难，大量残矿地质构造复杂：破碎易吸氧、氧化（52％）顶板坚硬：煤柱易压碎，冒落空区不密实煤自燃地质采矿影响因素（2）开拓与采矿开拓切割煤层越多，自燃发火危险性越大。采矿矿石损失越大、回采时间越长，危险性越大煤自燃地质采矿影响因素（3）通风漏风采空区：残矿、裂缝煤柱、裂缝煤壁工作面：大量堆煤措施：堵塞、降低风压（4）煤的瓦斯含量瓦斯或者其它气体含量较高的煤，由于其表面有大量的吸附瓦斯，煤与空气隔离，不易氧化。在吸附瓦斯量《5m3/t时，煤才会自燃。煤自燃地质采矿影响因素煤自燃初期征兆（1）初期征兆自热潜伏期结束后进入自燃初期。煤炭自燃发展有一个过程。主要征兆为：煤温度升高，但在临界温度以下空气中氧浓度降低空气中相对湿度较大出现CO、CO2煤自燃初期征兆（2）自热后期征兆自热温度超过临界值，但未达到明火燃烧温度，为自热后期。主要征兆为：火源处空气湿度大、雾气、煤壁出汗出现煤炭氧化物：CO、CO2、甲烷等煤温、水温、空气温度升高水酸度增大2.煤自燃早期识别方法1.直接测试方法2.测试分析法直接测试方法煤炭自燃发展有一个过程。初期发现，可阻止发展，避免酿成火灾。主要识别与测试方法为：人的感觉气味测定温度测定（空气、围岩）（1）人的直接感觉是最快捷、最简便的方法。嗅觉：煤油、芳香味、非饱和碳氢化合物视觉：水蒸气、表面水珠、烟雾触觉：头痛、闷热、精神疲乏煤自燃的初期阶段（2）气味剂测试法气味胶囊：封装有低沸点、高蒸汽压、浓烈气味的液态物质（硫醇和紫罗兰酮）测试方法：将其埋在测点，温度升高，胶囊破裂发出气味。煤自燃早期识别（3）温度测试方法直接测定：将温度传感器放入钻孔中或埋在采空区内测定煤岩体温度（热电偶和热敏电阻）间接测温：将无线电或红外辐射仪传感器埋入测点，通过无线电信号、红外辐射测定热量煤自燃早期识别温度传感器、测定矿内空气和围岩温度仪器易损坏：顶板垮落、底板开裂湿度大：结果可靠性风速：太小或太大，