试论矿井综合防灭火技术在煤自燃火灾中的应用

万近矿

【摘 要】自燃性火灾在煤矿生产中占有比例较高，其防控措施也相对呈现多样化，但是任何措施都不能单一的起到灭火效果，只有将多种措施综合起来形成一个综合性技术才能达到控制自燃火灾的目的。

【关键词】自燃火灾；防控措施；灭火案例；综合治理

0.引言

我国的煤炭生产中出现自燃火灾的概率较大，所以自燃已经成为我国煤矿生产的重大隐患。不完全统计，我国开采煤层中有50%以上存在自燃的隐患，而我国的煤矿生产中自燃性火灾占矿井火灾的70%以上，自燃火灾影响的煤矿包括铜川、兖州、鹤岗、抚顺、淮南等等，而自燃引发的火灾次数占比也高达90%。可见针对煤矿的自燃性火灾的防治对于矿井生产是十分重要的，而自燃性火灾的防治是一项复杂的系统工程，其不是一种单纯的火灾形式，需要配合开采系统和开拓系统的相互配合，并利用合理通风、采掘、工作面操作等才能对其实现全面的控制，所以对自燃性火灾的控制需要综合性灭火技术。

1.煤矿灭火的技术措施分析

在煤矿生产中，对于火灾的控制技术有很多种，而针对自燃性火灾的控制需要将多种灭火措施结合起来才能达到控制效果。下面就对常见的煤矿火灾控制措施进行简要介绍。

1.1控制漏风措施

该项技术主要是针对助燃氧气的控制，减少或者杜绝松散煤层中氧气的含量，该技术手段就是利用泥浆、泡沫、纳米改性材料等来实现对煤层的封闭。其中泥浆技术的工作量较大，回弹多，抗压性较差，堵漏的效果不够理想；而泡沫材料堵漏的性能相对高且抗动态压力的性能好，但是成本稍高，高温会使其分解，释放有害气体形成次生灾害；纳米改性的弹性材料气密性高，伸展性好，可以利用多种方式对岩层进行处理，操作容易且效果理想，可以根据不同的煤层需要改变固化的时间，从而提高处理效果。

区域性封闭后，可以减少封闭区域内的漏风情况，开区均压则可以降低周边的空气压差，减少采空区的气流进入到自燃区域，从而降低自燃出现的概率，但是如果已经发生过自燃仅仅依靠封堵是不能起到灭火的实际效果的，也不可能实现完全的堵漏。

1.2惰性灭火措施

主要原理就是降低火区内的氧气浓度，利用窒息的方式来达到灭火的目的。主要措施就是注入氮气和二氧化碳等惰性的气体，或者惰性泡沫、三相泡沫等。惰性气体和泡沫可以迅速的填充到整个火灾区域内，从而窒息火焰，同时可降低煤层的温度，但是对于大热容量的媒体降温效果不理想，灭火的周期稍长，容易出现反复，且要求配合高质量的堵漏措施。

惰性泡沫和三相泡沫的可以起到固氮、降温、减少漏风、降低氧量、包裹煤层等效果，但是泡沫的稳定性较差，在碎煤中进行压入起泡性差，降低了实际效果。如果仅仅采用阻化剂则成本太高且效率较低，对已经形成高温浮煤效果较差。

1.3煤体阻化措施

原理就是降低煤炭的氧化活性，抑制煤炭与氧气结合的过程，技术措施是利用氯化钙、氯化镁等吸水性强的盐类或者雾化阻化剂、惰化阻化剂等。

在实施中吸水性盐类附着在煤体的表面，并形成一个含水的薄膜而阻止其余氧气接触，同时使得煤体长期处在一个较为湿润的状态下，低温氧化的过程中不会出现升温自燃的情况，从而可以长期的控制煤体出现的升温与自燃；阻化剂的防火效果是很好的但是如果水分蒸发且减少到一定程度的时候，阻化剂就会出现失效的勤快，从而变为催化剂而促进燃烧。

惰性阻化剂在煤体温度超过极限的时候就会吸收热量，从而产生惰性气体，阻碍火区中煤体出现连锁反应，高温分解后生成的残余物可以在煤体表面形成一个薄膜而阻碍其和氧气发生反应；但是材料不易分散到煤体内部，防护灭火的效果不能充分实现。

1.4降热降温措施

控制煤体的温度是控制火灾的重要措施，降低温度可以彻底熄灭火区的火灾，防止出现复燃的情况。主要是利用灌浆、注水、液氮、液二氧化碳等。熄灭火区的重点就是降温，温度降低可以控制连锁反应。水是成本低且最为广泛的降温介质，其热容量较大，其可以充分吸收煤体热量，同时可以产生水蒸气帮助煤体降温。大量的水蒸气可以降低氧气的浓度，从而包围与隔离火源达到灭火的效果。灌浆的技术在我国的矿井中应用普遍，泥浆可以降低温度吸收热量，对煤体产生包裹作用，达到隔绝氧气的目的。但是水和灌浆往往不能熄灭高位的火灾，同时其分解产物也会产生负作用，因此应控制其使用条件。

1.5胶体控制技术

随着技术分析发展，新型的凝胶材料已经被应用到灭火中，利用复合型的凝胶、泥浆等进行灭火已经成为一种发展趋势。胶体灭火材料可以多种功能，堵漏、降温、固结水分等等，在溶液的作用下进入煤体，在指定的时间内产生化学反应，形成凝胶并包裹高温煤体，充分发挥水的吸热作用，降低温度，解决了灌浆和注水流失的问题。在高温中也不立即气化，仅仅是因为水分蒸发而互相萎缩的情况，可以起到较好的灭火效果。在试验和应用中可以保持长期的完好性。同时该项技术在推广中研发了与其配套的多种灌注方式，配合矿山的生产，并获得了较好的效果。

2.综合灭火技术的实际应用

上述的防火与灭火措施都在某些方面可以发挥较好的作用，其都有局限性与不足，因此在实际生产中应采用多种技术相结合的综合性灭火技术才能保证煤体自燃的有效控制。如在某煤矿中出现煤体自燃，为了防治火灾扩大，紧急对该区域和周围区域进行封闭，并对其进行了进一步的灭火工作，其中采用综合性技术如下：

封堵技术，对与火灾区域相通的巷道、溜煤眼、钻孔等进行细致甲检查并对漏风位置进行封堵，控制气体漏洞与有害气体外溢。同时对发生火灾的区域注入氮气，控制火势的发展，利用两个注入孔注入氮气，降低氧气的浓度，直至氧气浓度将降至最低，并持续注入氮气保持低氧量。随后对消火道进行注胶灭火，从而降低整个火区的温度，彻底灭火完成撤架工作，施工消火道从内向工作面打钻孔70余个，注入灭火胶累计达到两千余立方。

工作面的密钻注胶，工作面完成二次封闭后，对工作面进行了注浆和注水，并利用钻孔与消火道的管路对现场的火灾区域进行了补充性的注胶，及对遗漏或者火灾重点区域进行注胶控制其出现二次火灾。经过综合性的控制措施的实施，基本控制了火灾的二次发生与蔓延。

3.结束语

针对矿井的灭火与控制技术种类较多，多数的措施都是在不断完善中，其各自都有不同的优势与缺陷，在面对煤矿自燃性火灾的时候应采用多种技术措施进行控制，及综合性技术来控制煤矿煤体的升温与自燃，当然应将预防放在主要的位置上，其次才是灭火。在实施中应利用先进的胶体灭火技术为主导，配合其他防火技术来形成一个更加有效的综合性防治技术，以此保证煤矿自燃性火灾的控制效果。

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