關于防治煤炭自然發火技術的思考

田傳超

關于防治煤炭自然發火技術的思考

田傳超

煤炭自然發火是導致煤礦發生災害的原因之一，也是影響煤礦生產和工作安全的重要因素。本文根據煤礦開采中的實際工作經驗，總結了煤炭自然發火的特點和危害，并從灌漿技術、惰性氣體防滅火技術、均壓防滅火技術、新型高分子材料防滅火技術等五方面，論述了防治煤炭自然發火的主要技術運用，希望對相關工作起到一定幫助作用。

所謂煤炭自然發火，主要指有自然傾向的煤層，在開采過程中與外界空氣相接觸，由于氧化作用將煤炭外表面的溫度提高，由此而引發明火和霧化現象，產生出大量有害氣體。因此，煤炭的氧化以及放熱是引發自然發火的重要原因，由于蓄熱條件的促使，在熱量積聚到一定程度時，最終導致煤炭發生自燃現象。

煤炭自然發火的特點及危害

在煤炭自然發火中，是一個或長或短的過程，而且存在一定預兆，只要工作人員細心觀察，便可以在煤炭發火早期實施相應的控制措施。但是在煤炭發火前期，由于火源位置較為隱蔽，自然發火現象往往出現在工作人員意想不到的位置，例如工作人員難以進入的采空區、煤柱位置等。因此，要想找到真正的發火源絕非易事。自然發火問題不能及時發現，可能導致煤礦中的火災持續數年甚至數十年，使得煤礦中的大量煤炭資源損毀，造成資源的嚴重浪費。在煤炭自然發火過程中，會產生CO、SO2等有毒氣體，這些有毒氣體可以隨著空氣流動進行擴散，如果擴散到施工區域，會對施工人員身體產生嚴重影響，嚴重時可以危及生命。據相關數據統計顯示，在煤炭礦井火災事故中，有95%以上的遇難人員是由于中毒引發的死亡。

煤炭自然發火的防治技術

煤炭自然發火防治技術的合理使用是煤礦預防火災發生的重點工作內容。首先，應對容易引發火災的井下環境進行有效預防，將煤炭自然發火問題有效避免。當火發生之后，需要采用科學的滅火方式對火情進行控制，避免大型火災事故的發生。

灌漿技術。在傳統煤礦自然發火預防技術中，灌漿技術是最為常見的一種技術措施，而且經過多年演變和發展，灌漿技術也得到了很大創新。灌漿技術主要有采前預灌、采后密封、隨采隨灌三種形式。根據灑漿，埋管等形式的不同，灌漿方法也會有所不同。灌漿技術的使用，在一定程度上降低了煤炭自然發火出現的頻率，自上世紀八十年代以來，灌漿技術得到了不斷改進，煤礦中的黃土制漿也轉化為電廠粉煤灰，將灌漿用土的利用率有效提升，為生態平衡提供了有效基礎。（董子文,吳憲,齊慶杰. 風障聯合壓實防治煤堆自燃技術工藝參數優化[J]. 中國安全生產科學技術,2016,03:15-20.）

惰性氣體防滅火技術。目前，惰性氣體因其本身的特殊性質在防火滅火工作中得到了重要應用，比較常見的有氮氣和液氮。在煤礦開采個過程中，存在煤層傾斜現象，這種現象被人們稱為急傾斜煤層P放工作面，而惰性氣體防滅火技術在該方面的應用成果比較明顯。一般來說，煤礦需要對頂煤層的工作面和急傾斜煤層P放工作面進行煤炭自然發火的預防和控制，常用的技術就是注氮防火技術。在該技術實施過程中，氮口的選擇是重要環節之一，直接關系到注氮防火是否成功。值得注意的是，如果煤礦內部溫度過高，要確保氧氣濃度不可以超過7%，否則很容易引發煤炭自然發火。在監測時，工作人員應注意將監測系統與其他系統結合在一起，將注氮防火技術的效果達到最佳。為了避免窒息現象的出現，對工作區的氧氣濃度要進行合理控制，在注氮技術實施時，要避免大量氮氣滲入到工作面之中，實現煤炭開采環境的有效保障。在很多煤礦中都存在漏風通道，而這種通道很容易造成惰性氣體的流失，降低火災整體預防效果。雖然說惰性氣體可以迅速對火災進行抑制，但當火災持續到一定規模之后，惰性氣體降溫滅火工作就會陷入困難，延長火勢時間再加上惰性氣體具有窒息性，很容易對人體造成傷害。因此，相關工作人員要注意惰性氣體防滅火技術的合理使用。

均壓防滅火技術。在防治煤炭自然發火中，均壓防滅火技術的效果也較為明顯，該技術方法主要是將漏風通道中的回風壓力進行有效平衡，以達到防滅火的目的。均壓防滅火技術在之前的使用中主要是對火災區域進行有效密封，實現火源的有效孤立，在火源熄滅之后，在開展其他區域的滅火工作。后來，該技術得到了不斷發展和創新，人們開始在防治煤炭自然發火中應用均壓防滅火技術。在新形勢下，該技術實現了其他技術的結合應用，出現了跟蹤氣體聯合技術，這在一定程度上提升了均壓防滅火技術的作用效果。

新型高分子材料技術。在目前煤炭自然發火的預防工作中，新型高分子材料技術也得到了廣泛應用，該技術主要包括了聚丙烯酸鈉材料和聚丙烯酰胺材料。之后，在經過特殊加工技術的處理，制造出了采礦專用的高效防滅火劑。另外，發泡樹脂也是新型材料中重要的組成部分，例如，羅克休、馬麗散等物質具有良好的封堵功能，可以有效避免煤炭自然發火中產生的有毒氣體出現擴散，從而危及工作人員的身體健康。其次，新型高分子材料具有良好的膨脹性和滲透性，可以滲透到很細小的裂縫中，以提高煤層接觸面的粘度，讓煤礦中的抗氧化性和阻燃作用有所提高，還可以在日常工作中承受住更高溫度作用，如果出現發泡現象，工作人員需要對各個裂縫進行有效封堵，從而保證火災區域與其他區域向隔離。（馮山,程根銀,汪恒. 基于侏羅紀煤低溫氧化特性自然發火技術分析研究[J]. 華北科技學院學報,2016,01:33-38.）

阻化劑防滅火。阻化劑防滅火技術的研究開始于上個世紀60年代。目前，常見的阻化劑主要包括一些無機鹽類，這些無機鹽具有非常高的吸水性。將這些無機鹽附著在煤炭表面上，他們將會與空氣中的水分相結合，在煤炭表面形成氧接觸面，實現阻化效果的提升。

綜上所述，由于煤炭發火現象的存在，容易讓煤礦工作人員的生命安全受到威脅。防治煤炭自然發火的關鍵在于預防措施開展的及時性和治理措施的綜合性，在此基礎上，滿足煤礦自然發火現象的預防要求。在未來煤礦開采中，工作人員需要盡可能減少煤礦漏風現象，通過隔離墻的修建，為煤礦開采提供安全保障。

（作者單位：淮北礦業集團渦北煤礦通防區）