关于粉煤灰在矿井防灭火中的应用探讨

何溢聪

摘 要：粉煤灰是燃煤电厂排放的固体污染物之一。充分利用粉煤灰的特性，可实现变废为宝，也是降低电力生产环境污染的必然要求。将粉煤灰应用于矿井防灭火技术中是粉煤灰利用的重要方面之一，因此，对粉煤灰在矿井防灭火中的应用原理和效果进行分析和探讨。

关键词：粉煤灰；矿井；固体污染物；燃煤污染

中图分类号：TD75 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.094

目前，燃煤仍然是我国发电的主要方式之一。随着我国经济的快速发展，对电力的需求越来越大，发电厂的燃煤数量也随着增加。粉煤灰是燃煤发电产生的主要废物之一。如果不对粉煤灰进行处理，任由其排入空气中，易造成空气污染。同时，由于粉煤灰的吸水性强、凝结硬化性能好等特点，如果粉煤灰排入水中，则很容易淤塞河道，对环境造成破坏。充分利用粉煤灰的化学物理性质实现变废为宝，是解决我国电力生产造成的环境污染、降低粉煤灰处理成本的根本方法。经过长时间的研究，目前，粉煤灰已在许多领域得到了广泛应用，矿井防灭火是其中一个方面。矿井火灾会严重影响煤矿的安全生产，研究矿井防灭火技术对矿井工作的顺利开展具有非常重要的意义。

1 粉煤灰在矿井防灭火中的应用原理

粉煤灰是煤燃烧后形成的一种灰色或灰白色的粉状物，其吸水性好，化学性质与黄土类似，将其应用于矿井防灭火中具有很大的可行性。

矿井下防灭火的原理：主要采用充填材料建立隔离带，以破坏煤炭自燃的必要条件，达到防漏风、防自燃、抑制燃烧的效果，从而实现井下防火和灭火的目的。根据破坏煤炭自燃条件的不同，矿井防灭火的作用原理也不同，井下充填材料的选择也各不相同。从填充材料的选择看，井下充填材料包括灌浆、阻化剂、惰性气体和泡沫等。以往，黄泥灌浆是我国矿井防灭火的首选技术。然而，黄泥的过度开采必然会对环境造成破坏。为了解决这个问题，寻找一种与黄泥相似的替代材料成为矿井防灭火技术研究的关键。

粉煤灰的化学性质与黄泥接近。黄泥属于惰性材料，基本上不含助燃的化学成分。黄泥的化学性质是黄泥灌浆成为矿井防灭火常见方法的重要原因。粉煤灰的化学成分与黄泥类似，主要由氧化硅、氧化钙等不燃物质组成，基本上不含可燃物质。

从粉煤灰的物理性质看，粉煤灰的稳定性和脱水性较好，易于混合成浆和浆体传输。粉煤灰的颗粒配级以沙粒、土粒为主，颗粒半径较小，颗粒形状接近球形，吸水性能良好。由于粉煤灰的颗粒呈多孔结构，且比表面积大，与水相拌后易混合成浆。同时，由于粉煤灰的颗粒较小，粉煤灰与水混合成粉煤灰浆后的稳定性和流动性都较高，利用管道运输灌浆的综合效果非常好，填充后的密封性能良好。

与黄土相比，粉煤灰在矿井防灭火中应用优势是显而易见的。从使用性能看，粉煤灰的稳定性和流动性更好。黄泥的颗粒半径比粉煤灰大，脱水性较差，利用黄泥灌浆容易被水流冲走，密封效果和灭火效果较差；从使用成本看，粉煤灰的成本较低，将发电厂日常排放的粉煤灰应用于矿井防灭火中是变废为宝、减少燃煤污染、降低燃煤成本的重要方法，综上所述，将粉煤灰应用于矿井防灭火中具有可行性；从使用来源来说，一些煤矿所在地的黄土较少，利用黄土作为充填材料的土源不足，而我国许多煤矿都建有热电站，粉煤灰的来源非常广泛。

2 粉煤灰在矿井防灭火中的应用效果

粉煤灰应用于矿井防灭火的优势明显。将粉煤灰作为井下防灭火充填材料的施工周期较短，由于粉煤灰的脱水性较好、脱水时间短，有利于缩短采区工作面的恢复时间；由于粉煤灰的颗粒体积小、内表面积较大、孔隙体积大、透气性强和吸水性较好，利用粉煤灰作为充填材料的密封性能较好，隔绝空气的效果较好，灭火速度较快；许多煤矿都建有坑口热电站，粉煤灰的来源广泛且与煤矿距离较近，缩短粉煤灰运输距离有利于降低防灭火施工的运输成本，从而达到提高施工整体效益的目的，且利用粉煤灰可避免对土壤的破坏，同时，可降低燃煤发电对环境的污染。

虽然粉煤灰在矿井防灭火中的应用效果明显，但也应看到粉煤灰技术中存在的不足。具体不足之处有以下3点：①与水泥、石膏等物质不同，粉煤灰与水混合后无法发生化学反应，无法凝固成固体或胶体。只有在加入石灰等碱性物质后，粉煤灰才能与之反应凝固成为具有一定强度的固体或胶体。②由于粉煤灰的脱水性比较好，且沉淀速度比较快，如果单纯使用粉煤灰与水的混合物，则粉煤灰在灌浆过程中易发生灰水分离，粉煤灰沉淀、清水流走，进而造成管路堵塞。在这种情况下，粉煤灰的防火灭火性能必然大打折扣，在煤炭发生自燃时甚至有可能造成水煤气爆炸的潜在危险。因此，要想实现粉煤灰应用于矿井防灭火的理想效果，充分发挥粉煤灰灭火的优势，就必须在粉煤灰浆中添加其他材料，使粉煤灰混合物凝固成为固化填充材料，防止混合物水灰分离。然而，这种处理方案无疑增加了粉煤灰防灭火技术的难度和成本。③粉煤灰不宜长期储存，一旦储存时间过长，则会发生凝固结块，无法投入使用。

3 结束语

矿井火灾是煤矿最危险的事故之一，严重影响着煤矿的安全生产。经过长时间的研究，我国的矿井防灭火技术已有了长足的进步和发展。粉煤灰的价格低廉、来源广泛，将其应用于矿井防灭火中的可行性非常高，应用前景十分可观。加大对粉煤灰作为防灭火材料的研究，对提高井下防灭火技术、减少矿井火灾事故具有非常重要的现实意义。

参考文献

[1]张宪明.粉煤灰在矿井防灭火中的应用[J].能源环境，2012（8）.

[2]孟祥春.热电厂粉煤灰在富力矿防灭火中的应用[J].煤炭技术，2003，22（5）.

[3]刘文泉.粉煤灰在矿井防灭火中的应用[J].煤炭技术，2002，21（10）.

〔编辑：张思楠〕