常用的煤礦防滅火技術及應用

近年來，隨著我國國民經濟的不斷發展，我國的煤礦事業也得到了長足的發展，但是煤礦因為火災而引起的事故仍然是防不勝防。因此，為了確保礦山安全開採，有效預防和控制煤層自燃，必須把握現有防火技術和在這一領域的最新進展。但是，煤自燃過程中預防和控制，不是一種材料是萬能的，通常是一個聯合行動的結果，運用幾種防火技術和材料，關鍵是要分析煤自燃的發展條件，位置，根據礦井的實際情況，選擇合適的技術和手段。

煤炭自燃是具有自燃傾向性的煤在有適宜的供氧量、有蓄熱氧化環境和時間的條件下發生的物理化學變化的結果。影響煤炭自燃的因素很多,影響過程也極其複雜，但歸根到底只有人為因素和自然因素兩大類。煤炭自燃火災的發生須具備以下幾個條件，其相互的關係如下圖所示

從上圖看出，在防治煤層自燃的時候，任何防滅火技術和材料只要切斷其中的任何一個乃至全部條件，那麼就可以起到有效的防治效果。因此，所採用的防滅火技術與材料須滿足以下條件：

（1）覆蓋煤體並封堵鬆散煤體的空隙,減少甚至杜絕漏風,隔絕煤體與氧氣的接觸。

（2）充分惰化存在煤層自燃的採空區。

（3）吸收煤體周圍空間儲存的熱能,降低煤溫。

（4）破壞煤體表面的各種活性基團結構,阻化煤氧反應。

常用的礦井防滅火技術包括：灌注無機固化材料防滅火技術、阻化劑防滅火技術、均壓防滅火技術、惰性氣體防滅火技術、泡沫防滅火技術與普瑞特防滅火技術。其中，普瑞特防滅火技術是近年來發展起來的新型防滅火技術。

一、灌注無機固化材料防滅火技術。

目前現用防滅火材料主要有：黃泥漿、水砂漿、煤礦石泥漿、粉煤灰、石膏及廢水泥渣充填材料等。以上材料形成的漿液對煤體起包裹作用，阻止煤氧接觸，膠結頂板，降低採空區空隙率，增加漏風陰力。但都存在有成本高、脫水以後體積減少多、不能固化和脫水量大等缺點，影響工作面生產和煤質，而且對頂煤和煤柱自燃防治效果較差。

二、惰性氣體防滅火技術。

目前國內外使用惰性氣體主要有CO2、N2，20世紀80年代後中期，氮氣防滅火技術首先在撫順局龍風礦綜放工作面試用取得成功。該技術對於巷道頂煤自燃，分層開採的下分層工作面前方，上分層採空區浮煤自燃，極易自燃煤層回採工作面的採空區遺煤自燃滅火效果都不佳。

三、阻化劑防滅火技術。

阻化劑主要是鹵化物與水溶液能浸入到煤體的裂隙中，並蓋在煤的表面，把煤的外部表面封閉，隔絕氧氣。同時，鹵化物是一種吸水能力很強的物質，其吸收大量水分覆蓋在煤的表面，也減少了氧與煤接觸的機會，處長煤的自然發火期。阻化劑防滅火技術工藝簡單，設備少，來源廣，特別是對缺土的礦區尤為適用。但是由於液膜容易干固破裂，阻化劑有可能會變成催化劑，甚至有可能起到反作用，因此阻化劑對於撲滅大面積煤層自燃火災效果不佳。

四、泡沫防滅火技術。

泡沫防滅火又分空氣泡沫和惰性氣泡沫。空氣泡沫主要是降低火源表面溫度，對於煤層自燃滅火效果較差；惰性氣泡沫在隆溫的同時還降低了氧濃度，對火源起窒息作用，效果比空氣泡沫好。

五、均壓防滅火技術。

均壓防滅火技術對工作面及掘進面初期發現的高溫預兆點有較好地效果。它是採用通風的方法減少自燃危險區域漏風道兩端的壓差，使漏風量趨於零，從而斷絕供氧源，起到防滅火作用。該技術能降低大量的漏風，縮小採空區氧化帶範圍，但工作面兩端壓差不可能降低為零，因此對工作面順槽頂煤、上分層採空區、煤柱自燃預防作用不大。

六、普瑞特防滅火技術。

為克服目前注漿、惰氣、凝膠、阻化劑、兩相或三相泡沫等防滅火技術的不足，徐州吉安礦業科技有限公司聯合中國礦業大學創新的提出了普瑞特防滅火新技術，並研製了製備普瑞特的裝備與材料。普瑞特防滅火新技術很好的融合了黃泥灌漿、惰性氣體、凝膠、阻化劑、兩相或三相泡沫等各項防滅火技術的優點，又避免了上述各項技術的缺點。

普瑞特防滅火技術特點：

（1）集凝膠、黃泥灌漿、兩相或三相泡沫、惰性氣體和阻化劑的防滅火優點於一體，能把泡沫中的水固結在凝膠體內，避免了黃泥灌漿和其它泡沫大量水流失或者潰漿的缺點；

（2）在採空區具有良好的擴散性能，生成的凝膠以泡沫為載體能夠對採空區或煤田火區的高、中、低位火源進行大範圍、全方位的覆蓋，持久保持煤體濕潤冷卻，隔絕氧氣，且添加劑中含有的阻化劑能長久對煤體阻化，徹底防治煤炭自燃；

（3）普瑞特被注入火區後，會在火區全方位覆蓋一層凝膠層，並且凝膠層中95%以上都是水，具有長久的吸熱降溫作用，能夠有效防止火區復燃；

（4）凝膠以泡沫為載體，在防滅火區域內能向高處堆積，所到之處凝膠都能有效覆蓋並黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏風通道的性能；

（5）泡沫中的氮氣緩慢釋放，避免單獨注氮時氮氣容易流失的缺點，持久保持火區惰化。

結語

煤礦防滅火系統，是一個非常複雜的系統,其關係到整個煤礦的安全。所以一定要時刻對整個系統的安全進行檢測，以此來應對突發的各種情況。工作中為了更好地對煤礦的整體情況進行檢測，就一定要加強煤礦通風系統，還有煜礦防滅火系統的動態分析，這樣可以有效提高煤礦的防滅火技術。希望在以後的發展中，會有更好的技術應用到照防滅火工作中。