矿井火灾实训指导书.docx
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矿井火灾实训指导书
《矿井火灾》课程实训指导书
主编：
杨燕
晋中职业技术学院
目录
绪论2
《矿井火灾》课程实训教学大纲3
实训一煤的自燃倾向性鉴定7
1实训目的7
2测试原理7
2.1仪器工作原理7
2.2工作特点8
3.实训器材8
3.1ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪8
3.2分析系统12
3.3煤样12
3.4氧气瓶12
3.5氮气瓶12
3.6皂膜流量计（或者适用流量计）12
4吸氧量测定12
4.1煤样预处理12
4.2仪器的启动步骤13
4.3测定步骤13
5注意事项15
6附录16
实训二气相色谱法测定煤矿井下气体20
1实训目的20
2实验装置及主要仪器21
3GC4008（B）型煤矿专用色谱仪概述21
3.1主要配置21
3.2应用领域21
4实验原理22
4.1转化炉的转化原理22
4.2GC4008（B）型煤矿专用色谱仪气路系统图23
4.3氢火焰离子化检测原理（FID-FlameIonizationDetector）23
4.4热导检测器（TCD-ThermalConductivityDetector）25
4.5数据处理工作站28
5实验步骤28
5.1气样采集28
5.2气体检测及色谱分析28
5.3关机（此步骤由实验指导教师完成）29
6思考题29
实训三灭火器的使用32
1实验目的32
2实验要求33
3实验设备和材料33
4实验内容及步骤33
4.1干粉灭火器灭火演示33
4.21211灭火器灭火演示34
4.3泡沫灭火器灭火演示34
绪论
实训是《矿井火灾》教学中的一个重要环节，也是煤矿安全技术人员必备的实践知识技能。
为了使学生深刻理解课堂上所学的基本理论，了解一定的实训知识，接受一定的实训技术训练，培养学生理论联系实际和独立工作的能力，提高学生的实践动手能力，我们根据高职院校教学的要求，编写了这本《矿井火灾教学指导书》。
矿井火灾实训是提高学生煤矿安全意识的重要途径之一。
实训项目内容是选择在煤矿生产中经常要用到，遇到的知识内容作为实训内容。
对快速解决生产中的现实问题有很好的现实意义。
这样培养的学生更受矿山企业欢迎。
《矿井火灾》课程实训教学大纲
课程名称：
矿井火灾
课程编号：
总学时数：
102实训学时：
8
适用专业：
煤矿安全技术管理
实训类别：
必修
教材及实验指导书名称：
《矿井火灾实训指导书》
制定人：
杨燕审核人:
批准人：
制定日期：
一、课程简介
本课程是我校安全技术管理专业的一门主干专业课程。
它的任务是：
贯彻执行“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针，预防煤矿在生产过程中火灾事故的发生，使学生具备必须的矿山防灭火技术基本理论知识和基本技能；为今后从事采矿和安全技术工作打下一定的基础。
具体为：
1.掌握火灾的基本概念，基本理论。
2.掌握自然发火的预测预报技术以及外因火灾的预防预警技术。
3.掌握灭火器的使用方法以及火灾时期的风流控制技术。
4.熟悉外因火灾预警设备的原理并且能正确操作，熟悉密闭墙的构建要求和火区启封的条件，具备初步的防灭火系统的设计能力。
二、课程实训目的与要求
1.通过矿井火灾实训，熟悉矿井火灾发生发展的规律，培养热爱科学实事求是的学风，培养创新意识，创新精神。
2.强化法律、法规意识和安全生产意识进一步增强职业道德意识。
3.训练学生的实践技能，学会使用煤自然性检测仪测定煤的吸氧量，学会CO人工检测、气象色谱分析等方法，了解火灾束管监测系统工作原理。
掌握矿井火灾发生的原因与条件。
三、实训教材
本课程的实训教材选用自编《矿井火灾实训指导书》。
四、实训方式与注意事项
1.学生在实训前必须认真复习与实训有关的课程内容，充分预习实指导书，明确实训目的、内容、原理、方法和步骤，方可进行实训。
2.学生应按指定的时间到达实训室。
实训前各小组应核对和检查已准备好的仪器是否齐全、完整，若有差错或损坏，应及时报告，以便更换。
3.实训时，属于小组集体进行的实训项目，必须有组织地分工，完成操作、读书和记录；属于单体仪器实训项目，每个学生必须自己动手操作、读书和记录。
4.实训时学生必须精力集中，细心操作，每项实训据要求准确无误。
5.爱护仪器和设备，严禁擅自拆卸，以免造成事故或损坏。
6.学生在实训时，必须严肃认真，遵守实训规则，听从教师和实训室人员的指导，不嬉戏打闹，不做与实训无关的事情，如有不听劝告者，可停止其实训。
7.实训完毕后，各小组应将实训所用的仪器和设备整理齐全，经教师或实训室人员验收后，方可离开实训室。
五、实训报告
实训报告是检验学生实训好坏的重要标准之一，学生应在做完实训后，回去根据教师的要求和实训报告的内容认真独立的撰写实训报告。
指导教师对每个学生的实训报告要认真批改、评分、签字。
六、实训成绩的考核与评定方法
（一）实训成绩评定等级
学生实训成绩由实训指导教师评定。
实训指导教师应在学生做完实训并审阅实训报告后，通过对学生的实训过程和实训报告的综合评价做出评定给出实训成绩和评语，成绩评定中实训报告占60％，实训过程占40％。
成绩评定等级分为优秀、良好、及格和不及格四个等级。
（二）成绩评定原则：
1.优秀
具有下列条件的可评为优秀：
认真学习实训指导书和相关理论知识，概念清楚、准备充分；能够独立完成实训全过程。
在小组实训中，能够起主导作用，能团结协作共同完成实训；能够独立解决实际中遇到的问题；实训报告内容准确、充实、字迹工整规范，结论分析有独到见解和创新意识。
2.良好
能够在实训前认真阅读实训指导书和相关理论，准备充分。
在单人实训时，经指导老师少许指点，能够独立完成实训。
在小组实训中，能团结协作，共同完成实训。
实训报告内容正确、充实、字迹正确规范。
能够在实训书规定的时间内完成实训。
实训中遵守操作规程，无违章操作。
3.及格
实训前阅读实训指导书。
在单人实训时，需要指导老师较多指导下才能完成实训。
在小组实训中，能积极参加实训过程。
实训报告内容正确、字迹规范。
实训中无违章操作。
4.不及格
有下列情况之一的可定为不及格：
（1）不能在实训任务书规定的时间内完成实训的。
（2）抄袭他人实训报告者。
（3）实训中有严重违章操作现象的。
七、实训项目设置
《矿井火灾》课程实训一览表
序号
实训项目
内容提要
实训学时
每组
人数
实训
属性
开出
要求
1
煤的自燃倾向性鉴定
①了解ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪的工作原理和基本构造；
②掌握利用ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪测定煤在常温常压下对流态氧的吸附特性的步骤和方法。
2
8
验
证
性
必
做
2
煤层自燃的标志性气体检测
掌握气相色谱法的基本原理及使用方法；
掌握气体采集法；
③掌握运用气相色谱仪分析气体的基本步骤和操作流程；
④掌握利用数据分析软件处理实验数据的能力。
2
8
验
证
性
必
做
3
灭火器的使用方法
掌握干粉灭火器、泡沫灭火器、1211灭火器的使用方法。
2
8
使
用
性
必
做
实训一煤的自燃倾向性鉴定
1实训目的
1.1了解ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪的工作原理和基本构造；
1.2掌握利用ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪测定煤在常温常压下对流态氧的吸附特性的步骤和方法。
2测试原理
2.1仪器工作原理
煤自燃倾向性色谱吸氧测定法是基于煤在低温常压下对氧的吸附属于单分子物理吸附状态为理论基础，按朗格谬尔单分子层吸附方程，用双气路流动色谱法测定煤吸附流态氧的特性，以煤在限定条件下，测定其吸氧量，以吸氧量值作为煤自燃倾向性分类主指标。
煤的自热首先是开始于吸附空气中的氧气。
当煤中含有一定量的硫份时，其自热不仪由煤自身吸附空气中的氧而开始的过程，而且硫化矿物的存在还会吸附空气中的氧气并分解释放热量，促进煤的自热氧化。
当煤-中不含或含少量硫化物时，其开始的自热过程主要表现为煤自身吸附空气中的氧气的升温氧化过程。
煤的后随的氧化过程正是开始于吸附氧以后的表面反应，煤最初的吸氧特性反应了有关煤自热的某些特性，煤吸氧特性参量主要有：
吸附氧量、吸附环境温度和吸附过程参量。
通过大量的试验研究表明，煤在低温常压下对氧的吸附符合刚格谬尔（Langmuir）提出的吸附规律，在实验中应满足下述条件：
①固体表面是均匀的，也即对某一单组份的煤粒可以认为其表面是均匀的，因此将每个组份颗粒的Langmuir吸附值叠加，可使煤的Langmuir吸附从总体上符合Langmuir吸附规律；②被吸附分子问没有相互作用力；③吸附为单分子层吸附；④在一定条件下，吸附与脱附之间可以建立动态平衡。
从而可以按单分子层吸附理论推导出的Langmuir吸附方程计算吸附量。
2.2工作特点
ZRJ—I型煤自燃性测定仪即是根据此基本工作原理研制设计的测定吸氧量以建立煤自燃倾向性测定方法的专用仪器。
其主要特点为：
2.2.1应用气相色谱分析技术，采用双气路由热导检测器直接检测煤对氧的吸附量，设计专用性强，结构紧凑、稳定性好、操作简便；
2.2.2热导检测器采用抗氧化元件和恒定热丝平均温度桥路供电，灵敏度高，使用寿
2.2.3微机控制系统实现温度控制、测定、显示及结果汁算、打印自动化；
2.2.4采用四路样品处理系统，缩短煤样处理周期，提高测定效率。
3.实训器材
3.1ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪
3.1.1仪器主要部件
1）主机分析单元
ZRJ-I型煤自燃性测定仪主机分析单元分为吸附柱恒温箱、检测器及其恒温箱和气路控制系统三个部分。
图1ZRJ-1型煤自燃倾向性测定仪
（1）柱恒温箱
仪器恒温箱要求的工作范围为：
室温～110oC，为了保证具有良好的恒温性能，热惯性小，恒温箱的保温材料为新型的陶瓷纤维，采用强制式热循环式空气浴方式通风，为保证箱内温度均匀，选用调整风扇达到热风强制式循环的目的。
25W电机固定在恒温箱后面的底板上，用四个减振装置减小电机高速转动对主机的影响，提高了分析精度.
加热温度：
300W
安装样品管数：
4个
温度稳定性：
1.20、4小时。
（2）热导检测器及其恒温箱
a.热导检测器
热导检测器是目前气相色谱法中应用最广泛的一种检测器，其通用性强、结构简单、稳定性好、灵敏度适宜，线性范围宽，对所有物质均有响应，而且不破坏样晶。
用于ZRJ一1型煤自燃性测定仪中对煤吸氧量的测定最为合适。
热导检测器的检测原理是基于载气中混有被测组份时，其热导系数发生变化，变化的差异则为热导池的敏感元件所感受。
热导池体内由四个相同的元件组成测量电桥。
热导检测器主要技术指标如下:
结构形式：
分流直通式四臂热导池；
池体材料：
不锈钢：
元件材料：
螺旋形铼－钨丝；
冷态电阻：
5Q欧姆（20oC）
灵敏度：
s≥5000mvcm3／mg检测器温度100oC，氢载气，苯）；
噪声：
不大于0.1mv；
漂移：
不大于0.3mv／0.5h；
重复性：
不大于5％。
热导池体使用无磁不锈钢制成，具有足够的热容量，热稳定性好，同时又具有较强的抗腐蚀能力，桥臂敏感元件为高温抗氧化的铼钨丝制成。
池体为直通式结构，响应快，但是由于载气流量的变化对稳定性有较大的影响，所以对载气流路控制的稳定性要求较高。
元件的铼钨丝为螺旋形，20oC时阻值为50欧姆，桥路元件的阻值是匹配的，同时在装配时经过详细调整，以控制其不平衡输出。
在有一路桥丝损坏时，必须将四支热导元件同时更换。
b.恒温箱
热导检测器恒温箱的作用是保证热导池具有一个良好的工作环境。
仪器采用等温体自然热传导方式，体积小、保温性能好，而且热平快，使得仪器的起动、稳定时间短。
热导检测器恒温箱的技术要求：
型式：
等温体自然热传导式：
温度范围：
500C～110℃：
加热功率：
150W。
（3）气路控制系统
a.气路流程
ZRJ－1煤自燃性测定仪气路系统共有互路，即载气（第一路）、吸附气（第二路）及混合气（第三路），如图2所示。
图2气路系统示意图
第一路：
载气N2
①【吸附】状态下绒气流程：
钢瓶氮气减压进入仪器后，经稳压阀
（1）和气阻
（2）－热导检测器（3）参考臂－六通切换阀（4）经实线位置2—3－四通阀（5）经4—3－后混合器（6）－热导检测器测量臂－载气出口（皂膜流量计）。
②【脱附】状态下绒气流程：
钢瓶氮气减压进入仪器后经稳阀
（1）和气阻
（2）－热导检测器（3）参与臂－六通切换阀（4）经虚线位置2-l-进样注射口I（9）-前五通（10）--样品管（11）--后五通（12）--六通阀4-3（虚线）--四通4-3--后混合器（6）热导检测器测量臂，出口（皂膜流量计）
第二路：
吸附气O2
（1）【吸附】状态下吸附气流量，钢瓶氧气减压后进入仪器后，经稳压阀
（1）和气阻
（2）-拉杆阀（7）-前混合器（8）-六通切换阀（4）经实线位置6-l-进样注射口（9）--前五通（10）-样品管11-后五通（12）－六通切换阀（4）经实线4—5-四通阀（5）经2-l-平衡气出口（皂膜流量计）。
②【脱附】状态下吸附气流程：
钢瓶氧气减压进入仪器后经稳阀
（1）和气阻
（2）－拉杆阀（7）－前混合器（8）－六通切换阀（4）经虚线位置6—5-四通阀（5）经2-1－平衡气出口（皂膜流量计）。
第三路：
吸附混合气
当使用的吸附气体为纯氧时，此路放空，若因测定其他参数需要（如瓦斯吸附等温线测定等），吸附气即不为纯氧，则可利用此路通入惰性气体，在前混合器使之和吸附气混合，达到需要的气体的浓度再进入样品管进行测定。
由于在吸氧量的测定中使川的吸附气体为纯氧，因此此路为开放状态（拉杆阀始终是向外拉开位置）。
3.2分析系统
该单元包括检测系统及微机控制、分析系统。
采用交流220V市电经变压后供电，电源板为各电气部件提供相应的直流电压及可控硅SCR同步脉冲，由四个热敏元件组成的测量电桥是仪器的信号检测器。
由于各煤种对氧吸附特性的差异，使测量电桥产生不同的信号电压，该电压经过反相开关K1、衰减开关K2，进入V—F转换器，将信号电压转换为数字信号输入到微机板，计算机对色谱峰信号进行面积积分、吸氧量计算，谱图和计算结果可打印机打印。
各种操作参数可直接在计算机中输入。
温度检测元件为100Q（20℃）铂电阻器。
铂电阻阻值随温度的变化而变化。
温度、电压转换器将变化的电阻值转换为电压值，该电压值经温度A／D转换器转换为数字信号后输入给微机板。
微机系统根据用户设定的温度进行计算，然后控制加热系统进行加热。
3.3煤样
3.4氧气瓶
3.5氮气瓶
3.6皂膜流量计（或者适用流量计）
4吸氧量测定
4.1煤样预处理
4.1.1送检煤样参照GB-402-79《煤层原样采取方法》及GB-474-77《煤样缩制方法》缩制成分析煤样（取100克），其余煤样封存。
4.1.2将100克分析煤样全部（注意！
必须是全部）粉碎至小于0.15mm粒度，但是应注意，0.1～0.15mm粒级的粉煤应占总数的65%～75%，粉碎后的煤样装入250ml的广口瓶中备用。
4.1.3称取四份1.0+0.01克分析煤样，分别装入四支样品管内，在管的两端在塞以少量玻璃棉，按装在相应气路连接处。
4.1.4煤样水分处理：
将六通阀置于脱附位置，四路开关阀全部打开，通氨气，用稳压阀将流量调至40cm3/min（用皂膜流量计测量），稳定十分钟后，起动仪器，将柱箱温度设定为105℃，热导温度设为25℃，待温度稳定后保持恒温（如85℃），待温度稳定后开始作吸氧量测定。
4.2仪器的启动步骤
4.2.1供气与检漏
仪器安装后，首先通载气和吸附气，并检查各接头处，特别是安装过程中初次连接的部件接头处是否漏气。
简单的检漏方法是在各接头处涂抹检漏液（十二烷基硫酸钠溶液或皂液），视其是否有气泡出现，若有则说明该处漏气，可适当拧紧螺帽或更换密封压环重新安装拧紧、检漏，直到无漏气为止。
4.2.2供电
仪器通气十分钟后，【六通阀】置于【脱附】位置（注意!
如果没有样品管时，（【通阀】置于【吸附】位置），给电源供电。
4.3测定步骤
用ZRJ-1仪器进行煤吸附氧含量的测定，实验中是测定氧的脱附量,其脱附值经热导检测器检测处理后直接显示或打印，脱附峰面积与脱附氧气量之间的关系可由仪器常数法标定。
因此，需先进行仪器常数测定再进行煤吸附氧量的测定。
4.3.1仪器常数测定
（1）样品管的连接
将四支已经标定体积的空样品管，分别链接1、2、3、4气路上，并检查无漏气。
（2）供气及供电
打开氮气和氧气钢瓶，给定低压为0.4MPa
测流速：
用皂膜流量计分别测定载气氮和吸附气氧的流速。
将六通阀置于脱附位置，分别打开各路的切换开关，依次测定各路载气氮和吸附气氧的流速，N2：
30±0.5cm3/min；O2：
20±0.5cm3/min。
通电：
打开主机、打印机电源开关，相应指示灯亮
（3）选择测定条件
设定【柱箱温度】30℃，【衰减】1，先选择【热导温度】80℃，【桥温】70℃，待温度稳定后，按【启动】键，走基线。
调基线：
打开任一路切换开关，其他三路置于关闭状态，用面板上‘调零旋钮’依次将各路基线调至一定位置（离打印机零点标准线10～20mm处），半小时内基线漂移应不大于0.3mv，按【停止】键，停止走基线。
将六通阀置于吸附位置，同时启动秒表计时，吸附5分钟后，将六通阀置于脱附位置，同时按【启动】键，绘制谱图及测定脱附峰面积，此峰面积为相应样品管体积和连接管（样品管与六通阀之间以及六通阀内体积）的总体积之和。
（4）扣除气路中的死体积：
准备工作就绪后，打开第一路开关阀（测定第一路的仪器常数），其他三路关闭。
六通阀置于吸附位置，吸附5分钟，关闭第一路，立即打开另一路（如第二路），同时将六通阀置于脱附位置，按【启动】键，绘制色谱峰和打印峰面积。
此峰面积为仪器气路中死体积相应的峰面积，其数值仅与操作条件有关，不参与仪器常数的计算，不必记录。
（5）样品管相应峰面积测定：
打印结束后（注意：
此时六通阀在脱附位置），立即关闭打开的第二路，打开第一路，再次按【启动】键，绘制色谱峰和打印峰面积值。
此峰面积值即为相应样品管的峰面积值，是仪器常数计算的依据。
按此方法重复测定5～10次，得到第一路与第二路相关的测定值，以同样的方法测定第一路和第三路、第四路相关的测定值，计算相应的平均值后求得第一路的仪器常数。
其他各路仪器常数的测定方法按同样的操作测定。
（6）设定仪器常数计算的有关参数，直接得到仪器常数的测定结果。
4.3.2吸氧量测定
（1）煤样预处理
a.送检煤样参照GB-402-79《煤层原样采取方法》及GB-474-77《煤样缩制方法》缩制成分析煤样（取100克），其余煤样封存。
b.将100克分析煤样全部（注意！
必须是全部）粉碎至小于0.15mm粒度，但是应注意，0.1～0.15mm粒级的粉煤应占总数的65%～75%，粉碎后的煤样装入250ml的广口瓶中备用。
c.称取四份1.0+0.01克分析煤样，分别装入四支样品管内，在管的两端在塞以少量玻璃棉，按装在相应气路连接处。
d.煤样水分处理：
将六通阀置于脱附位置，四路开关阀全部打开，通氨气，用稳压阀将流量调至40cm3/min（用皂膜流量计测量），稳定十分钟后，起动仪器，将柱箱温度设定为105℃，热导温度设为25℃，待温度稳定后保持恒温（如85℃），待温度稳定后开始作吸氧量测定。
（2）煤样吸氧量测定
a.测定第一路的吸氧量，关闭其它三路，六通阀置于脱附位置，通氧气，用温压阀分别调节氨气和氧气流速，氨30+0.5cm3/min,氧20+0.5cm3/min,（用皂膜流量计测量）
b.六通阀置于吸附位置，同时用秒表计时，吸附20分钟后，六通阀置于脱附位置的同时按键，由系统分析并得出实管峰面积。
c.六通阀置于吸附位置，取下样品管，取出两边堵塞的玻璃棉，倒出煤样，用洗耳球吹净煤灰，将空管安装在气路上，同时将六通阀置于脱附位置。
d.以同样的方法测定通过空管时氨和氧气的流速，应与实管时测定的流速相近。
e.将六通阀置于吸附位置，吸附5分钟后，再将六通阀置于脱附位置，测定空管峰面积。
f.在系统中输入所有所需参数，例如仪器常数、实管峰面积、空管峰面积、煤样类型等。
g.由系统得出吸气量，并分析煤样自燃倾向性。
5注意事项
5.1开机时必须先通载气，后通电；停机时必须先停电，10分钟后再关闭载气，氧气可在断开电源时同时关闭。
5.2仪器在启动状态下，操作过程中，气路中任何一路无样品管时，必须将六通阀置于吸附位置。
5.3实验室环境温度保持在15～26℃范围内
5.4送检煤样和分析煤样保存六个月。
6附录
6.1煤自燃倾向性等级分类
中华人民共和国煤炭行业标准MT/T707-1997煤自燃倾向性
以每克干煤在常温（30℃）、常压（1.0133×104）下的吸氧量作为分类的主指标，煤自燃倾向性等级按表1、表2分类。
表1褐煤、烟煤类自燃倾向性分类表
自燃倾向性等级
自燃倾向性
煤吸氧量，cm3/g.干煤
Ⅰ
容易自燃
≥0.71
Ⅱ
自燃
0.41～0.70
Ⅲ
不易自燃
≤0.40
表2高硫煤、无烟煤自然倾向性分类表
自燃倾向性等级
自燃倾
向性
煤吸氧量
cm3/g干煤
全硫
Ⅰ
容易自燃
≥1
>2.00
Ⅱ
自燃
<1
≥2.00
Ⅲ
不易自燃
<1
<2.00
含可燃挥发分≤18.0%
6.2吸氧量测定允许误差
煤吸氧量测定结果的允许误差不得超过表7的规定
表3煤吸氧量测定的平行实验误差
同一实验室
不同实验室
0.05
0.10
《矿井火灾》课程实训考核表
专业：
班级：
姓名：
实训名称：
煤的自燃倾向性鉴定指导老师：
成绩：
同组人：
1、小组推荐成绩
项目
优
良
及格
不及格
1.实训纪律（出勤、爱护财产等）
2.安全文明（操作规范、用电安全等）
3.动手能力（熟悉岗位、操作主动性等）
小组推荐成绩：
1
2
3
4
5
6
7
8
二、指导教师意见
项目
优
良
及格
不及格
实训纪律
安全文明
动手能力
实训小结
教师对小组成绩评定：
1
2
3
4
5
6
7
8
注：
1．实训考核表由相关理论课教师填写；
2．实训考核表附于实训报告的首页。
实训报告
班级：
姓名：
学号：
地点：
实训室日期：
课程名称
实训题目
出勤汇总
迟到
早退
旷课
事假
病假
其他
一、实训目的
二、实训仪器设备及器件
三、实训内容及步骤
升级会员 