自燃带：
L=20~70m,空隙、漏风小，Q生〉Q散
窒息（不自燃）带HI：
漏风小，氧气浓度低
L1
L2
尺•
\
I）
/
_-/
III
划分三带的指标有三种：
1采空区漏风风速V（V>0.9m/s为散热带；0.9MVM0.02m/s为自燃带；V<0.02m/s为自窒息带。
）；
2采空区氧浓度（C）分布（认为CV8%为窒息带，CM8%为自燃带）；
3采空区遗煤温升速度（dt>1・C/d为自燃带）。
由于缺少深入的理论研究和试验结果，此指标目前尚难以应用。
2）采空区遗煤自燃的条件及其影响因素
设自燃带的最大宽度为匚+1_2,工作面的推进速度为V,自然发火期为1$，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为T（月），则
T=（屮1_2）/V
当：
TS^T时，可能发生自燃。
4、漏风
在煤炭氧化过程的热平衡关系中，漏风起两方面的作用：
一是向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展；二是带走氧化生成的热量，降低煤温,抑制氧化过程发展。
苏联学者等研究表明，采空区及煤柱的漏风强度在0.1〜0.24m3/（min.m2）时容易自然发火。
有的作者认为不会导致自燃的极限风速低于0.02—0.05m3/（min.m2）；封闭采空区密闭墙漏风压差在300Pa＞漏风强度在0.02〜1.2m3/（min.m2）时容易自然发火的［136因此，有一定局限性。
但对我们研究自燃问题是有参考价值的。
把风速控制在易燃风速区之外，是从通风的角度预防自然发火的原则。
5、地质因素
地质因素主要有：
1）倾角。
2）煤层厚度。
3）地质构造。
在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。
―
六、煤的自燃过程及特点
1、潜伏（自燃准备）期：
以物理吸附，煤温开始升高，无宏观现象,
2、自热阶段:
第四节矿井火灾预测和预报
根据煤田地质勘探或在矿井开采的过程中，所采集的煤样的分析化验结果和自然发火的统计资料，判定待开采煤层的自燃严重程度及其在空间上的分布规律，为有针对性制定防灭火措施提供可靠的依据。
一、煤层自燃倾向性的鉴定方法
1992年版的《煤矿安全规程》执行说明规定采用吸氧量法。
30度常压下吸氧量
等级
自燃倾向等级
褐煤.烟煤
高硫煤、无烟煤
硫含量
I
容易自燃
>0.8
>1.0
>2.0%
II
自燃
0.41-0-79
0・8~1・0
>2.0%
m
不易自燃
<0.41
<0.8
<2.0%
二、煤层自然发火期的估算方法及其延长途径
1、煤层自然发火期的估算
（1）统计比较法-一生产矿井，揭煤统计，分煤层统计，以最短
（2）类比法一-根据地质资料，参照吸氧量鉴定，对照同类矿井
2、延长煤层自然发火期的途径，其途径有：
1）减小煤的氧化速度和氧化生热。
2）增加散热强度，降低温升速度。
三、矿井外因火灾预测
矿井外因火灾预测是，通过井巷中的可燃物和潜在火源分布调查,确定可能产生外因火灾的空间位置，及其危险性等级。
.矿井火灾的预报
根据火灾发生和发展的规律，应用成熟的经验和先进的科学技术手段,采集处于萌芽状态的火灾信息，进行逻辑推断后给出火情报告。
主要有：
1、利用人体生理感觉预报自然发火
依靠人体生理感觉预报矿井火灾的主要方法有：
1）嗅觉；2）视觉；3）感（触）觉。
2、气体成分分析法
1）指标气体及其临界指标
能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期阶段特征的、并可用来作为火灾早期预报的气体叫指标气体。
2）常用的指标气体
（1）一氧化碳（CO）
（2）Graham系数I/二100CO二lOOCO
⑶乙烯。
kAQF265M-Q
（4）其它指标气体。
国外有的煤矿采用烯怏比（乙烯和乙怏（C2H2）之比）和链烷比（C2H/CHJ来预测煤的自热与自燃。
五、连续自动检测系统
1、束管系统
1）、采样系统
2）、控制装置
3）、气样分析
4）、数据贮存、显示和报警
2、矿井火灾监测与监控
第五节开采技术防火措施
一、矿井自燃火源的分布规律
1、采空区。
采空区火灾占50%以上。
2、煤柱。
3、巷道顶煤。
4、断层和地质构造附近。
二、开拓开采技术防火措施
要求：
（1）提高回采率
（2）限制或阻止空气流入疏松煤体，消除供氧（减少漏风、减小压差）
（3）漏风风速小于自燃风速
主要技术措施有：
1、合理地进行巷道布置
（1）尽量岩巷，有利于均压，
（2）区段巷道分采分掘;
（3）无煤柱开采技术
2、选择合理的采煤方法和先进的回采工艺，提高回采率，加快回采进度。
3、选择合理的通风系统。
4、坚持自上而下的开采顺序。
5、合理确定近距离相邻煤层和厚煤层分层同采时两工作面之间的错距，防止上、下之间采空区连通。
（-）灌浆系统
灌浆系统由制浆、输浆和灌浆三部分组成。
1、浆液的制备
1）浆液性能。
对浆液性能的基本要求是，浓度适当，渗透能力强。
水土比
2）浆材的选取浆材必须满足一定的基本要求。
3）浆液的制备工艺。
2、浆液的输送
1）输浆压力与输浆倍线
输送浆液的压力有两种。
一是利用浆液自重及浆液在地面入口与井下出口之间高差形成的静压力进行输送，叫静压输送；当静压不能满足要求时应采用加压输送。
L——总长度，H——入出口高差，h—泵压力z乙
//
2）灌浆管道的选择
当管道中浆液恰好处于无沉积的悬浮状态时的流速，称为临界流速（冬）时，也叫不淤流速。
3）灌浆钻孔
VC=
3600亦
（三）灌浆防火方法
按与回采的关系分，预防性灌浆有：
采前预3L随采随3L采后封闭灌浆等三种。
方法
D钻孔灌浆。
在煤层底板的集中运输或回风巷道或专门开掘的灌浆巷道内，每隔一定距离（10〜15m）向采空区打钻灌浆，
2）埋管灌浆。
3）工作面洒浆。
4）综采工作面插管灌浆。
二.阻化剂防灭火
在化学上，凡是能减小化学反应速度的物质皆称为（inhibitors）o件用机理』加形威液膜山关粧L書*▼降温
1、阻化剂的评价指标及其影响因素
1）阻化率
按公式计算阻化率：
E=\QO（A-B）/A
A,B—分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化5小时放出的CO（pmm）或SO2（mg）o
2）阻化剂的阻化寿命
阻化剂喷洒至煤体表面后，从开始生效至失效所经过的时问叫阻化剂寿命。
单位为月。
阻化剂的寿命可用下式表示：
V衰减速度
T=E/V
2＞阻化剂选择
煤矿使用的阻化剂有：
氯化钙、氯化镁、氯化鞍以及水玻璃等。
以及工业废液等。
3、阻化剂防火工艺方法
主要方法是：
表面喷洒、用钻孔向煤体压注以及利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂。
第七节均压防灭火
降低漏风压差，减少漏风，从或熄灭火源的目的。
II
均压防灭火的实质：
利用风窗、风机、调压气室和连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，而达到抑制遗煤自燃、惰化火区，
一、调压设施均压防灭火的原理
（一）调节风窗调压的原理
特性：
上风侧压力增加，下风侧
实质：
增阻减风，改变调压风路
上的压力分布，达到调压目的。
前提条件：
本分支风量允许减少
（二）风机调压的原理
在需要调压的风路上
安装带风门的风机，利用风机
产生的增风增压作用，改变风
路上的压力分布，达到调压目的。
特性：
加丄以增加风量为前提。
（三）风窗-风机联合调压的原理
1、风窗一风机增压调节
所谓增压调节是指使两调压装置中间的风路上风流的压能增加。
增压调节又可分为风量不变和减少两种.
2、风窗一风机联合降压调节
作降压调节时，风窗安装在上风侧，风机安装在下风側。
风量减少
风量不变
二、生产工作面采空区自燃火源或高温点的调压处理
（一）采空区的漏风形式
1、并联漏风
如图是后退式回采U形通风系统工作面采空区漏风分布平面示意图。
2、角联漏风
（二）、调压处理方法：
（1）、当火源或高温点处于
自燃带II中后部（靠近窒息带）时，则可用降低漏风压差的方法，减小漏风带宽度，使窒息带复盖高温点。
（2）、高温点位于自燃带的前部，
可采用在工作面下端挂风帘的方法来减小火源所在区域内的漏风，同时加
快工作面的推进速度，使窒息带快速复盖高温点。
3、角联漏风
采空区内除存在并联漏风外，还有部分漏风与其它风巷发生联
系，这种漏风叫角联漏风。
调压处理方法：
（1）在风路中安装风门和风机等
调压装置，降低漏风源的压能，提高漏风汇的压能。
（2）改变相邻支路的风阻比，使之保持:
具体措施
三、调压气室-连通管调压防灭火的原理与应用
一般适用于封闭火区灭火。
有单气室与双气室调压两种。
（―）、双调压气宰一连通管调压原理与应用
1、布置方式
K［、K2：
密闭墙。
片、F2：
辅助密闭墙。
在密闭墙和辅助密闭墙形成的调压气室之间铺一根金属管。
2、调压原理
辅助密闭墙增加火区的漏风风阻，降低火区的漏风压差；连通管与火区并联，起到并联分风和降压的作用。
3、调压时的火区动态观察
（二）、单调压气室一连通管调压原理与应用
1、布置方式及其调压原理。
在回风侧构成调压气室，同时利用金属管将调压气室与火区进风
侧相连。
要消除火区漏风，需满足下式:
Rt=R°A
Rm
式中：
Rt-连通管（包括闸门）风阻；
陽一辅助密闭墙M与CB巷道风阻之和;
Rab，Rda—分别为巷道AB和DA的风阻;
2、火区的动态观测
四、调整通风系统调节漏风压差
（一）调整通风系统的原则
采空区
1、增加火区或采空区的并联（低风阻）风路；或减少火区并联分支的风阻或风量
（不得在该分支增阻）。
2、增加火区所在分支或
其漏风流经路线上其它分支的风阻；在非漏风流经的路线上减阻。
增阻或减阻巷道离火区或采空区越近，效果越好。
3、当火区的漏风源与漏风汇分别处于进回风井附近时,应设法降低主要通风机负压；
4、降低火区漏风源的压能，
（-）通风构筑物的合理位置
在有漏风源或漏风汇附近的风路上，设置增阻型通风构筑物时，应遵循的总原则是：
既起到应有的风流调节和控制作用，又不增大火区或采空区的漏风压差。
具体而言：
1、若在有并联漏风的风路上设置风窗等增阻型通风构筑物时，其位畫不应选择在漏风的源与汇之间。
2、在有漏风源或漏风汇附近的风路上安设增阻型通风构筑物时,应将其设在漏风源的上风侧，或漏风汇的下风侧。
3、风门、调节风门和密闭墙等控制风流的设施设置后，应使采空区或火区同处于进风或回风侧，以降低其漏风压差。
第八节惰气防灭火
惰气系指不可燃气体或窒息性气体，主要包括氮气、二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气（简称燃气）等。
—、氮气防灭火
氮气既可以迅速有效的扑灭明火，又可以防止采空区遗煤自燃。
使用注氮灭火的火区具有恢复工作量小、不损坏设备等优点。
1、（液）氮气防灭火原理
1）氮气注入采空区后具有降低氧浓度的作用；
2）液氮灭火还具有冷却降温作用。
在20*0的环境温度下，液氮的汽化热为423kJ/kgo直接用液氮注入火区时，液氮气化，吸收热量，使火区气体、煤层和围岩的温度降低，火区冷却会加速火源熄灭；
3）在封闭火区的过程中，氮气注入火区后，兼有抑爆作用。
2、氮气制取
三种工艺方法：
一是深冷空分法99.9%；二是碳分子筛变压吸附法；三是膜分离法。
3、生产工作面采空区注氮防火
向采空区注入氮气要根据具体条件确定注氮制度（方式）。
在有自燃早期预报时，一般应采用非连续注氮，以降低成本。
并根据高温点的温度或co浓度大小选择注氮强度、注氮口的位董以及注氮时工作面风量选择等。
4、注氮处理封闭火区
1）向封闭火区注氮。
有条件时注氮过程中逐渐缩封火区，以提高注氮效果。
2）定向注氮，目标惰化。
注氮时使氮气流经火源点，用氮气流置换漏风气流；或者用数个钻孔能包围火源点进行注氮，这就是目标情化。
3）提高注氮效果的途径适当增加密闭墙的气密性，限制漏风量；增大注氮强度和保持注氮的连续性；选择合适的注氮口位置。
二、湿式惰气灭火
湿式情气是燃料油与一定比例的空气混合在情气发生装量（机）内经充分燃烧后产生的烟气。
由于烟气中基本上是悄性气体或不可燃气体，因此，将其压入火区后，可起到惰化火区、窒息火源的作用；压入正在密闭的火区可起到阻爆作用。
情气发生装置及其性能参数
产气量，燃油耗量，耗水量，供水压力，出水温度。
第九节矿井火灾时期通风
一、火风压及其计算方法
火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自然风压发生变化，这种因火灾而产生的自然风压变化在灾变通风中称之为火风压。
在如图所示的模型化的通风系统中，在F点发火，由于火源下风侧34风路的风温和空气成分发生变化，从而导致其密度滅小，该回路产生火风压，根据火风压定义可得：
H了=ZgSma—Ptng）
式中Hf—火灾时1-2-3-4-1回路的火风压，Pa;
Z—1-2-3-4-1回路的高差，m。
P磧、P吨一分别为3-4分支火灾前后空气和烟气的平均密度，kg/m3。
二、火风压的特性
1、火风压出现的位置。
火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中。
2、火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机；
3、火风压的作用方向总是向上。
火风压的大小和方向取决于：
烟气流过巷道的高度、通过火源的风量、巷道倾角、火源温度和火源产生的的位置。
三、火灾时期风流紊乱规律及防治
1＞风流的素乱形式。
风流紊乱的形式主要有：
旁侧支路风流逆转、主干风路烟流逆退和火烟滚退三种形式。
1）旁侧支路风流逆转。
当火势发展到一定的程度时，通风网路中与火源所在排烟主干风路相连的某些旁侧分支的风流可能出现与正常风向相反的流动，在灾变通风中把这种现象叫做旁侧支路风流的逆转。
2）主干风路烟流逆退。
3）火烟滚退。
旁侧支路风流逆转
主干风路烟流逆退
新鲜风流
火烟滚退
2＞风流紊乱的原因、规律及其防治
1）上行风路产生火风压.
发生风流逆转的原因主要是：
（1）因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大；
（2）火源下风侧风阻增大（巷道冒顶等原因），导致主干风路火源上风侧风量减小，沿程各节点压能降低。
风流逆转的规律是，上行风路产生火风压，旁侧支路风流逆转。
旁侧支路风流是否发生逆转，与本分支的风阻大小无关。
风流逆转的过程一般是，风量先逐渐减小，至停止，到反向。
旁侧支路风量减小，则可能是逆转的前兆。
为了防止旁侧风路风流逆转，主要措施有：
（1）降低火风压；
（2）保持主要通风机正常运转；
（3）采用打开风门、增加排烟通路等措施减小排烟路线上的风阻；
2）下行风路产生火风压
在下行风路中产生火风压，其作用方向与主要通风机作用风压方向相反。
当火风压等于主要通风机分配到该分支压力时，该分支的风流就会停滞；当火风压大于该分支的压力时，该分支的风流就会反向。
主干风路风阻及其产生的火风压一定时，风量越小，越容易反。
防止下行风风路风流逆转的途径有：
减小火势，降低火风压；增大主要通风机分配到该分支上的压力。
3）风流逆退的原因、规律及其防治
由于火源处产生大量烟气以及风流加热后体积膨胀，类似于在火源处增加了一条风路（可称之为虚拟风路）。
其体积流量超过原来风量，会导致烟流逆退。
发生逆退的原因是：
烟气的增量过大；主通风
机风压作用于主干风路的风压小。
四.灾变时期风流控制
1、矿井发火时对通风制度的基体要求是：
1）保护灾区和受威协区域的职工迅速撤至安全地区或井上；
2）有利限制烟流在井巷中发生非控制性蔓延，防止火灾范围扩大
3）不得使火源附近瓦斯聚积到爆炸浓度，不容许流过火源的风流中瓦斯达到爆炸浓度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地区；
4）为救护创造条件。
2、火灾时常用的通风制度有以下几种：
1）维持正常通风，稳定风流。
（1）火源位于采区内部，
（2）网络复杂的高瓦斯；（3）独头巷道；（4）采区或矿井回风道；（5）减少向火源供风
2）停风机——
（1）进风井口，
（2）独头巷道CH4浓度〉上限，（3）主通风机成为阻力；
3）反风——
（1）全矿反风；
（2）区域性反风；（3）局部反风
4）风流短路——进风系统
第十节矿井火灾处理与控制
—、灭火原理
灭火原理：
1）冷却，把燃烧物质的温度降低到燃点以下。
2）隔离和窒熄，使燃烧反应体系与环境隔离，抑制参加反应的物质。
3）稀释，降低参加反应物（液、气体）的浓度。
4）中断链反应。
二、直接灭火
采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭，称谓直接灭火法
（一）常用灭火剂及其使用方法
可用于扑灭火源的物质，称为灭火剂。
常用的灭火剂有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、卤代烷、惰气、砂子和岩粉等。
1、水
水是不燃液体，是消防上常用的灭火剂之一。
使用方法有水射流和水幕两
2、泡沫
泡沫是一种体积小，表面被液体围成的气泡群。
泡沬的比重小，且流动性好，可实现远距离立体灭火，具有持久性和抗燃烧性，导热性能低，粘着力大。
泡沫复盖在火源周围，形成严密的复盖层，并能保持一定时间，使燃烧区与空气隔绝，具有窒息作用；复盖层具有防辐射和热量向外传导作用；泡沫中的水份蒸发可以吸热降温，起到冷却作用°
泡沫灭火剂可分为化学灭火剂和空气泡沫灭火剂两类。
3、干粉
干粉灭火剂是目前公认的灭火效力较高的一种新型的化学灭火剂。
应用范围比较广泛。
干粉灭火的原理：
干粉靠加压气体的压力
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