防滅火技術在煤礦中的應用研究

徐陽

摘要：防滅火技術的研究在未來很長一段時間內依舊是煤礦安全開采的重點。煤礦采空區防滅火應以基礎研究為重心，從合理設計開采方式、巷道布局著手，提高煤炭回采率，開展綠色環保防滅火材料研究并開發出配套便于操作的輸送裝備，最終建立集監測、預報、自動滅火于一體的智能防滅火系統，提高煤礦安全開采水平。

關鍵詞：防滅火技術;煤礦;應用研究

前言

在煤礦行業發展的過程中，由于煤礦開采過程中的火災事故時有發生，嚴重威脅到礦井工作人員的人身安全，因此必須對防滅火技術進行研究，從根本上真正地解決煤礦火災事故的發生，最大程度地降低煤礦企業的人員和經濟損失，現階段煤礦綜放工作面防滅火技術仍然存在問題亟待解決。

1、煤礦發生火災的原因分析

煤礦火災事故的發生大部分是由于自燃而引起的，煤炭只要滿足一定的條件，就很容易發生自燃。第一，煤炭在常溫環境下具有較高的氧化性。第二，具有較高氧化性的煤炭聚集在一起。第三，氧氣含量充足。第四，熱量充分。當煤炭同時具備了以上四個基本要素之后，就容易發生自燃。在煤礦企業生產的過程中，由于井下煤炭較多，如果相關的措施實施不到位，很可能會發生自燃。

2、國內煤礦綜放工作面防滅火技術面臨的現狀

煤礦綜放工作面防滅火技術對于煤礦的安全生產具有至關重要的作用，因此，在國內關于煤礦綜放工作面的通風和防滅火技術的研究一直在進行著，雖然已經投入了大量的人力、物力和財力，但是在這項技術上仍然存在著問題，并沒有從根本上解決問題。煤礦綜放工作面防滅火技術是需要持續進行的，從灌漿防滅火技術到之后的均壓通風防滅火技術，再到后期的阻化劑防滅火技術和泡沫防滅火技術等，都被廣泛地應用到煤礦企業的采煤工作中，這些防滅火技術雖然在一定程度上解決了相關的煤礦火災問題，但是當火災發生時仍然還會存在一些問題，嚴重威脅到煤礦工作人員的生命安全，也給煤礦企業造成了巨大的經濟損失。

3、防滅火技術的應用

目前采空區遺煤自燃的防治技術主要是針對煤炭自燃的四個條件，研發出降低煤分子中的活化能、隔絕氧氣、降低煤體溫度的開采技術和防滅火材料。因為采空區發生自燃需要四個條件同時達到，所以只需要破壞其中一個就能阻斷煤自燃過程。

3.1工作面開采技術

在煤層開采前，制定合理的開采技術措施能有效避免采空區自燃發生，其中包括設計合理的巷道尺寸、適合的開采方式以達到最大的煤炭回收率，減少遺煤產生。在一些無法避免的產生遺煤的情況下采取加快回采速度的方式，使采空區遺煤在散熱帶與氧化帶的時間短于最短發火期。

3.2均壓通風技術

均壓通風技術就是運用井下通風設備調節通風系統中各部分壓力，降低漏風通道兩端壓差，從而減少漏風，最終抑制自燃發生。實施均壓通風技術是工作面防治煤炭自燃的重要手段，可有效降低采空區漏風量。該技術操作簡單、成本低廉，可有效防止有毒有害氣體污染工作面作業環境，是煤礦使用最普遍的防滅火措施之一。

3.3注漿防滅火技術

注漿防滅火技術是指將黏土、粉煤灰等不可燃材料按一定比例混合成一定濃度的漿液，通過管道運輸至井下，注到可能發生煤自燃的區域，一般情況下，注到氧化升溫帶，灌入的泥漿對煤體有包裹作用，能起到降低煤體溫度、隔絕氧氣作用，同時，泥漿進入裂隙膠結后能降低采空區空隙率。目前已經建成井上固定制漿系統和井下移動注漿系統，通過管道運送漿液，注漿量也可跟據需要及時調控，該技術成本低、易操作、防滅火效果顯著，但是，需嚴格控制漿液濃度防止濃度過大導致注漿管堵塞。

3.4惰性氣體防滅火技術

惰性氣體防滅火是指將惰性氣體通過預埋管道或者鉆孔注入可能發生或已經出現煤自燃的區域，達到預防和撲滅火災的技術。常用的惰性氣體有兩種：N2和CO2，二者化學性質相對穩定，而且容易獲得。惰性氣體防滅火的原理是在注入惰性氣體后，惰性氣體與煤接觸，覆蓋在煤體表面并進入煤體內部孔隙中，置換出煤內氧氣，阻止了煤進一步氧化。其次，研究表明，CO2對煤自燃的抑制效果比N2更強。目前，研究人員提出復合惰性氣體防滅火技術，通過N2與CO2之間合理配比，使二者的滅火性能達到最優。惰性氣體防滅火技術操作簡單、易制備和輸送，但是惰性氣體滅火周期長且易導致施工區域人員窒息，所以使用惰性氣體防滅火要加強氣體濃度監測。

3.5阻化劑防滅火技術

阻化劑防滅火就是將阻化劑噴灑在煤體表面，利用阻化劑降溫、抑制煤活性、隔絕空氣等功能，阻止煤與氧氣發生氧化反應，抑制煤自燃。

3.6三相泡沫防滅火技術

三相泡沫防滅火技術就是將不可燃固體材料和惰性氣體通入液體中制造出含有氣、液、固三相材料的泡沫來滅火的技術。三相泡沫集多種材料防滅火性能于一體，充分利用其流動性，可完整覆蓋煤體表面，并且對所覆煤體進行惰化和降溫，由于三相泡沫的液膜上含有固相顆粒，在添加穩定劑之后，穩定時間可在8小時以上可以起到一定的堵漏作用。

4、煤礦防滅火技術發展趨勢

4.1煤自燃預測預報技術研究

隨著淺部煤層開采接近尾聲，煤礦開采深度不斷增加，地質條件也越來越復雜，采空區內火源位置隱蔽性高，難以準確監測，目前煤礦缺乏對采空區動態監測系統，現有煤自燃危險區域判定方法具有局限性，不能準確判定各種開采條件下的采空區危險區域。

4.2智能化防滅火裝備

目前防滅火裝備智能化水平低下，很多環節需要人工操作，無法建立集監測、報警、自動滅火于一體的智能防滅火系統。缺少標志性氣體檢測儀器，目前很多地方煤礦的氣體檢測仍需井下取樣到地面經行分析化驗，無法隨時隨地測量井下任何部位氣體成分，這導致煤礦監測人員常常無法及時發現危險區域，難以及時消除火災。

結束語

綜上所述，煤礦防滅火工作的水平將會直接關系到煤礦企業生產的安全性，因此必須對煤礦防滅火系統進行定期的安全檢測，全面了解煤礦企業工作的情況，對自燃火災事故的發生進行積極的預防，從而提高煤礦的防滅火技術。

參考文獻：

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