露天煤礦防滅火的安全技術

張立新

摘 要：近年來隨著煤礦開采技術和新型開采設備的不斷發展，露天采礦日益受到青睞，露天煤礦也蓬勃發展開來。然而與不斷激增的數量相比，露天煤礦自身所具有的安全隱患，卻時刻不容小覷。尤其是露天煤礦煤層的自燃火防治，是安全工作的重點，基于此，該文對露天煤礦中的防滅火安全技術進行了探討。

關鍵詞：露天煤礦 防滅火 安全技術

中圖分類號：TD75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0044-01

1 露天煤礦發生自燃的機理

露天煤礦采煤面的煤炭，由于長期裸露在空氣中，在陽光暴曬和空氣風化的作用下，煤質中的水分和瓦斯氣體會消失殆盡，并變得支離破碎，質地疏松。這就會極其有利于空氣進入煤質內部的空隙中，使煤炭吸附上氧氣，發生煤氧復合作用，這種作用既有物理效應，也有化學效應，尤其是化學效應，煤質發生氧化以后會釋放出大量的熱量，并逐漸在煤層以下積累，不斷積累的熱量又會加劇煤氧復合作用，形成惡性循環，激發溫度不斷上升。一旦達到煤的燃點，則煤質就會發生自燃。

2 露天煤礦采取的日常火災預防管理

2.1 日常性預防管理措施

日常性預防管理的重點在于定期巡查，嚴把現場安全關口。具體包括：（1）保持對煤場、采區例行巡查3次，如遇大風、高溫等極端天氣應酌情加大巡查力度，及早發現風險及早排除隱患，對可能引發火災例如吸煙、明火、電線短路等要嚴格杜絕。（2）連續監控煤場工作區溫度。一旦發現溫度有異常升高波動，則應立即采取必要的降溫措施，并對相關區域進行局部清理，去除該區域表層煤質，尤其是一些風化嚴重、形成松散狀粉末的碎煤，降低煤氧復合作用發生的可能性，規避自燃發生。（3）從露天開采計劃上進行綜合優化和合理平衡，嚴格按照生產訂單計劃進行合理開采，避免過大面積的長期暴露采煤面，并且要與巡查、防火能力相匹配，確保配套防護措施能夠滿足防滅火需要，從而最大程度地降低煤炭自燃的發生。

2.2 煤炭儲存管理

（1）對于有條件的煤礦，建議對煤炭實施封閉式儲存，用彩鋼板材質做成的倉庫，既節約成本，施工搭建方便，同時又能有效避免風吹日曬對煤炭的風化作用，大大降低煤炭風化并發生自燃的概率。（2）合理安置風障或者搭建擋風墻，其目的仍是為了避免風直接吹到煤炭，造成風化。

3 露天煤礦防滅火的常見安全技術

3.1 氮氣防滅火安全技術

3.1.1 氮氣滅火產生的原理

氮氣滅火，主要是利用了氮氣的物理性質。氮氣是不可燃氣體，且本身不助燃，常溫、常壓下為無色、無味、無毒氣體，經加壓后以液氮形式可以方便存儲在相應容器中。并且氮元素化學性質穩定，很難與其他物質發生反應，因此可用于滅火。而由于大氣總量相對固定，如果人為增加某區域的氮氣含量，則會導致該區域的氧氣含量相應地下降。相關資料顯示，如果將氧含量控制在10%以下，那么就能有效避免煤炭發生氧化自燃，而如果將氧含量控制在3%以下，那么就可完全抑制該區域可燃物的燃燒。也就是基于這樣的防火原理，在實踐中通過向綜采區注入大量氮氣，由于氣體的擴散作用，會滲入到采空區、冒落區和裂隙帶，并對所有區域形成有效保護，大大降低以上區域煤層發生自燃的可能性，從而達到防火的目的。

3.1.2 氮氣滅火產生的作用

（1）冷卻作用：由于液氮溫度很低，將液氮噴向可燃物，液氮會瞬間發生氣化，吸收大量熱量，從而有效快速滅火。（2）抑爆作用：充入氮氣后，煤礦各區域的空氣成分大大改變，尤其是其中混入的易燃易爆成分含量得到有效降低，從而避免接觸明火后出現爆炸。（3）窒息作用：充入氮氣后，除了易燃易爆氣體降低，氧氣含量也會降低，即使有火出現，也會因缺氧而窒息。

3.2 注漿滅火安全技術

利用注漿滅火，也是應用較為廣泛的一種技術。主要是利用由凝膠、并添加適當比例的粉煤灰、黃土等制成漿液，并將該漿液由注漿管道直接輸送至采煤區。通過注漿，一是能夠填實煤層間裂隙，避免混入可燃氣體，二是受熱后能夠釋放水份，降低溫度，從而可以有效降低自燃發生概率。整個注漿系統由液池Ⅰ、液池Ⅱ、比例泵以及注漿管道構成，液池配好漿液后經比例泵按照需要進行適當混配。其中關鍵設備比例泵為撫順分院露天所獨立研發制造，由單螺桿式濃漿泵和計量式比例混合器兩個相對獨立的部分構成，并能通過控制工作壓力和流量，對混合比例進行精確控制，從而實現自動化調配混合比例。

注漿時，先要在火區周圍進行打孔，并觀察孔周圍是否有大的裂隙，如果有則要適度增加漿液濃度，調配較短的凝固時間，以便取得良好封堵效果。具體鉆孔參數應選多少，則根據不同煤質而區別對待，可先通過漿液滲透實驗，確定漿液在該煤質中的滲透半徑，一般而言，網孔參數選煤體滲透半徑的50%～70%即可。

3.3 大面積滅火安全技術

3.3.1 進行大面積滅火的技術方法

大面積滅火技術大致上有以下4種：（1）在火區填充適量砂土，達到隔離空氣的目的，減少風化；（2）通過對火區澆水，降低火區溫度；（3）對火區出現的裂縫，或打鉆孔進行灌漿；（4）如有條件，可以單獨隔離火源易發區。

3.3.2 大面積火區對技術方法的選擇要求

（1）大石頭火區：主要是從綜合成本與生產相匹配，同時又保證技術上的可行性，可采用逐級臺階式挖注水溝進行注水降溫與底部區域剝挖滅火相結合，提高防火安全系數。（2）新生火區：主要是對上部表層區域進行注水降溫，控制火區擴散，在下面進行剝挖，徹底消滅火源。然后表層用黃土覆蓋，底部進行灌漿，杜絕復燃。（3）采剝臺階上滅火：所謂采剝臺階上滅火，也就是挖制采剝臺階時或向前推進采煤面時，對爆破的高溫鉆孔進行注水降溫。長期實踐證明，通過直接向炮孔中注水、炮孔旁側加打注水孔、或者在打孔前先對相關區域進行注水降溫等，都可有效防止火災發生。

4 結語

露天煤礦相比于傳統的礦井深采優勢明顯，因而受到廣泛推廣，但露天開采的采煤面，幾乎全部裸露在空氣中，并處在日光照射下，氧氣、溫度條件都利于煤炭自燃的發生，倘若稍微疏忽或未及時給予有效處置，則極有可能引發大規模的火災。因此必須對相關防滅火管理工作堅持常抓不懈、堅持科學管理，從管理和相關防滅火技術上切實作出努力，要求各部門協同配合，齊抓共管，做好現場安全防護工作，從而切實做到及早發現，及早解決，避免火災蔓延擴大給人民群眾生命安全和財產安全帶來巨大危害。

參考文獻

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