礦井火災綜合模擬實驗裝置

⑴ 礦井火災的內因火災

有自燃傾向的煤在常溫下吸附空氣中的氧，在表面上生成不穩定的氧化物。煤開始氧化時發熱量少，能及時散發，煤溫並不增加，但化學活性增大，煤的著火溫度稍有降低，這一階段為自燃潛伏期。隨後，煤的氧化速度加快，不穩定的氧化物先後分解成水、CO2和CO，氧化發熱量增大,當熱量不能充分散發時，煤溫逐漸升高，這一階段稱為自熱期。煤溫繼續升高，超過臨界溫度（通常為80℃左右），氧化速度劇增，煤溫猛升，達到著火溫度即開始燃燒。在到達臨界溫度前，若停止或減少供氧，或改善散熱條件，則自熱階段中斷，煤溫逐漸下降，趨於冷卻風化狀態，如上圖所示。
煤的化學成分和碳化程度是影響煤自燃傾向的重要因素。褐煤最易自燃；煙煤、中長焰煤和氣煤較易自燃；無煙煤則很少自燃。碳化程度低、含水分大的煤，水分蒸發後易自燃；碳化程度高的煤，水分對自燃的影響不明顯。煤成分中的鏡煤、絲煤，吸氧能力強，著火溫度低，煤中含量越多，越易自燃。實驗室鑒定煤的自燃傾向的方法很多，都是模擬煤的氧化過程，以其氧化能力作為判定依據。 基本原則是減少礦體的破壞和碎礦的堆積，以免形成有利於礦石氧化和熱量積聚的漏風條件。①選擇正確的開拓開采方法。合理布置巷道，減少礦層切割量,少留礦、煤柱或留足夠尺寸的礦、煤柱,防止壓碎，提高回採率，加快回採速度。②採用合理的通風系統。正確設置通風構築物，減少採空區和礦柱裂隙的漏風，工作面采完後及時封閉采空區。③預防性灌漿。在地面或井下用土製成泥漿，通過鑽孔和管道灌入采空區，泥漿包裹碎礦、煤表面，隔絕空氣，防止氧化發熱，是防止自燃火災的有效措施。根據生產條件，可邊采邊灌，也可先採後灌。前者灌漿均勻，防火效果好；自燃發火期短的礦井均採用。泥漿濃度(土、水體積比)通常取1:4～1:5。在缺土地區，可考慮用頁岩等矸石破碎後代替黃土製漿，粉煤灰或無燃性礦渣也可作為一種代用品。④均壓防火。用調節風壓方法以降低漏風風路兩側壓差，減少漏風，抑制自燃。調壓方法有風窗調節、輔扇調節、風窗－輔扇聯合調節、調節通風系統等。⑤阻化劑。防止礦石氧化的化學制劑,如CaCl2、MgCl2等,將其溶液灌注到可能自燃的地方，在碎礦石或碎煤表面形成穩定的抗氧化保護膜，降低礦石或煤的氧化能力。
加強監測是早期發現自燃徵兆的重要步驟。測定空氣中的CO濃度，可判斷煤自燃的發展程度及自燃地點。應用紅外線分析儀和氣相色譜儀分析空氣中的微量CO，配合束管法(用細塑料管束從井下各取樣地點連至地面)遠距離取樣，已可在地面進行連續自動檢測與報警。