防滅火技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用研究

徐陽

摘要：防滅火技術(shù)的研究在未來很長一段時(shí)間內(nèi)依舊是煤礦安全開采的重點(diǎn)。煤礦采空區(qū)防滅火應(yīng)以基礎(chǔ)研究為重心，從合理設(shè)計(jì)開采方式、巷道布局著手，提高煤炭回采率，開展綠色環(huán)保防滅火材料研究并開發(fā)出配套便于操作的輸送裝備，最終建立集監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、自動(dòng)滅火于一體的智能防滅火系統(tǒng)，提高煤礦安全開采水平。

關(guān)鍵詞：防滅火技術(shù);煤礦;應(yīng)用研究

前言

在煤礦行業(yè)發(fā)展的過程中，由于煤礦開采過程中的火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅到礦井工作人員的人身安全，因此必須對(duì)防滅火技術(shù)進(jìn)行研究，從根本上真正地解決煤礦火災(zāi)事故的發(fā)生，最大程度地降低煤礦企業(yè)的人員和經(jīng)濟(jì)損失，現(xiàn)階段煤礦綜放工作面防滅火技術(shù)仍然存在問題亟待解決。

1、煤礦發(fā)生火災(zāi)的原因分析

煤礦火災(zāi)事故的發(fā)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(fā)生自燃。第一，煤炭在常溫環(huán)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(dāng)煤炭同時(shí)具備了以上四個(gè)基本要素之后，就容易發(fā)生自燃。在煤礦企業(yè)生產(chǎn)的過程中，由于井下煤炭較多，如果相關(guān)的措施實(shí)施不到位，很可能會(huì)發(fā)生自燃。

2、國內(nèi)煤礦綜放工作面防滅火技術(shù)面臨的現(xiàn)狀

煤礦綜放工作面防滅火技術(shù)對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用，因此，在國內(nèi)關(guān)于煤礦綜放工作面的通風(fēng)和防滅火技術(shù)的研究一直在進(jìn)行著，雖然已經(jīng)投入了大量的人力、物力和財(cái)力，但是在這項(xiàng)技術(shù)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(shù)是需要持續(xù)進(jìn)行的，從灌漿防滅火技術(shù)到之后的均壓通風(fēng)防滅火技術(shù)，再到后期的阻化劑防滅火技術(shù)和泡沫防滅火技術(shù)等，都被廣泛地應(yīng)用到煤礦企業(yè)的采煤工作中，這些防滅火技術(shù)雖然在一定程度上解決了相關(guān)的煤礦火災(zāi)問題，但是當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)仍然還會(huì)存在一些問題，嚴(yán)重威脅到煤礦工作人員的生命安全，也給煤礦企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3、防滅火技術(shù)的應(yīng)用

目前采空區(qū)遺煤自燃的防治技術(shù)主要是針對(duì)煤炭自燃的四個(gè)條件，研發(fā)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(shù)和防滅火材料。因?yàn)椴煽諈^(qū)發(fā)生自燃需要四個(gè)條件同時(shí)達(dá)到，所以只需要破壞其中一個(gè)就能阻斷煤自燃過程。

3.1工作面開采技術(shù)

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

3.2均壓通風(fēng)技術(shù)

均壓通風(fēng)技術(shù)就是運(yùn)用井下通風(fēng)設(shè)備調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)中各部分壓力，降低漏風(fēng)通道兩端壓差，從而減少漏風(fēng)，最終抑制自燃發(fā)生。實(shí)施均壓通風(fēng)技術(shù)是工作面防治煤炭自燃的重要手段，可有效降低采空區(qū)漏風(fēng)量。該技術(shù)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(yè)環(huán)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(shù)

注漿防滅火技術(shù)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(yùn)輸至井下，注到可能發(fā)生煤自燃的區(qū)域，一般情況下，注到氧化升溫帶，灌入的泥漿對(duì)煤體有包裹作用，能起到降低煤體溫度、隔絕氧氣作用，同時(shí)，泥漿進(jìn)入裂隙膠結(jié)后能降低采空區(qū)空隙率。目前已經(jīng)建成井上固定制漿系統(tǒng)和井下移動(dòng)注漿系統(tǒng)，通過管道運(yùn)送漿液，注漿量也可跟據(jù)需要及時(shí)調(diào)控，該技術(shù)成本低、易操作、防滅火效果顯著，但是，需嚴(yán)格控制漿液濃度防止?jié)舛冗^大導(dǎo)致注漿管堵塞。

3.4惰性氣體防滅火技術(shù)

惰性氣體防滅火是指將惰性氣體通過預(yù)埋管道或者鉆孔注入可能發(fā)生或已經(jīng)出現(xiàn)煤自燃的區(qū)域，達(dá)到預(yù)防和撲滅火災(zāi)的技術(shù)。常用的惰性氣體有兩種：N2和CO2，二者化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)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(jìn)入煤體內(nèi)部孔隙中，置換出煤內(nèi)氧氣，阻止了煤進(jìn)一步氧化。其次，研究表明，CO2對(duì)煤自燃的抑制效果比N2更強(qiáng)。目前，研究人員提出復(fù)合惰性氣體防滅火技術(shù)，通過N2與CO2之間合理配比，使二者的滅火性能達(dá)到最優(yōu)。惰性氣體防滅火技術(shù)操作簡單、易制備和輸送，但是惰性氣體滅火周期長且易導(dǎo)致施工區(qū)域人員窒息，所以使用惰性氣體防滅火要加強(qiáng)氣體濃度監(jiān)測(cè)。

3.5阻化劑防滅火技術(shù)

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(fā)生氧化反應(yīng)，抑制煤自燃。

3.6三相泡沫防滅火技術(shù)

三相泡沫防滅火技術(shù)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(shù)。三相泡沫集多種材料防滅火性能于一體，充分利用其流動(dòng)性，可完整覆蓋煤體表面，并且對(duì)所覆煤體進(jìn)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(wěn)定劑之后，穩(wěn)定時(shí)間可在8小時(shí)以上可以起到一定的堵漏作用。

4、煤礦防滅火技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)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(zhì)條件也越來越復(fù)雜，采空區(qū)內(nèi)火源位置隱蔽性高，難以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，目前煤礦缺乏對(duì)采空區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，現(xiàn)有煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域判定方法具有局限性，不能準(zhǔn)確判定各種開采條件下的采空區(qū)危險(xiǎn)區(qū)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(huán)節(jié)需要人工操作，無法建立集監(jiān)測(cè)、報(bào)警、自動(dòng)滅火于一體的智能防滅火系統(tǒng)。缺少標(biāo)志性氣體檢測(cè)儀器，目前很多地方煤礦的氣體檢測(cè)仍需井下取樣到地面經(jīng)行分析化驗(yàn)，無法隨時(shí)隨地測(cè)量井下任何部位氣體成分，這導(dǎo)致煤礦監(jiān)測(cè)人員常常無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)域，難以及時(shí)消除火災(zāi)。

結(jié)束語

綜上所述，煤礦防滅火工作的水平將會(huì)直接關(guān)系到煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全性，因此必須對(duì)煤礦防滅火系統(tǒng)進(jìn)行定期的安全檢測(cè)，全面了解煤礦企業(yè)工作的情況，對(duì)自燃火災(zāi)事故的發(fā)生進(jìn)行積極的預(yù)防，從而提高煤礦的防滅火技術(shù)。

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