防灭火技术在煤矿中的应用研究

徐阳

摘要：防灭火技术的研究在未来很长一段时间内依旧是煤矿安全开采的重点。煤矿采空区防灭火应以基础研究为重心，从合理设计开采方式、巷道布局着手，提高煤炭回采率，开展绿色环保防灭火材料研究并开发出配套便于操作的输送装备，最终建立集监测、预报、自动灭火于一体的智能防灭火系统，提高煤矿安全开采水平。

关键词：防灭火技术;煤矿;应用研究

前言

在煤矿行业发展的过程中，由于煤矿开采过程中的火灾事故时有发生，严重威胁到矿井工作人员的人身安全，因此必须对防灭火技术进行研究，从根本上真正地解决煤矿火灾事故的发生，最大程度地降低煤矿企业的人员和经济损失，现阶段煤矿综放工作面防灭火技术仍然存在问题亟待解决。

1、煤矿发生火灾的原因分析

煤矿火灾事故的发生大部分是由于自燃而引起的，煤炭只要满足一定的条件，就很容易发生自燃。第一，煤炭在常温环境下具有较高的氧化性。第二，具有较高氧化性的煤炭聚集在一起。第三，氧气含量充足。第四，热量充分。当煤炭同时具备了以上四个基本要素之后，就容易发生自燃。在煤矿企业生产的过程中，由于井下煤炭较多，如果相关的措施实施不到位，很可能会发生自燃。

2、国内煤矿综放工作面防灭火技术面临的现状

煤矿综放工作面防灭火技术对于煤矿的安全生产具有至关重要的作用，因此，在国内关于煤矿综放工作面的通风和防灭火技术的研究一直在进行着，虽然已经投入了大量的人力、物力和财力，但是在这项技术上仍然存在着问题，并没有从根本上解决问题。煤矿综放工作面防灭火技术是需要持续进行的，从灌浆防灭火技术到之后的均压通风防灭火技术，再到后期的阻化剂防灭火技术和泡沫防灭火技术等，都被广泛地应用到煤矿企业的采煤工作中，这些防灭火技术虽然在一定程度上解决了相关的煤矿火灾问题，但是当火灾发生时仍然还会存在一些问题，严重威胁到煤矿工作人员的生命安全，也给煤矿企业造成了巨大的经济损失。

3、防灭火技术的应用

目前采空区遗煤自燃的防治技术主要是针对煤炭自燃的四个条件，研发出降低煤分子中的活化能、隔绝氧气、降低煤体温度的开采技术和防灭火材料。因为采空区发生自燃需要四个条件同时达到，所以只需要破坏其中一个就能阻断煤自燃过程。

3.1工作面开采技术

在煤层开采前，制定合理的开采技术措施能有效避免采空区自燃发生，其中包括设计合理的巷道尺寸、适合的开采方式以达到最大的煤炭回收率，减少遗煤产生。在一些无法避免的产生遗煤的情况下采取加快回采速度的方式，使采空区遗煤在散热带与氧化带的时间短于最短发火期。

3.2均压通风技术

均压通风技术就是运用井下通风设备调节通风系统中各部分压力，降低漏风通道两端压差，从而减少漏风，最终抑制自燃发生。实施均压通风技术是工作面防治煤炭自燃的重要手段，可有效降低采空区漏风量。该技术操作简单、成本低廉，可有效防止有毒有害气体污染工作面作业环境，是煤矿使用最普遍的防灭火措施之一。

3.3注浆防灭火技术

注浆防灭火技术是指将黏土、粉煤灰等不可燃材料按一定比例混合成一定浓度的浆液，通过管道运输至井下，注到可能发生煤自燃的区域，一般情况下，注到氧化升温带，灌入的泥浆对煤体有包裹作用，能起到降低煤体温度、隔绝氧气作用，同时，泥浆进入裂隙胶结后能降低采空区空隙率。目前已经建成井上固定制浆系统和井下移动注浆系统，通过管道运送浆液，注浆量也可跟据需要及时调控，该技术成本低、易操作、防灭火效果显著，但是，需严格控制浆液浓度防止浓度过大导致注浆管堵塞。

3.4惰性气体防灭火技术

惰性气体防灭火是指将惰性气体通过预埋管道或者钻孔注入可能发生或已经出现煤自燃的区域，达到预防和扑灭火灾的技术。常用的惰性气体有两种：N2和CO2，二者化学性质相对稳定，而且容易获得。惰性气体防灭火的原理是在注入惰性气体后，惰性气体与煤接触，覆盖在煤体表面并进入煤体内部孔隙中，置换出煤内氧气，阻止了煤进一步氧化。其次，研究表明，CO2对煤自燃的抑制效果比N2更强。目前，研究人员提出复合惰性气体防灭火技术，通过N2与CO2之间合理配比，使二者的灭火性能达到最优。惰性气体防灭火技术操作简单、易制备和输送，但是惰性气体灭火周期长且易导致施工区域人员窒息，所以使用惰性气体防灭火要加强气体浓度监测。

3.5阻化剂防灭火技术

阻化剂防灭火就是将阻化剂喷洒在煤体表面，利用阻化剂降温、抑制煤活性、隔绝空气等功能，阻止煤与氧气发生氧化反应，抑制煤自燃。

3.6三相泡沫防灭火技术

三相泡沫防灭火技术就是将不可燃固体材料和惰性气体通入液体中制造出含有气、液、固三相材料的泡沫来灭火的技术。三相泡沫集多种材料防灭火性能于一体，充分利用其流动性，可完整覆盖煤体表面，并且对所覆煤体进行惰化和降温，由于三相泡沫的液膜上含有固相颗粒，在添加稳定剂之后，稳定时间可在8小时以上可以起到一定的堵漏作用。

4、煤矿防灭火技术发展趋势

4.1煤自燃预测预报技术研究

随着浅部煤层开采接近尾声，煤矿开采深度不断增加，地质条件也越来越复杂，采空区内火源位置隐蔽性高，难以准确监测，目前煤矿缺乏对采空区动态监测系统，现有煤自燃危险区域判定方法具有局限性，不能准确判定各种开采条件下的采空区危险区域。

4.2智能化防灭火装备

目前防灭火装备智能化水平低下，很多环节需要人工操作，无法建立集监测、报警、自动灭火于一体的智能防灭火系统。缺少标志性气体检测仪器，目前很多地方煤矿的气体检测仍需井下取样到地面经行分析化验，无法随时随地测量井下任何部位气体成分，这导致煤矿监测人员常常无法及时发现危险区域，难以及时消除火灾。

结束语

综上所述，煤矿防灭火工作的水平将会直接关系到煤矿企业生产的安全性，因此必须对煤矿防灭火系统进行定期的安全检测，全面了解煤矿企业工作的情况，对自燃火灾事故的发生进行积极的预防，从而提高煤矿的防灭火技术。

參考文献：

[1]袁振春.通风防灭火技术在煤矿中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2019（18）：154-155.

[2]岳峻峰.均压防灭火技术在煤矿安全生产管理中的研究[J].西部探矿工程，2019，31（05）：180-182.

[3]王浩然.通风防灭火技术在煤矿中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2017（12）：79-80.