[工学]矿井火灾防治教案1-2章概述、煤炭自燃.ppt

氧气的减少量(-ΔO2) 判断火灾的重要参数是氧气的减少量，即 -ΔO2 。 测算基于两个方面的假设 空气中的氧气含量为20.96%，惰性气体含量79.04%（0.3%的CO2气体不包括在内），包含除氮气以外的其它惰性气体视为氮气。 火区中的氮气没有被消耗，也没有被增加（除从空气中增加的氮气外）。如果氧气没有被消耗，那么 的比值应该为20.93/79.04=0.2648 ，该比值不受其它新加入气体的影响。 对于在任何情况下O2和N2的量，可以算出原始O2的量为：0.2648 N2。因此，消耗的氧气量，或者说氧气的差值即可以得到 　　　　% 注氮气？ CO的增加量(+ΔCO)与CO指数 CO生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高按指数规律增加，是预报煤炭自燃火灾较灵敏的指标之一。 英国学者格雷哈姆(Ivon Graham)最先提出 CO/ΔO2 指标，即格雷哈姆比值(Graham’s Ratio)，或 CO指数（ICO） Graham比值 ICO 判别煤炭初始自热现象，比其它标志性气体早数周时间。该比值最明显的优点是不因供风量而变化，因为供风量对该比值的分子和分母的影响都是一样的。 ICO = CO/ΔO2 CO的增加量(+ΔCO)与CO指数 Graham比值也有不足。 首先，该比值的在氧气消耗量很小的情况下精度很低。这个缺点也存在于其它含有氧气消耗量的判别指数中。 第二，该比值还受到那些不是因火灾而产生的CO的影响，包括从其它采空区运移过来的CO，或者进入火区的空气本身就含有一定量的CO。一般情况Graham比值小于 0.5%。如果Graham比值持续上升并且超过0.5%的话，就表明该矿井中有自热现象发生。 CO2 增加量(+ΔCO2)与CO2指数 在火灾中，会产生大量的CO2，CO2/ΔO2的值比CO/ΔO2 要大。当火灾由阴燃转为明火燃烧时，原来产生的CO燃烧成为CO2。因此，如果同时发生CO2/ΔO2升高和CO/ΔO2降低的现象时，就表明火灾还在进一步的发展。因为这两个比值的分母相同，所以CO和CO2在直线图上的具有相同的发展趋势。 CO2指数与CO指数具有相同的缺点。另外，CO2会溶于水中，还受到固体对其吸附的影响，还会与火区中的气体及其它物质发生化学反应等。 比值（CO/CO2） CO/CO2比值，被用来指示火灾的发展状况，在火灾初期阶段碳氧化物比值上升，在充分燃烧阶段，该值保持为一个常数。但是，当火灾形成富燃料燃烧时，CO/CO2值将会快速上升，并且该值也是指示富燃料燃烧较好的指标。该指标还不受进风流、瓦斯和注氮的影响，因此广受欢迎（Mitchell，1990）。 很明显，该指标会受到不是由于火灾而产生的CO和CO2的影响。 火灾系数法 碳氧化物比值（CO/CO2） R1 =ΔCO2/ΔO2值×100， R2 =ΔCO/ΔO2值×100 R3 =ΔCO/ΔCO2值×100， 很明显，该指标会受到自燃火灾的影响。 1 人工取样 2 束管取样 此种方法在实际应用中存在许多问题： (1) 在现场复杂多变的条件下，一氧化碳会出现时有时无的情况，这给一氧化碳检测带来了一定困难，也使预测的精度和准确率降低，有时可能出现漏报。 (2) 检测一氧化碳时，对其分析仪器的性能要求较高，特别是微量检测时分析误差的影响比其他指标的要大。 (三) 标志气体取样方法 束管连续自动监测系统 合理分配束管? 铁法大兴矿——防火束管监测系统地面分析设备 主要产煤国家预报煤炭自然发火的指标气体 国别 指标气体 国别 指标气体 中国 CO、C2H4、ICO(=ΔCO/ΔO2) 日本 CO，C2H4/CH4，ICO，C2H4，烟，等 原苏联 CO， C2H4/C2H2，烟等 英国 CO，ICO， C2H4，烟，等 原西德 CO，ICO，烟等 美国 CO，ICO， C2H4，烟，等 二场叠加 速度场 氧浓度场 三带分布 窒 熄 带 冷却带 自燃氧化带 以五龙煤矿 3123 采空区举例 沿程耗氧 速度场与氧浓度场 ( 二场叠加原理 ) 按煤自燃形成的条件，采空区自燃氧化带就是速度场和氧浓度场的几何叠加，满足条件 | v | ≤ v* ∩ c(e) ≥ c* 其中 v* 为蓄热的风速上限，取 v* = 72 m/h；c(e) 为单元平均氧浓度；c* 为煤自燃氧化的氧浓度下限。 “二场叠加原理” 是 “三带”研究方法的理论基础 非均衡对称的 —— 风流的 “沿程耗氧” 原理 采空区内一点所受到的氧化作用时间与工作面推进速度有直接关系，采空区内不发生自然发火的安全条件为 式中： Lm——进风侧的自