矿井火灾综合模拟实验装置

⑴ 矿井火灾的内因火灾

有自燃倾向的煤在常温下吸附空气中的氧，在表面上生成不稳定的氧化物。煤开始氧化时发热量少，能及时散发，煤温并不增加，但化学活性增大，煤的着火温度稍有降低，这一阶段为自燃潜伏期。随后，煤的氧化速度加快，不稳定的氧化物先后分解成水、CO2和CO，氧化发热量增大,当热量不能充分散发时，煤温逐渐升高，这一阶段称为自热期。煤温继续升高，超过临界温度（通常为80℃左右），氧化速度剧增，煤温猛升，达到着火温度即开始燃烧。在到达临界温度前，若停止或减少供氧，或改善散热条件，则自热阶段中断，煤温逐渐下降，趋于冷却风化状态，如上图所示。
煤的化学成分和碳化程度是影响煤自燃倾向的重要因素。褐煤最易自燃；烟煤、中长焰煤和气煤较易自燃；无烟煤则很少自燃。碳化程度低、含水分大的煤，水分蒸发后易自燃；碳化程度高的煤，水分对自燃的影响不明显。煤成分中的镜煤、丝煤，吸氧能力强，着火温度低，煤中含量越多，越易自燃。实验室鉴定煤的自燃倾向的方法很多，都是模拟煤的氧化过程，以其氧化能力作为判定依据。 基本原则是减少矿体的破坏和碎矿的堆积，以免形成有利于矿石氧化和热量积聚的漏风条件。①选择正确的开拓开采方法。合理布置巷道，减少矿层切割量,少留矿、煤柱或留足够尺寸的矿、煤柱,防止压碎，提高回采率，加快回采速度。②采用合理的通风系统。正确设置通风构筑物，减少采空区和矿柱裂隙的漏风，工作面采完后及时封闭采空区。③预防性灌浆。在地面或井下用土制成泥浆，通过钻孔和管道灌入采空区，泥浆包裹碎矿、煤表面，隔绝空气，防止氧化发热，是防止自燃火灾的有效措施。根据生产条件，可边采边灌，也可先采后灌。前者灌浆均匀，防火效果好；自燃发火期短的矿井均采用。泥浆浓度(土、水体积比)通常取1:4～1:5。在缺土地区，可考虑用页岩等矸石破碎后代替黄土制浆，粉煤灰或无燃性矿渣也可作为一种代用品。④均压防火。用调节风压方法以降低漏风风路两侧压差，减少漏风，抑制自燃。调压方法有风窗调节、辅扇调节、风窗－辅扇联合调节、调节通风系统等。⑤阻化剂。防止矿石氧化的化学制剂,如CaCl2、MgCl2等,将其溶液灌注到可能自燃的地方，在碎矿石或碎煤表面形成稳定的抗氧化保护膜，降低矿石或煤的氧化能力。
加强监测是早期发现自燃征兆的重要步骤。测定空气中的CO浓度，可判断煤自燃的发展程度及自燃地点。应用红外线分析仪和气相色谱仪分析空气中的微量CO，配合束管法(用细塑料管束从井下各取样地点连至地面)远距离取样，已可在地面进行连续自动检测与报警。