火源（共7篇）（共7篇）
1.火源 篇一
排查隐患 管好野外火源
2月3日一大早，水东乡林业站全体人员下村到各个重点林区进行巡查，排查火灾隐患，严禁带火种进山，坚决管住管好野外火源，并及时向森林防火值班室报告巡逻情况。乡长罗世荣安排：“在禁火期间，我乡村组干和管护员，每天早上6点就上山巡逻，一旦发现火情，就及时扑救，确保不发生火灾。”乡村两级森林防火值班室要严格执行24小时值班制度。
据了解，近段时间，天气回暖，气温上升，加上农耕时节来临，林内可燃物大量堆积，火灾隐患不容忽视。从2月1日起，在全乡内发布了为期2个月的禁火令，严禁一切火种带入林区。水东乡根据要求，并结合实际情况，积极行动起来，部署森林防火工作，并实行每日一报，以切实加强森防管理，森林防火每日一报的具体内容包括：各有林村每日上山巡查的人员数量、对山火隐患的排查与排除情况、采取的防火措施以及对山火事故的处理等。同时，在森林防火禁火令期间，全乡各包村干部取消双休，利用广播、发放宣传单等形式深入各村宣传，让森林防火工作的法律法规及有关森林防火知识深入民心，做到家喻户晓，提高村民防火和严禁野外用火的意识，督促护林员做好所辖范围内山林的巡查工作。各有林村的森林防火应急分队要提高警惕，高度戒备，一旦接到火情报告，能立即出动，及时扑灭火灾。
村组凡被通报批评2次的，村干要向乡政府深刻检讨，通报批评3次以上的，将免去村组干职务。
二0一0年二月五日
2.火源 篇二
在城市化发展进程中,大空间建筑的出现给我们的生活带来便利,但是大空间建筑中严峻的火灾形势也给人们带来了严重的危害。火源定位是火灾探测和火灾扑救的重要中间环节,火源定位的精度和实时性直接影响到火灾及时有效的扑救。因此在火灾发生初期及时有效地确定火源位置并灭火具有很强的实用性和研究价值。
火源定位可分为四个步骤,如图1 所示。
摄像机标定是其关键环节。标定结果的精度和算法的鲁棒性直接影响到后面获得火源三维空间位置的准确性。通过对标定技术进行研究、仿真、分析确定自标定方法[1]适用于大空间建筑火源定位摄像机标定情况。
文献[2]中用SIFT算法对火焰图像进行特征点提取和匹配,虽然SIFT算法对火焰图像的尺度变换和抗噪声性较好,但SIFT算法的时间复杂度较高会影响到后面定位灭火的实时性,并且局部匹配可能会丢失火焰图像中的一些重要信息。文献[3]中使用基于双目视觉的摄像机标定方法,该方法可对畸变因子进行校正,但在大空间火源定位中运动参数未知,高温危险环境下无法使用标定快,不具有适用性。文献[4]中用遗传算法对摄像机标定结果进行优化。该方法可以提高摄像机自标定结果的精度,并排除噪声点造成的极点不稳定情况。但未对局部最优解作相关。未能对选择、交叉、变异算子做合理设计。使得标定结果的鲁棒性欠佳。文献[5]综述了遗传算法的改进方法及适用性。
本文在文献[2 - 5]的基础上,用多幅不同燃料的火焰图像作为研究对象,从提高火源定位精度的角度出发,提出一种基于SURF的改进遗传算法求解框架。根据火焰图像亮度信息用SURF算法进行特征点提取和匹配,得到较好的匹配点对,摄像机标定用自标定方法,用遗传算法对标定结果进行优化解决其精度不高问题,设计适用于大空间火源摄像机参数优化问题的选择、交叉、变异算子。实验结果表明,该算法能有效提高大空间建筑火源定位的精度,满足大空间建筑火源定位要求,能更好地应用在大空间建筑火源定位中。
1 图像配准与摄像机自标定
1. 1 图像配准
特征点提取和匹配是后面摄像机标定以及三维信息恢复的保证。针对火源摄像机标定实时性差的问题,SURF[6,7]算法在准确性、重复性和鲁棒性上均优于其他同类算法,在计算速度上有明显优势,因此采用文献[8]中所提的SURF算法进行火源特征点提取和匹配。
1. 2 摄像机自标定
基础矩阵表示相同场景不同视角图像间的一种摄影几何关系。表示为:
式中m和m'分别为两幅图像上的匹配点对,F为基础矩阵。
kruppa方程为:
通过多对匹配点求出F解出式( 2) 中的C( K中的元素) 即为所要求的值。
在完成特征点提取匹配以及得到标定结果后利用三角形定位原理[9]来计算火焰三维深度信息。
2 大空间建筑火源定位
2. 1 火源图像特征识别与匹配
在大空间建筑火灾发生时,视频帧中的火焰边界不断变化,因此主要利用火源的高亮度特征来进行特征识别,保证及时有效性,对于火源图像的灰度值求取二阶导,得到亮度变化率的变化率,利用改进的SURF算法进行特征点提取。实验研究发现,在火源特征点提取中,由于许多特征点所含信息量较少,导致匹配计算量增加,为了解决这个问题,本文在火源图像配准中引入火源特征点的熵值,通过计算火源特征点熵值来检测其信息量,去掉信息量过低的特征点,提高算法效率,同时设定特征点距离阈值,删除排列密集的特征点,提高算法的准确度。
改进算法具体步骤如下:
Step1设两幅图像上离散像素点分别为I1( x1,y1) 、I2( x2,y2) ,构造Hessian矩阵行列式近似值图像,找出图像上亮度变化像素点;
Step2 用不同尺度的高斯模板构造尺度空间,处理hessian矩阵找其最大值或最小值做初步特征点。选取特征点主方向,构造surf描述算子;
Step3 设提取的特征点集合为M,计算M集合中所有元素的熵值H,计算所有熵值的均值作为阈值Hm,设距离阈值为L,选取所有大于Hm和L的特征点;
Step4 匹配得到匹配点对m和m' 。
2. 2 大空间火源定位中摄像机标定及深度信息计算
为了获取大空间火源位置,利用匹配点对m和m' ,以及式( 1)和式( 2) 求出标定结果,进而求出三维深度信息。针对标定结果精度不高问题,遗传算法[10,11]提供了一种效率高且鲁棒性强的方法。因此设计一种适用于大空间建筑火源摄像机标定的遗传算法。
改进算法具体步骤如下:
Step1 生成初始种群N。编码方式选择实数编码。
参数设置: NP = 100,pc = 0. 7,pm = 0. 01,length = 5,NG = 100。X = ( x1,x2,…,xm) ,xi∈R,i =1,2,…,m( m为个体数目) ,xi为摄像机内参数的五个值fn、fv、u0、v0、s。
Step2适应度函数。令式( 2) 中三个等式依次为f1,f2,f3转化为优化代价函数并作为适应度函数:
通过使优化代价函数最小( 或接近于0) 来求得各参数其中m个个体的适应度值为fm。
Step3改进选择算子。选用精英保留策略和轮盘赌选择相结合。先精英保留,适应度值fm按从大到小排序,选择种群中fmax直接复制到下一代,再轮盘赌选择,下一代的( N - 1) 个个体根据上一代N个个体的适应度以概率选择方法进行选择。
Step4 改进交叉算子。选择启发式交叉算子。设两个父体为: f1= ( f11,f21,…fn1) = ( f12,f22,…fn2) ,以0. 5 概率交换交换f1,f2中适应度大的部分形成后代F1= ( f11,f21,…fi1,f2i+ 1,…,fn2) ,F2= ( f12,f22,…f12,f1i+ 1,…,fn1) ,Fk= ( F1k,…,Fik,…,Fnk) ,k = 1,2,其中,Fik是从集合{ Fi1,Fi2} 中随机选取的一个数值。该算子可以增加更优摄像机参数的多样性。
Step5 改进变异算子设计。选择自适应变异算子。缩小适应度较大的个体的变异范围。避免收敛至局部最优,增大适应度较小的个体的变异范围和变异概率,保证群体中个体的多样性。
Step6 设当前运行代数为R,最大运行代数为Rmax。当R满足Rmax时遗传算法结束,输出最优标定结果。
Step7 获得匹配和标定结果,利用大空间三角形定位原理计算出三维深度信息。
3 思想流程和核心代码实现
具体思想及流程如图2 所示。
( 1) 监控系统发现火灾后,摄像机拍摄火灾视频,截取视频中两幅火焰图像; ( 2) 用SURF算法提取火焰特征点引入火焰熵值减少劣特征点并匹配; ( 3) 完成摄像机标定; ( 4) 用改进遗传算法优化得到最优的标定结果; ( 5) 利用三维重构理论中的三角形定位原理完成火源定位计算出火源的三维深度信息。
火焰匹配中核心代码实现
用Hessian矩阵检测特征点部分加入熵值计算,提高匹配率,减少匹配时间。
标定中核心代码实现
用自标定方法得到标定结果,改进遗传算法中选择、变异、交叉算子,得到精度高的标定结果。
4 实验结果及分析
为了验证算法的有效性,在Windows XP( 内存为4 GB,CPU为3. 10 GHz,显存为256 MB) 的平台下使用Visual C + + 6. 0 及Opencv及Matlab等开发工具进行实验。用三组火源图片做实验,用20 组匹配点对运行本算法100 次,图像大小均为640 ×480 像素。
在应用实例中,选取三幅测试图片进行实验,图片是在长30 m,宽30 m,高7 m的空间中拍摄选取。
匹配结果如图3 - 图5 所示。
图3 - 图5 的X轴和Y轴分别表示计算特征描述符时将X轴和Y轴特征点邻域进行投影的方向数,从图3 - 图5 可以看出基于火源熵值的SURF算法对拍摄的火焰图片匹配结果较好。
在本测试中( 如表1 所示) ,可以看出改进SURF算法匹配率均达到80% 以上,提高了匹配精度同时减小了匹配时间。为后面标定做好了充分准备,延时问题得以解决。
fn、fv、u0、v0、s的边界范围为[0,1000]、[0,1000]、[0,500]、[0,500]、[- 1,1]从表2 和表3 可以看出,通过对比可以看出本文算法标定结果精度高于其他标定方法,且误差最小,更接近摄像机参数。实验结果表明大空间建筑火源中摄像机标定的改进遗传算法有效提高了摄像机标定的精度。
为了验证算法在大空间建筑火源三维深度信息获取应用中的有效性,与文献[12]在基本条件相同、算法不同条件下实验对比。基线长度为100 mm焦距为388 mm图像像素大小为640 × 480。
从表4 可以看出,本文提出的新标定方法应用在大空间建筑火源定位中提高了大空间火源三维信息恢复的准确度,提高了建筑火源定位中的精度。
5 结语
本文提出一种基于SURF的改进遗传算法框架应用在大空间建筑火源定位中,设计了基于火焰特征点熵值的SURF算法获得好的匹配点对,并完成标定。利用改进遗传算法对摄像机标定结果进行优化,得到最优参数,计算出火源三维深度信息,解决了定位中实时性差和精度不高的问题。仿真结果证明,本文提出的方法对大空间建筑火源三维信息恢复有很好的效果,有一定的实际应用价值。
参考文献
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3.在导火索和火源之间，隔一层水 篇三
假设模型：改革失误是火源，落后体制是导火索，社会矛盾是火药桶。如果再叠加经济增速这个变量，情况会怎么样？恐怕是雪上加霜—当前，中国经济下行，各级政府财政收入压力大，一些地方政府债台高筑。别忘了，社保体制改革不仅要调结构，还要增加财政投入改善民生，还要补窟窿（比如养老金）。
但是，经济下行意味着大家都要过冬。谁帮谁找粮食、找被子？比如政府把慈善资源作为税收的一大来源，早已是公开的秘密。
2016年3月，国务院总理李克强在答记者问时，承认个别地方暂时存在养老金发放困难，但同时又说：“我们还有全国社会保障基金储备1.6万亿元没有动用，同时还能够划拨国有资产来充实养老基金。所以可以肯定地说，老有所养不会也绝不能是一句空话。”
总理的保证提振了大众信心，期待中国早日建成适应全面深化改革的社会保障制度，并确保社保资金被用于保护弱势群体、维护社会公平等方面，使鳏寡孤独废疾者皆有所养，甚至能帮助失败者重获成功。
好的社保体制，是导火索和火源之间，相隔的一层水。
《郑功成：单靠增量变革已过时，现在必须有魄力调整利益格局》
4.火源 篇四
活动目标：
1、让幼儿掌握最基本的防火、灭火知识和技能，初步形成消防意识。
2、学会简单地自我保护方法，懂得生命的珍贵。
活动准备：
儒灵童教材
活动过程：
一、活动导入
1、带领幼儿随着儒灵童歌曲做律动。
2、带领幼儿向孔夫子行三鞠躬礼仪。
二、新授课程
1、“听”故事提问导入：如果家里着火了你会怎么办?
2、安静听《儒灵童》故事，情境导入。
教师提问：宝宝家为什么会着火了?
故事总结：由于小猫对火苗的好奇，使整个房子都着火了，差点害了自己和宝宝。小朋友们在日常生活中千万不能玩火，如果发现着火了，不要慌，告诉大人或拨打火警电话119，然后用湿毛巾捂住口鼻，快速地离开火灾现场到安全的地方去。
3、“看”动画提问导入：小朋友，你遇到过火灾吗?
4、认真看《儒灵童》动画，启发思考，教师提出如下问题：
(1)小朋友们知道遇到火灾需要拨打什么电话?号码是多少?
(2)儒灵童教会小鸟是怎样救同伴的?
(3)小朋友当你遇到火灾时，你会怎样做?
5、幼儿有疑问可再次观看动画，老师根据本班级幼儿共性特征及个体差异，对动画进行暂停或播放，结合剧情节点，在幼儿已有经验上进行选择性互动提问教学。
教师总结：小朋友们在发生火灾时，要赶紧离开现场找成人呼救，然后拨打火警电话119，要记住讲清楚正确地址、这样可以让消防员们迅速赶来灭火。当遇到大火时先用湿毛巾捂住口鼻，减少烟雾中有害气体对人的侵害。要蹲下身体向外走，不要慌张，逃离火场，要沿着墙走，寻找安全出口。
三、图谱演示，判断对错教师出示两张图片让幼儿判断对错。
教师看图总结：小朋友不管在什么地方都不能玩火，像图片上的.小朋友这样玩烧纸，是非常危险的;一旦发生火灾，我们也要记得拨打火警电话119，告诉对方正确详细的火灾地址。
四、游戏互动，巩固主题名称：着火了规则：教师可找一名小朋友扮演小火苗，小朋友们要躲避小火苗，如果被小火苗追上的话，那被碰到的小朋友身上就会“着火”。这个时候着火了的小朋友也要帮着小火苗去追赶其他没有着火的小朋友。给坚持时间最长没有小火苗烧掉的小朋友奖励。借此来影射火灾的可怕，告诉孩子不要玩火。
五、活动延伸，主题内化
(1)带领儿童唱读《儒灵童》儿歌。
(2)在日常生活中，让幼儿认识常见的易燃品。
5.火源 篇五
加油加气站是一个储存有可燃气体和汽柴油危险物质的易产生火灾和爆炸高危场所。火灾发生的三个条件中点火源是最难控制和管理的一个主要因素。对点火源的辨识和预防显得格外重要。
火源种类：明火（吸烟，生产和生活用火），静电火花，电气火花，金属撞击火花，雷电火花
一.明火：主要有吸烟，生产作业和生活用火。
预防措施：1.场站内禁止所有吸烟行为
2.禁止在不符合动火作业条件下和无动火许可的 情况下进行动火作业。
3.禁止撕扯乱拉电线和使用产生明火的电器及大
功率电器。
二.静电：主要有运输车辆携带静电，员工服装摩擦静电，塑料
制品静电，仪器和设备静电。
预防措施：1.运输车辆进行装卸作业需要静电接地措施。
2.员工要按规定穿着防静电服装。
3.禁止场站内打电话行为。
4.禁止向塑料容器内加装汽油。
5.做好场站设备的导静电接地措施。
三.电气火花：主要有线路有破损，线路有短路，线路接头有松动。
预防措施：1.定期检查线路
2.定期检查接头固定情况 四．金属撞击火花:主要有维修作业等
预防措施：1.禁止场站内敲击撞击维修作业 五.雷电
预防措施: 1.做好场站防雷电检测
6.火源 篇六
关键词：餐厅,火灾,火源,人员疏散,数值模拟
餐厅作为人员密集场所,人员流动性大,一些大型餐厅为了营造好的就餐氛围,大量采用可燃装修材料,且餐厅内部火源较多,如大功率照明灯具、厨房的电器设备以及灶台等,一旦发生火灾,容易造成人员伤亡事故。因此,有必要开展有效的安全评估。笔者主要研究餐厅不同区域火灾发展过程和餐厅人员的安全疏散设计,得出安全性评价结论并提出改进建议。
1 模型对象
研究对象为某大学城商业中心的大型餐厅(见图1)。该餐厅的建筑面积约为620m2,有一中庭。安全出口为最右侧的两扇并排紧靠的门,宽度皆为1.8 m。该餐厅在中庭顶部设有排烟系统,排烟量最大为3 m3/s。笔者设计不同的火灾位置来验证现有消防措施能否满足的人员的安全疏散要求。
2 数值模拟
2.1 火灾参数
餐厅内可能存在的可燃危险品包括餐桌、座椅等,依据《建筑内部装修设计防火规范》,其火灾增长系数可以通过式(1)、式(2)进行计算。其中,火灾增长系数的计算,综合考虑了建筑内可燃物(αf)、墙面内装饰材料的燃烧性能(αm)的作用。
式中:ql为建筑物可移动火灾荷载密度,MJ/m2。参照国内外现有的火灾荷载统计数据,并考虑1.5倍的安全系数,餐厅的可移动火灾荷载密度为ql=360 MJ/m2。
αm由墙面内装饰材料的可燃等级来确定,根据αm与装饰材料燃烧性能的关系,可确定不同场所的αm值,如表1所示。
根据式(1)、式(2)可以求得,餐厅火灾发生时的火灾增长系数α=0.050kW/s2。
餐厅发生火灾后,其火灾热释放速率发展规律可用t2火表示。在自动喷水灭火系统失效的情况下,考虑到消防队员在接警后5 min到达火场,当火势受到灭火系统或消防队员有效控制后,火灾热释放速率将在一段时间内维持在一个最大值。因此,餐厅内最大火灾热释放速率为Q=αt2,计算结果为4.5 MW。火灾发生后40s,排烟风机开启,并于60s时达到最大排烟功率。
2.2 火灾场景设置
采用FDS软件进行火灾模拟计算,模拟时间为900s。模拟计算的初始条件:(1)餐厅室内温度设为20 ℃;(2)无外部风,通风气流与烟气均视为理想气体;(3)火灾时各安全出口打开,并在排烟时保持开启状态,作为进风口。考虑到模拟的全面性和可靠性,此次模拟设定5种不同位置火源的火灾场景,如图2所示。
模拟重点监测能见度和烟气温度,在火源附近布置x、y、z三个方向的切片,监测面上的温度和能见度的变化。同时,在疏散的重点区域安全出口附近布置监测点,监测离地板高度2m处温度和能见度的变化。图3为不同火灾场景监测点的温度与能见度数据的拟合曲线。
2.3 结果分析
火灾场景1~火灾场景3,火源位置处于餐厅各个远角落处,可以看出整个模拟过程烟气都能很好地由排烟风机排出。由温度和能见度的分布云图可知,在火灾发生900s内,餐厅基本安全,环境没有超过人体耐受范围,人员能够安全疏散。
火灾场景4在300s左右时,餐厅内部(h=2m)有部分区域温度高于人体耐受值60 ℃,少数区域能见度不足10m。值得注意的是火源位置比较靠近安全出口,使得火源附近有部分区域温度高于60 ℃,人员在发生火灾疏散时容易发生恐慌,可能在此处导致拥挤,很有可能造成程度不等的人员伤亡事故。
火灾场景5在300s左右时,餐厅最里面即疏散距离最远处及餐厅出入口有大部分区域温度超过60 ℃,对该餐厅的人员疏散造成很大困难,可能造成人员伤亡。由表2可知,火灾场景5的危险来临时间最早,260s时2m安全高度处的温度就超过了60 ℃,是5种火灾场景中最危险的情况。
每种火灾场景其位于安全出口处的监测点,温度的拟合曲线几乎都在700s左右达到峰值,此后温度有下降的趋势;而能见度也是在700s左右达到最低值,随后,拟合曲线有上升趋势。因此,最危险的时间基本在900s以内。
综上所述,对于火灾场景1~ 火灾场景3,火源位置都在墙角,属于角型火羽流;而场景4和场景5属于轴对称型火羽流,其产烟量远远大于角型烟羽流的产烟量,此工况下的机械排烟的排烟量无法满足火灾场景4和场景5的安全要求。模拟结果见表2。
3 安全疏散
通过比较可用疏散时间TASET和必需疏散时间TRSET,可以判定人员在建筑物内能否安全疏散,并为建筑疏散设施设计提供依据。安全疏散的判定标准为:可用疏散时间TASET应不小于必需疏散时间TRSET,即TASET≥TRSET。
疏散时间TRSET可按《SFPE消防工程手册》给出的公式得出,见式(3)。
式中:TA为报警时间,s;TR人员响应时间,s;TM为人员行走出安全出口的时间s。
保守地将报警时间TA和人员响应时间TR都设定为60s。
笔者采用日本避难安全检证法提供的经验公式进行计算,见式(4)~ 式(6)。人员行走时间TM由步行时间(从最远疏散点至安全出口步行所需时间)和出口通过排队时间(计算区域人员全部从出口通过所需的时间)构成,即:
式中:T1为步行时间,s;T2为出口通过时间,s;L为步行的最大距离,m;v为步行速度,m/s;p为人员密度,人/m2;A为火灾区域建筑面积,m2;N为出口有效流出系数,人/(m·s);B为出口有效宽度,m。
人员疏散速度见表3所示。
《SFPE消防工程手册》提出了有效宽度折减值,大门的折减值为15cm,该餐厅在最右侧设有2扇紧靠的门,因此安全出口有效宽度为3.3m。
根据现场测量,建筑内人员距疏散出口最远处为42m,出口有效宽度为3.3m,通行系数为1.2 人/(m·s),人员步行速度设为保守值1m/s。将餐厅人员的最大密度设置为0.6 人/m2。 根据式(2)得出必需疏散时间TRSET=256s,考虑1.5倍安全系数,TRSET=384s。
由表2 可知,对于场景1~ 场景3,可用疏散时间TASET(900s)远远大于必需疏散时间TRSET;对于火灾场景4和场景5,可用疏散时间TASET小于必需疏散时间TRSET,餐厅现有消防措施(仅有排烟系统)不能满足安全疏散要求。
4 结论
(1)同样的火灾功率,不同的火源位置的火灾场景有很大不同,轴对称型烟羽流比角型烟羽流的产烟量大很多,导致环境的温度更高,危险来临更快,不利于人员安全疏散。
(2)机械排烟系统对火灾蔓延控制的十分重要,建议该餐厅加大排烟能力。
(3)建议增设一处安全出口,避免当发生类似场景4和场景5导致一个安全出口失效时,造成疏散困难。
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7.火源 篇七
煤的自燃条件是具有自燃倾向性的煤接触氧气, 氧化产生的热量积聚导致温度上升, 持续足够时间, 达到着火温度发生自燃[1,2,3,4]。
1) 不同煤岩成分的煤自燃机理存在差异, 只要有持续足够的时间, 具有不同自燃倾向性的破碎煤都会自燃。比如矸石不易自燃, 但其中FeS2也会氧化升温且着火点低, 导致矸石山发生自燃。
2) 漏风供氧过程中只要当氧化产生的热量不易被漏风流带走时, 才能发生自燃。在采煤工作面采空区散热带内氧气浓度较高, 若漏风风速大且风流能够带走氧化产生的热量, 工作面正常推进时, 散热带内的煤不易发生自燃。若氧化带内的氧气浓度能够保证氧化产生足够热量, 且漏风风流不能有效带走这些热量, 发生自燃的可能性则较高。
3) 煤氧化升温至自燃着火, 有一个渐进的过程。低温缓慢氧化阶段, 持续时间较长, 温度上升速度慢, 当温度上升到一定程度, 会进入加速氧化和剧烈氧化升温阶段, 直到温度超过着火点。在这个过程中, 会产生一系列的煤自燃标志气体, 如CO、C2H4和C2H2等。受漏风条件改变和防灭火措施作用等外部因素影响, 升温过程会出现一定的温度波动, 而通过气体监测能够分析温度变化趋势。
2 煤矿井下火源探测
煤自燃是受多因素共同作用的过程, 过去对采空区内局部高温区域隐蔽火源探测的认识, 认为采空区煤自燃防治难的原因是在采空区内的高温点难以准确探测, 这种观点存在明显的误区:
1) 采空区内并非只在局部地点出现严重的煤自燃现象。采空区内的破碎浮煤, 受破碎程度影响接触氧气的表面积不同, 采空区内微观环境漏风风速时有变化, 从而导致遗煤的氧化程度存在差异, 但整体情况趋同, 长时间氧化后出现自燃, 并不是某一局部地点浮煤自燃, 而是大范围内煤氧化升温, 所以在治理井下自燃的过程中, 可能多个区域同时出现高温点且不断变化。
2) 采用自燃标志气体分析方法能够判断采空区自燃情况。当工作面发现CO等自燃标志气体异常的时候, 不同自燃特性的煤体, 可能已经进入加速氧化或剧烈氧化阶段。CO等自燃标志气体相对浓度及其变化情况, 一方面能反映出其温度变化情况和自燃发展趋势, 另一方面也能反映出氧化升温的煤的数量及其变化情况。目前, 采空区气体预测预报主要采用预埋束管取样, 或者人工巡检、取样分析等方式开展。
3) 采空区发生严重煤自燃火灾后会快速蔓延。当煤体自燃形成明火之后, 由于火风压作用, 火区范围会沿进风流方向明显扩大, 并有可能引燃或引爆采空区瓦斯, 导致着火区域进一步扩大, 此时只能迅速封闭工作面。在这一过程中, 根据工作面回风流CO和CO2浓度的持续变化, 可以分析火灾事故发展变化情况。
4) 井下煤层自燃重在预防[5]。目前国内大型现代化矿井, 都在矿井建设期间, 根据所开采的煤层自燃特性、煤层赋存情况、矿井和工作面规模、通风参数等, 按照标准和规范, 设计建设以注氮和注浆为主, 能够满足煤自燃防治需要的防灭火系统, 采用综合防治技术进行井下煤层自燃防治。
5) 采空区发生煤自燃的治理难度极大[6]。煤层自燃一般是由于工作面未能正常推进, 采空区内浮煤长时间氧化升温而造成的。当监测到回风流CO浓度异常时, 最好的防火方案是在工作面恢复快速推进的情况下, 视现场条件, 采取有针对性的防灭火技术措施。井下采空区, 特别是综放工作面采空区, 空间范围较大, 即使是在明确位置的高温点, 受顶板垮落的影响, 钻孔注浆等防灭火措施也难以实施。在难以确定高温点位置的情况下发生严重煤自燃事故时, 为确保安全, 一般采用先封闭工作面再进行注氮的方法进行防治。
6) 对采空区隐蔽火源探测的认识存在误区。采空区内不会出现只存在局部范围内的自燃高温, 因此温度异常探测也难以实施。采用热电偶或者光栅式光纤等测温工具, 只能沿采空区内煤层底板预埋, 且只能测到1个测点或1条线上多个测点附近的温度及其变化情况, 而信号传输电缆可能因顶板垮落被砸断。采空区顶板垮落后形成多孔介质场, 无线信号难以传输, 且传感器受电池寿命和成本限制, 不可能大量预埋。即使技术和成本有显著突破, 也和地面测氡探测井下采空区高温区域一样, 只能探测1个平面上的多个测点的温度, 而地面测氡方法也只能探测封闭火区内高温分布的大致情况[7,8]。
在现有气体分析方法和综合防灭火技术日趋成熟的形势下, 建立完善的矿井防灭火系统, 采用预防为主的方法能够有效防治采空区煤自燃灾害, 而在采空区测温存在技术局限和经济性限制的情况下, 没有必要过高估计采空区高温火源探测的必要性和应用价值。
3目前煤矿井下自燃事故显著减少原因分析
随着煤矿开采、通风和运输等装备技术水平的不断提高, 综采放顶煤和一次采全高采煤工艺不断推广, 因为层间漏风而经常导致采空区和巷道顶煤自燃的分层开采工艺被逐步淘汰。矿井巷道系统简化、新型主要通风机大量使用, 实现了低负压、大风量通风, 漏风率减小。综掘机掘进工艺和锚网梁索支护工艺大量应用, 煤层巷道更加平直、断面增大, 不易形成巷道高冒, 自燃情况显著减少。受益于支护、采煤和运输设备能力提高, 小的地质构造对工作面正常推进的影响降低。此外, 防灭火新技术、新工艺、新装备和新材料的研究和推广应用, 注氮、注浆系统在矿井建设时同步设计建设投入使用, 特别在矿井设计过程中即根据煤层自燃防治需要确定采区和工作面参数, 极大满足了矿井煤层自燃防治的需要, 井下煤自燃情况显著减少[9]。
4 自燃防治方面需要进一步研究的问题
1) 资源整合矿井的小煤窑或老空区煤自燃治理。
应查清小煤窑或老空区的采空区、巷道、煤柱、老火区和密闭位置等的分布情况。以地面测氡探测老火区、加强井下密闭堵漏风为主, 根据老火区对现有生产区域的影响情况, 制订以注氮注浆为主的合理技术方案进行综合治理。
2) 近距离、浅埋深煤层群开采煤自燃防治。
近距离煤层群开采层间漏风严重, 与分层开采煤自燃规律比较类似。浅埋深煤层地面漏风严重, 通风受自然风压影响较大;浅埋深、近距离煤层群可能存在靠近地表的煤层露头、上部采空区和老窑火区, 上部煤层开采后进入下部煤层开采时, 上部采空区可能出现大面积的自燃区域, 由于存在浮煤的采空区范围大, 治理难度极大, 对这一类的火区治理需要实施防灭火工程进行持续治理, 以地面测氡探测井下高温区域, 结合地面实施注氮、注浆工程为主。
3) 深部开采、灾害耦合情况下的煤自燃防治。
在深部开采的条件下, 巷道维护极其困难;通风困难, 高地温、冲击地压、高瓦斯突出、突水等灾害耦合, 对工作面快速推进影响较大, 防灭火系统管路设计和铺设存在困难, 有必要开展高温条件下煤层自燃特性和深部开采自燃防治专项研究。
4) 超厚煤层、急倾斜煤层分层放顶煤自燃防治。
新建矿井产能扩张速度较快, 超厚煤层、急倾斜煤层分层放顶煤、分段放顶煤, 地面塌陷导致漏风, 矿区水源稀缺、气候严寒, 注浆防灭火技术应用受限, 应以地面堵漏风、井下层间漏风防治、煤巷高冒自燃治理为主。
5) 资源枯竭矿井残采期煤柱回收和孤岛工作面煤自燃防治。
目前国内部分矿井已开采数十年甚至上百年, 资源逐渐枯竭, 部分矿井进入残采期, 煤柱回收和孤岛工作面煤自燃防治及防火方案应主要以均压通风为主[10,11]。由于煤体卸压后瓦斯涌出量会相对降低, 在保证工作面瓦斯不超限、工作面风流温度能够满足生产要求的情况下, 尽可能降低风量和负压, 提高回采率, 加快工作面推进速度, 防止工作面和周边采空区内发生严重煤自燃灾害。
6) 新材料、新工艺和新装备的研究和推广应用。
近年来凝胶材料灌注, 注氮和注浆防灭火等材料、工艺和装备的研究推广和应用趋于成熟, 结合矿井、煤层和工作面实际条件, 应促进新材料、新工艺和新装备应用于综合防灭火技术, 保证矿井安全生产。
摘要：煤矿井下采空区浮煤氧化升温导致煤炭自燃是一个动态发展的过程, 煤炭自燃时自燃地点及其附近区域浮煤都会发生剧烈氧化, 其范围难以确定。通过对煤自燃特性的分析, 探讨了煤矿井下火源探测的技术方法, 并对目前矿井煤自燃事故发展的现状及其原因进行了分析, 最后对煤自燃防治方面需要进一步研究的问题提出了建议。
关键词：自燃防治,高温探测,气体分析,发展方向
参考文献
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