澳大利亚煤矿火灾控制与救援概况（ppt）.ppt

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1、澳大利亚煤矿火灾控制与救援 发言人：陈富庆 2004年11月,澳大利亚采煤历史 澳大利亚煤炭资源分布及储量 澳大利亚煤炭生产现状 澳大利亚煤炭出口情况,1 澳大利亚煤炭工业概况,1788开始煤矿研究 1791年发现第一块煤田 1797年在新南威尔士州煤炭初次开采 1799年8月煤炭首次出口于印度,1.1 澳大利亚煤炭史,正在开采区,经济发展区,已探明区,1.2 澳大利亚煤炭资源分布图,澳大利亚的煤田和煤产地主要分布在东部太平洋沿岸200km范围内的一系列盆地中。优质炼焦煤主要分布在新南威尔士州的悉尼煤田和昆士兰州的鲍恩煤田及克拉伦斯-莫尔顿煤田。次烟煤主要分布在南澳大利亚和西澳大利亚。褐煤主要

2、分布在维多利亚。,1.2.1 主要煤种分布区域,澳大利亚煤炭资源极其丰富，可采煤炭储量909.4亿t，占世界可采煤炭总储量的8.8%，其中无烟煤和烟煤可采储量45.34Gt，次烟煤和褐煤可采储量45.6Gt，位居美国、中国之后排世界第三位。澳大利亚煤炭储量可供开采364年，人均可采储量5038.2 t，这两项指标均居世界第一位。澳大利亚主要煤田有：鲍恩煤田、悉尼煤田和拉特罗布谷煤田。 澳大利亚煤炭资源主要分布在新南威尔士州和昆士兰州。,1.2.2 煤炭资源储量,澳大利亚能源以煤炭为主，在一次能源产量构成中煤炭占70%。澳大利亚一次能源消费量平均年增长率2.3%，煤炭占一次能源消费量的44.1%

3、。澳大利亚现有的石油可采储量在不久的将来将被采完，而探明的煤炭储量，按目前开采能力可开采364年，因此煤炭在能源系统中占有重要地位。,1.2.3 煤炭在能源系统的地位,采煤方法 煤炭产量 产煤工效 死亡率,1.3 澳大利亚煤炭生产现状,1.3.1 采煤方法,井下开采 房柱式开采 短壁式开采 长壁式开采 露天开采 倒推开采 矿坑开采,1.3.2 煤炭产量,地下开采大约9,200万 露天开采大约25,300万吨 长壁开采大约8,000万吨 最好的长壁工作面产量为 5.8 百 万吨（2003年4月） 最大的综采面宽度为227米，走向长度为2160米，年产量为282万吨。,1.3.3 产煤工效,澳大利

4、亚煤矿的全员生产效率是1.656万吨年，年产量超过2亿吨，其中80用于出口。2000年到2001年间，新南威尔士州59个生产煤矿的生产效率是1.16万吨年，其中35个井工矿的生产效率为0.83万吨年，雇用9932人，死亡2人，百万吨死亡率为0.014。 见下列图：,1.3.4 生产效率与死亡率,随着时间的发展采矿技术发生很大变化.,自动操作 低人员配备 日益增加的生产压力,1.3.4.1 生产技术的变化,1.3.4.2 百万工时停工率 停工时间 ( 交接班时间) /百万工作小时,1.3.4.3 百万工时事故率,1.3.4.4 损失时间 损失时间 /1000人,1.3.5 安全状况,与其他采矿国

5、家相比，澳大利亚的采矿安全管理已经达到了一个相当高的水平，但是，采矿工作在澳大利亚也曾经是最危险的职业之一。从1875年到2002年，在澳大利亚，一共发生了1900多起严重的矿山生产事故，导致1万多人伤残。特别值得一提的是从1996年到1997年的一年间，在新南威尔士州共有7起严重的矿山事故发生。也正是由于这几起事故引起的行业和社会震动，使得所有矿业公司都实行了潜在事故的报告制度，即鼓励工人和技术人员寻找事故隐患，对新引进的设备、新的生产工艺、新的工作地点、新的工作环境都要进行风险评估。所谓风险评估就是由一个集培训人员、管理人员、工程师和操作人员于一体的矿内组织，以寻找可能引发事故的因素为目的

6、，并针对这些潜在事故因素提出防范措施 。 由于矿工的死亡率很低，澳大利亚矿山管理部门不再以百万吨死亡率作为安全生产的评价指标，而是以因工伤而损失的工作时间的频率作为评价安全的指标。例如，2001年间，新南威尔士州煤矿因工伤而损失工作时间的频率为每百万工时33次 。,1.3.5.1 主要灾害与防治,瓦斯 澳大利亚深部煤矿煤层中的瓦斯含量较高，分布在2.817.8m3/t之间。许多煤矿都存在煤与瓦斯突出问题。澳大利亚高瓦斯矿井一般进行煤层瓦斯预抽放，目前广泛采用水平钻孔、斜交钻孔和地面垂直钻孔抽放煤层瓦斯。 火灾 澳大利亚灭火方法以氮气灭火为主。并且建立了专门的氮气灭火系统装置。 粉尘 煤矿生产过

7、程中产生的岩尘、煤尘还会导致矿工患尘肺病、煤肺病、矽肺病和煤矽肺病。新南威尔士州还成立了粉尘研究和防治委员会，制定了专门控制粉尘浓度的措施。,1.4 澳大利亚煤炭出口,澳大利亚是世界第4大煤炭出口国，硬煤是其最大的出口商品，拥有420亿吨硬煤经济可采储量。其煤炭出口自1986年以来一直居世界领先地位。此后的煤炭出口也一直保持着增长状态，近年来，澳大利亚硬煤产量曾一度达到创纪录的2.693亿吨，其中，2.006亿吨出口到36个国家，亚洲市场占总出口量的 80。目前日本在澳大利亚煤炭市场占47，韩国占12，中国台湾省占9。澳大利亚动力煤出口量总计为940 0万吨，炼焦煤出口量为1.066亿吨。 澳

8、大利亚煤炭由于其发热量高、低硫、低氮和低灰的特点，预计到2010年，澳大利亚煤炭出口将达到2.3亿吨。,2 火灾控制,矿井一旦发生火灾，不仅会烧毁大量的设备器材和煤炭资源，给生产带来损失，而且会产生大量有毒气体，弥漫井下，使大批矿工中毒死亡。在有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中，还可能引起瓦斯、煤尘爆炸事故，其危害更加严重。 控制措施主要有： 一是预防性灌浆，注阻化剂、惰性气体等。二是掌握自然发火预兆，及时进行发火预测预报，把自然发火消灭在“萌芽”阶段。三是对采掘生产过程中遗留下的各种发火隐患要及时处理，如加强“三道，维修，加强对废旧巷处理，及时充填煤巷碹，及时处理高温火点等。,2.1 开采系统、火

9、灾控制和爆炸,目的: 重视开采系统对火灾和爆炸扩散的影响. 熟悉控制火灾和爆炸的程序及步骤.,2.2 火灾控制,火源控制 发火控制,2.2.1 火源控制,电弧 快速电流断路器， 有效接地和电缆保护 静电弧 引入一种 (英国)皇家天文学会会员的材料 - Fire Resistant Anti Static 爆炸 核准爆炸物 禁止铝及其类似的合金 设备摩擦时的火花- 附加刹车, 抵抗火灾的液压机液体流动性, FRAS belts,抑制剂- 反致热物质. 反致热物质. 抵抗火灾区域. 空气压缩机和移动设备. 辅助工作,2.2.2 发火控制,为了防止煤与氧气的反应，可以在煤的表面涂上一层抑制剂。这种抑

10、制剂可以通过多种方式运行。 形成一种保护层使煤层隔绝并且阻止煤的温度升高。 形成导热的覆盖层来传递热量并且防止热量的积聚。 防止破坏性吸热分解而产生的热量增加。破坏一系列的放热化学反应,2.2.2.1 抑制剂- 反致热物质,Ca(OH)2 CaCO3 Ca(HCO3)2 NH4Cl Na2SiO3,2.2.2.2 反致热物质,CaCl2 褐煤蜡粉 NaH2PO4 NH4HB4O7 H3BO3,另外复矿火成岩在欧洲被广泛地用来覆盖裸露的煤层。,火灾主要的来源很可能是钻头或者是一个安装不正确的滚筒。 火灾在哪里能迅速的发展和在哪里产生强烈的热量，火灾防止手册是不可能告诉我们的，因此应该安装自动化监

11、控系统。 FRAS belts 将火灾风险减少到最小.,2.2.2.3 抵抗火灾区域,在他们点燃任何的易燃材料之前 ,限热装置能关闭这些热量超限制的设备。 增强对包括煤在内的易燃材料的管理可以避免摩擦起火。 在机器上安装灭火系统 。 潮湿的制动系统 。,2.2.2.4 空气压缩机和移动设备,去除多余的易燃材料将有利于使火灾危 险可能性减到最低。 使用一种恰当的设备能降低起火的可能 性，这种设备可以进行耐火性证明或证明不可能导致起火。 瓦斯监测系统可以除去起火的潜在性。 注意清扫撒落的煤炭。 去除粉尘。,2.2.2.5 辅助工作,2.3 矿井热气体控制,发现活跃的热空气 用水淹没法 通风技术 塞

12、住 封闭,2.3.1 发现活跃的热气体,在少、稀薄的热空气接近车道和被解放的煤堆 热气体可能很难被察觉和定位而且可能需要在煤层壁上凿钻孔来探测热煤。 揭露热煤的困难场所, 差的通风场所, CO 中毒场所和塌陷的场所 成功检测热气体的测点必须用不燃性的材料堵填防止更多空气进入 可供选择的方法可以通过适当的密封层如地质岩层来分组。,2.3.2 用水淹没法,依据矿井的环境，用水可能是有效的。 如果在一个适当的缝合线场所，淹没法能彻底的把空气从热气体测点排出。 充水密闭是一种利用充水使顶板岩层膨胀的有效的密闭形式,在通风技术方面，要选择合理的通风方式，正确设置控制风流的设施，采取均压防火措施，加强通风

13、防火管理等，以减少漏风，这对防止煤炭自然发火有重要作用。,2.3.3 通风技术,2.3.3.1 通风技术中的压力平衡,2.3.3.2 通风技术中的压力平衡,2.3.3.3 通风技术中的压力平衡,空气可以从一个被填充区域通过抽吸泵排出。 粘土 泥浆 砂泥浆 喷射的水泥砂浆 混泥土,2.3.4 堵漏,预防性密闭 初步密闭 紧急密闭,2.3.5 密闭,2.3.5.1 预防性密闭,准备好的位置 构造部分 原料送到地点,2.3.5.2 密闭准备,2.3.5.3 紧急情况下密闭,2.3.5.4 可能发生火灾地点及密闭地点,2.3.5.5 可能发生火灾地点及密闭地点,2.3.5.6 可能发生火灾地点及密闭地

14、点,2.3.5.7 可能发生火灾地点及密闭地点,2.3.5.8 可能发生火灾地点及密闭地点,2.4 火灾治理,泡沫灭火 氮气灭火,2.4.1 泡沫灭火,单独灭火或者和其它惰性气体一起灭火。 膨胀率低的泡沫材料 在火焰上面形成一个象毯子一样形状的泡沫层隔绝对火区氧气的供应。泡沫能膨胀到原来液体体积的10倍， 作为冷冻剂的液体效果很好。 一些泡沫在液体燃料表面形成水薄膜来创建一个阻碍易燃性蒸汽散发的蒸汽罩。 膨胀率高的泡沫材料能生成送往大火灾区的低密度水泡沫塞。 他们能预防需要立即密闭的无法控制的火灾。 通风被用来将水泡沫带出由水蒸气控制而且氧气浓度正在降低的火区。 泡沫能膨胀到原来液体体积的10

15、00倍。,2.4.2 氮气灭火技术,氮气灭火原理与作用 氮气来源 注氮操作,2.4.2.1 氮气灭火原理与作用,注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气，使其氧含量降到10%或3%以下，达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的，其作用有： （1）消除瓦斯爆炸的危险 （2）减少漏风的作用 （3）降温作用 （4）防止煤的自燃发热和自燃 （5）降低燃烧强度,在煤矿当采空区一旦出现火灾，危害最大的是导致其内混合气体的爆炸。由混合气体爆炸三角形知，混合气体中氧含量低于12%时就有减小爆炸的可能性。但是，混合气体爆炸的界限不仅取决于这种气体在空气中所占的百分比，还部份地决定于混合气体的温度和

16、气压。温度和气压的增高使这个界限扩大，反之缩小。如果混合气体被加热到300，氧含量为9%时就能发生爆炸。因而国内的研究表明，将氧气的临界含量控制在5%以下时几乎能防止任何爆炸，否则爆炸还有可能发生。而氧气的含量低于10%时混合气体的爆炸有显著的降低。正是从这一理论出发，向火区注入氮气后使其氧含量降低，而且只要氧含量低于10%时就能大大地减少爆炸的可能性。,（1）消除瓦斯爆炸的危险,采空区漏风是造成自然发火的主要原因之一。对于封闭或半封闭的采空区而言，从理论上讲，注入氮气后增加了其注入空间内混合气体的总量，能够减少封闭区内外之间的压力差，从而起到减少封闭区外部向内部漏风的作用。 如果巷道里的密闭

17、墙有裂缝或密闭强有裂缝，当密闭区内为负压时，空气可以通过墙缝或绕过密闭墙而进入密闭区。为了防止密闭漏风，可向密闭前后墙之间的空间连续不断地注入必要流量的氮气，使该空间形成正压，阻止新鲜空气进入密闭区内。,（2）减少漏风的作用,对于有内因火灾的采空区来说，其温度大于外界温度。当采用氮气灭火时，无论是采用液氮，还是氮气，其氮气的温度均低于火区的气体温度，加之氮气在注入火区后的流动范围大，对采空区来说都有显的降温作用。,（3）降温作用,（4）防止煤的自燃发热和自燃,煤炭自燃的三要素是：煤有自燃倾向性；有连续的供氧条件；热量易于积聚。煤矿生产工作面采空区氧化带内的漏入风量不足以带走煤氧化产生的热量，则

18、煤温就逐渐升高，这时煤处于自燃发热。当温度达到煤的临界温度以上，氧化急聚加快，大量产生热量，又使煤温迅速升高，达到煤的着火温度时便着火燃烧起来，即进入自燃状态。基于此煤氧复合学说，采取向工作面采空区氧化带内注入一定流量的氮气，降低该带内的氧气含量，达到破坏煤炭自燃的一个要素，使其氧含量降到煤自燃临界值以下，就达到了防止煤自燃的目的。,（5）降低燃烧强度,无论是外因火灾，还是内因火灾，当火灾已经发生，向火区内注入一定流量（大于漏风量）的氮气，使该区内的氧含量由21%逐渐降低到10%以下，熊熊大火就逐渐处于自熄。,2.4.2.2 氮气的来源,地面液态罐车 分离法 汽油（柴油）发动机尾气,（1） 液

19、氮罐车,Technical Data on Mineshield 液氮罐车： 吨 20，000公斤 或者 18000 m3 气体输出量： - 300 m3/min （巨大的蒸发器和高流量低温泵） 气体输出量： 50 m3/min 第二个泵,（2） 分离法,下列方法能生成少量的氮气： 分子筛分离法 薄膜分离法 0.5 m3 /秒,（3）分子筛分离法示意图,（4）GAG喷气发动机,技术资料： 惰性气体输出量1200-1500(m3/min) 气体温度 - 80 ( oC ) 消耗水量： 600 (l/min),气体化学成分： 氮气 + 水蒸气 79.5 - 84.5% 二氧化碳 13 - 16 %

20、 氧气 2 - 4 % 一氧化碳+氢 0.5 %,（5）汤姆林森锅炉,汤姆林森锅炉运行219.25小时产生394，650立方米废气。 氧气浓度从 19%降到 10.5% (平均),（6） 柴油机锅炉,柴油机锅炉上的技术资料 惰性气体输出量 30 m3/min 氧气 2 % 一氧化碳 百万分之二十 二氧化碳 13.5% 氮气 (平均) 84%,（7）地表操作,（8）井下操作,三、澳大利亚煤矿火灾救援,1、及时逃离火灾现场； 2、利用井下自救设施自救。 （1） 井下避难所 （2） 井下应急室,井下发生火灾时，会产生大量的有害气体和温度很高的气流或火焰，应立即通知附近的工作人员迅速撤除灾区，同时，根

21、据灾害预防和处理计划里规定的避灾安全路线，向火焰燃烧的相反方向撤退，最好利用平行巷道，迎着新鲜风流绕过火灾。两人以上要编组同行，互相帮助，由有经验的老工人带领。逃离灾区的过程中要注意通风情况，沿新鲜风流流向的逆方向撤退，在从火区撤出时，必须戴上自救器。,1 及时逃离火灾现场,逃离火灾现场,澳大利亚的矿井灾害的自救设施要先进于我们国家，主要是在地面建造一些用于矿井灾害发生时可以用来临时自救及等待救援的构筑物。这些构筑物多是用比较坚硬的金属制成，可以支撑一定高度的空间；同时，一个这样的构筑物在没有外界支援的情况下内部能源可以为12个员工提供24小时新鲜空气和其他生活所需物质。此外，这种构筑物设计较

22、为灵活，可以在井下任意移动。以下将要介绍两种澳大利亚常用的井下自救设施井下避难所和井下应急室。,2 利用井下自救设施自救,井下避难所的外貌 井下避难所的内部构造 井下员工避难演示,2.1 利用井下避难所自救,井下避难所的外貌,井下避难所的内部构造,井下员工避难演示,井下应急室的主要性能 井下应急室尺寸规格 井下应急室模型 井下应急室构件外表 Cowan井下生存构件示意图 井下应急室构件主室 应急室内的其他设施,2.2 利用井下应急室自救,井下应急室模型: 主要特征: 两个分隔的空间（主室和洗手间） 12个座位 支撑和加固顶板的模型选项 设计灵活，可开发不同的模型 井下移动方便 (滑动) 可以控制构件内的环境(温度, 二氧化碳 和氧气) 照明设备 室内存储容器 水箱 洗手间 卫生间,井下应急室构件外表,Cowan井下生存构件示意图,井下应急室构件主室,洗 手 间,惠普空气/氧气供应机,室内空气分配机,冰柜,