（山西潞安化工集團(tuán)左權(quán)佳瑞煤業(yè)有限公司 山西 032600）

礦井火災(zāi)是煤礦井下的重大自然災(zāi)害之一，要采用均壓防滅火技術(shù)和方法，利用平衡漏風(fēng)壓差技術(shù)實(shí)現(xiàn)防滅火目的，較好地防治煤炭自然發(fā)火的現(xiàn)象，通過(guò)均衡通風(fēng)進(jìn)出口兩端的風(fēng)壓，減少漏風(fēng)量，避免煤炭自然發(fā)火的現(xiàn)象。

1.礦井主要防滅火技術(shù)概述

(1)注漿防滅火技術(shù)

將黏土、粉煤灰、矸石和砂等固體材料進(jìn)行細(xì)化，使之成為不燃性注漿原料，與水進(jìn)行適當(dāng)比例的配制，使其成為懸浮液，通過(guò)靜壓或動(dòng)壓的作用，將其通過(guò)管路或孔道進(jìn)行水力輸送，遏制煤炭氧化的現(xiàn)象，對(duì)已經(jīng)自燃的煤體進(jìn)行撲滅搶救。從該技術(shù)的應(yīng)用原理來(lái)看，主要是通過(guò)漿體材料包裹煤體，通過(guò)隔氧和降溫等措施防止煤的氧化，并對(duì)已經(jīng)自燃的煤炭進(jìn)行降溫和滅火。

(2)采空區(qū)灑水防火技術(shù)

可以在回采工作面放頂前用水遍灑放頂步距條帶，也可以在放頂后向采空區(qū)注水，適用于分層開采厚或特厚易燃煤層的防火，使坍落的矸石潤(rùn)濕膨脹之后形成再生頂板，有效覆蓋浮煤，減少漏風(fēng)和氧化的現(xiàn)象。

(3)充填堵漏防滅火技術(shù)

將不燃性材料的水溶液注入破碎煤體，在靜壓或充填泵提供的動(dòng)壓條件下，使之產(chǎn)生化學(xué)物理變化，形成黏稠的漿液或膠體，對(duì)煤體縫隙進(jìn)行密實(shí)充填，避免煤層漏風(fēng)氧化。同時(shí)，在該技術(shù)的應(yīng)用下，還可以利用化學(xué)物質(zhì)的滲透作用，采用高強(qiáng)度復(fù)合硅酸鹽發(fā)泡材料進(jìn)行快速堵漏，使之與破碎煤體進(jìn)行黏附，形成阻氧膜，惰化煤炭的氧化性能，達(dá)到防滅火的效果。

(4)惰氣防滅火技術(shù)

主要是在現(xiàn)場(chǎng)采用純度高、安全性好的氮?dú)?，利用不能助燃的氣體進(jìn)行礦機(jī)防滅火，有效防止煤炭自然發(fā)火的現(xiàn)象。

(5)阻化劑防滅火技術(shù)

阻化劑也即阻氧劑，通常采用氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂、水玻璃等無(wú)機(jī)鹽類化合物，將其噴灑于采空區(qū)的浮煤上，吸附空氣中的水分，阻塞煤體表面的孔隙，阻止煤炭氧化和自燃的現(xiàn)象。

(6)凝膠防滅火技術(shù)

可以利用凝膠混合液體進(jìn)行煤礦采空區(qū)的防滅火，利用其降溫吸熱、堵漏風(fēng)、阻化作用和良好的滲透性，傾注于有自燃傾向的煤層之中，實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)高、中、低位火源或浮煤的大范圍、全方位覆蓋，形成固結(jié)的凝膠層，有效隔絕氧氣，防止煤體出現(xiàn)氧化。

(7)三相泡沫防滅火技術(shù)

三相泡沫主要包括有固態(tài)不燃物、惰性氣體和水這三相防滅火介質(zhì)，可以根據(jù)鉆孔內(nèi)一氧化碳濃度的最大位置，判定火點(diǎn)范圍和具體位置，采用注水降溫和向發(fā)火點(diǎn)注三相泡沫的方式，降低煤體的溫度，提高煤體的濕度。

(8)均壓防滅火技術(shù)

在不影響工作面作業(yè)的前提下，通過(guò)降低采空區(qū)漏風(fēng)區(qū)域兩端風(fēng)壓差的方式，減少向采空區(qū)漏風(fēng)供氧，有效增強(qiáng)密封區(qū)域的氣密性，加速密閉區(qū)域的大氣惰化，有效抑制和窒息煤炭的自燃。

2.均壓防滅火技術(shù)的應(yīng)用分析

要充分考慮火區(qū)或采空區(qū)特點(diǎn)，合理選擇均壓防滅火措施和策略，改變通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力分布，降低漏風(fēng)通道兩端的壓差，將漏風(fēng)時(shí)間控制在煤層自然發(fā)火期以內(nèi)。

(1)采空區(qū)漏風(fēng)影響因素

①地面大氣壓力的變化。采空區(qū)內(nèi)氣壓與外界大氣壓力有密切的聯(lián)系，當(dāng)外界大氣壓力升高時(shí)，采空區(qū)內(nèi)的新鮮空氣和污濁空氣呈互換關(guān)系，表現(xiàn)為新鮮空氣多而污濁空氣少的狀態(tài)；當(dāng)外界大氣壓力下降時(shí)，采空區(qū)內(nèi)的新鮮空氣滲入量減少，污濁空氣漏出采空區(qū)的速率上升。由此可見，外界大氣壓的變化會(huì)使采空區(qū)漏風(fēng)出現(xiàn)類似“呼吸”的供氧現(xiàn)象，不利于采空區(qū)的防滅火。

②通風(fēng)壓力的變化?；饏^(qū)進(jìn)、回風(fēng)側(cè)密閉墻兩端的風(fēng)壓差與火區(qū)并聯(lián)分支的通風(fēng)阻力一致，當(dāng)并聯(lián)分支的風(fēng)阻或風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致火區(qū)兩側(cè)的壓差發(fā)生改變。

③火區(qū)火勢(shì)的發(fā)展情況。采空區(qū)火勢(shì)發(fā)展持續(xù)蔓延時(shí)，則區(qū)內(nèi)的氣體溫度和壓力相應(yīng)上升；當(dāng)采空區(qū)火勢(shì)得到控制時(shí)，氣體溫度和壓力也相應(yīng)下降。可見，采空區(qū)內(nèi)的氣體壓力和漏風(fēng)風(fēng)量與火勢(shì)發(fā)展情況有密切關(guān)系。

④火風(fēng)壓。當(dāng)?shù)V井發(fā)生火災(zāi)時(shí)，空氣溫度增高而產(chǎn)生浮升力，由此形成的火風(fēng)壓會(huì)增大自然風(fēng)壓。

(2)均壓防滅火的具體措施

①開區(qū)均壓防滅火措施的應(yīng)用

當(dāng)煤礦井下實(shí)施均壓技術(shù)的區(qū)域處于未封閉狀態(tài)時(shí)，即可以實(shí)施如下開區(qū)均壓防滅火措施：A.調(diào)節(jié)風(fēng)窗。可以在工作面的回風(fēng)巷內(nèi)安裝調(diào)節(jié)風(fēng)窗，使之在工作面采空區(qū)內(nèi)形成并聯(lián)漏風(fēng)方式，降低工作面與采空區(qū)之間的壓差。B.風(fēng)機(jī)調(diào)壓。在風(fēng)路上安裝帶風(fēng)門的風(fēng)機(jī)，通過(guò)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的增風(fēng)作用，改變風(fēng)路的壓力分布狀態(tài)，有效提高風(fēng)路的壓力。通常來(lái)說(shuō)，將調(diào)壓風(fēng)機(jī)安裝于進(jìn)風(fēng)巷以內(nèi)，使調(diào)壓前后的壓力坡度線產(chǎn)生改變。C.風(fēng)機(jī)與調(diào)節(jié)聯(lián)合風(fēng)窗?？紤]到工作面采空區(qū)內(nèi)部漏風(fēng)通道的復(fù)雜性，可以將輔助通風(fēng)機(jī)和調(diào)節(jié)風(fēng)窗分設(shè)于工作面進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷，通過(guò)聯(lián)合調(diào)壓的方式降低兩點(diǎn)之間的壓差，避免漏風(fēng)進(jìn)入工作面。并使風(fēng)窗增加的風(fēng)阻與風(fēng)機(jī)壓力保持相等，較好地維持調(diào)壓風(fēng)路中的風(fēng)量。

對(duì)于單一工作面來(lái)說(shuō)，其漏風(fēng)及均壓措施主要通過(guò)采取減小距離的方式，使漏風(fēng)風(fēng)流盡可能少地流經(jīng)后部采空區(qū)，可以在回風(fēng)巷安裝調(diào)節(jié)門的方式，減少風(fēng)量，提高其風(fēng)壓。并適當(dāng)縮短工作面的長(zhǎng)度，或?qū)⑤^長(zhǎng)的工作面通風(fēng)方式加以改變，使之成為一種“E”型的通風(fēng)形態(tài)，采用上下兩巷進(jìn)風(fēng)、中間巷回風(fēng)或中間巷進(jìn)風(fēng)、上下兩巷回風(fēng)的方式，調(diào)節(jié)工作面進(jìn)回風(fēng)端點(diǎn)的壓差，減少漏風(fēng)采空區(qū)的風(fēng)量，進(jìn)行合理的調(diào)壓。

②閉區(qū)均壓防滅火措施的應(yīng)用

當(dāng)煤礦井下實(shí)施均壓技術(shù)的區(qū)域處于封閉狀態(tài)時(shí)，可以采用閉區(qū)均壓防滅火措施，根據(jù)均壓裝置的不同可以分為以下防滅火措施：連通管-氣室均壓技術(shù)；風(fēng)機(jī)-氣室均壓技術(shù)，結(jié)合單側(cè)氣室和雙側(cè)氣室實(shí)施防滅火措施，具體來(lái)說(shuō)，單雙側(cè)氣室連通均壓技術(shù)是由連通管實(shí)現(xiàn)短路分流，能夠保持火區(qū)漏風(fēng)方向的恒定，然而無(wú)法使火區(qū)兩側(cè)漏風(fēng)壓差為零，體現(xiàn)出安全可靠、便捷化的管理優(yōu)點(diǎn)，其缺陷在于均壓范圍小、受大氣影響較大、連通管成本較高。風(fēng)機(jī)-氣室均壓技術(shù)則是將均壓風(fēng)機(jī)直接安裝于氣室墻上，調(diào)節(jié)火區(qū)壓力并使之均衡，體現(xiàn)出均壓范圍大、密閉墻構(gòu)筑質(zhì)量要求不高、可能使火區(qū)漏風(fēng)壓差為零的優(yōu)點(diǎn)，然而其不足之處在于要求風(fēng)機(jī)有較高的防爆性能，管理難度較大。

3.工作面漏風(fēng)檢測(cè)

(1)SF6漏風(fēng)檢測(cè)技術(shù)

在需要檢測(cè)的井巷風(fēng)流中的漏風(fēng)源處連續(xù)穩(wěn)定地釋放固定量的SF6示蹤氣體，進(jìn)行氣體采樣和定量判斷，獲悉漏風(fēng)方向、漏風(fēng)量的變化情況，較好地把握漏風(fēng)的規(guī)律特點(diǎn)。

具體的漏風(fēng)檢測(cè)方法為：在局部正壓漏風(fēng)的巷道中，將釋放裝置放于漏風(fēng)點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)側(cè)，連續(xù)定量釋放出SF6示蹤氣體，測(cè)定其濃度，分別計(jì)算不同點(diǎn)的漏風(fēng)量和漏風(fēng)率。

(2)工作面漏風(fēng)量的測(cè)定

工作面采用均壓通風(fēng)系統(tǒng)，安裝兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，分別為主運(yùn)行風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙風(fēng)機(jī)、雙電源條件下的自動(dòng)切換，為了保證工作面漏風(fēng)量測(cè)定的準(zhǔn)確性，取SF6示蹤氣體釋放速度為12.6L/min，選擇兩處釋放點(diǎn)，即：進(jìn)風(fēng)巷均壓風(fēng)機(jī)連接風(fēng)筒的末端位置、回風(fēng)巷距離工作面的20m處；接收點(diǎn)則選擇在回風(fēng)側(cè)風(fēng)窗前部10m處。測(cè)定SF6示蹤氣體的濃度，力求測(cè)定的精準(zhǔn)度，并準(zhǔn)確記錄SF6示蹤氣體的釋放地點(diǎn)和釋放量。

(3)漏風(fēng)量的測(cè)定

在一定通風(fēng)條件下進(jìn)行漏風(fēng)測(cè)定，在調(diào)整回風(fēng)側(cè)風(fēng)窗面積的條件下，測(cè)定工作面的漏風(fēng)量，并在不同風(fēng)窗面積下測(cè)定工作面進(jìn)回風(fēng)風(fēng)量，主要是由于工作面存在漏風(fēng)通道，且兩側(cè)存在風(fēng)壓差；并采用調(diào)大風(fēng)窗的方式進(jìn)行采空區(qū)的降壓，減少向采空區(qū)的漏風(fēng)，降低自然發(fā)火的概率。

(4)采空區(qū)自燃“三帶”的分布特征

在工作面回風(fēng)順槽和輔運(yùn)順槽內(nèi)側(cè)布設(shè)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，獲悉采空區(qū)自燃“三帶”的分布特征：①進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)自燃“三帶”的分布。由進(jìn)入采空區(qū)的測(cè)點(diǎn)開始，至測(cè)點(diǎn)埋入采空區(qū)后氧氣濃度降至10%以下為止，可知不易自燃帶、氧化帶、窒息帶的范圍分別為0m-26m、26m-71m、采空區(qū)71m以內(nèi)。②回風(fēng)側(cè)采空區(qū)自燃“三帶”分布。在工作面不斷推進(jìn)的過(guò)程中，回風(fēng)側(cè)兩測(cè)點(diǎn)氧氣濃度體積分?jǐn)?shù)下降，當(dāng)進(jìn)入工作面28m時(shí)的氧氣濃度體積分?jǐn)?shù)降至18%以下；進(jìn)入工作面測(cè)點(diǎn)84m處時(shí)的氧氣濃度體積分?jǐn)?shù)降至7.8768%。由此判斷采空區(qū)回風(fēng)側(cè)自燃“三帶”范圍為：不易自燃帶、氧化帶、窒息帶的范圍分別為0m-28m、28m-74m、74m以內(nèi)。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要分析和把握影響均壓防滅火技術(shù)在煤礦的影響因素，合理選用均壓防滅火措施和方法，分析工作面漏風(fēng)情況、風(fēng)流穩(wěn)定性、安全推進(jìn)速度和采空區(qū)氣體，有效保證覆火區(qū)工作面的安全回采。