露天煤礦防滅火的安全技術(shù)

張立新

摘 要：近年來隨著煤礦開采技術(shù)和新型開采設(shè)備的不斷發(fā)展，露天采礦日益受到青睞，露天煤礦也蓬勃發(fā)展開來。然而與不斷激增的數(shù)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(diǎn)，基于此，該文對露天煤礦中的防滅火安全技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：露天煤礦 防滅火 安全技術(shù)

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

1 露天煤礦發(fā)生自燃的機(jī)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(fēng)化的作用下，煤質(zhì)中的水分和瓦斯氣體會消失殆盡，并變得支離破碎，質(zhì)地疏松。這就會極其有利于空氣進(jìn)入煤質(zhì)內(nèi)部的空隙中，使煤炭吸附上氧氣，發(fā)生煤氧復(fù)合作用，這種作用既有物理效應(yīng)，也有化學(xué)效應(yīng)，尤其是化學(xué)效應(yīng)，煤質(zhì)發(fā)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(fù)合作用，形成惡性循環(huán)，激發(fā)溫度不斷上升。一旦達(dá)到煤的燃點(diǎn)，則煤質(zhì)就會發(fā)生自燃。

2 露天煤礦采取的日常火災(zāi)預(yù)防管理

2.1 日常性預(yù)防管理措施

日常性預(yù)防管理的重點(diǎn)在于定期巡查，嚴(yán)把現(xiàn)場安全關(guān)口。具體包括：（1）保持對煤場、采區(qū)例行巡查3次，如遇大風(fēng)、高溫等極端天氣應(yīng)酌情加大巡查力度，及早發(fā)現(xiàn)風(fēng)險及早排除隱患，對可能引發(fā)火災(zāi)例如吸煙、明火、電線短路等要嚴(yán)格杜絕。（2）連續(xù)監(jiān)控煤場工作區(qū)溫度。一旦發(fā)現(xiàn)溫度有異常升高波動，則應(yīng)立即采取必要的降溫措施，并對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行局部清理，去除該區(qū)域表層煤質(zhì)，尤其是一些風(fēng)化嚴(yán)重、形成松散狀粉末的碎煤，降低煤氧復(fù)合作用發(fā)生的可能性，規(guī)避自燃發(fā)生。（3）從露天開采計劃上進(jìn)行綜合優(yōu)化和合理平衡，嚴(yán)格按照生產(chǎn)訂單計劃進(jìn)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(hù)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(fā)生。

2.2 煤炭儲存管理

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

3 露天煤礦防滅火的常見安全技術(shù)

3.1 氮?dú)夥罍缁鸢踩夹g(shù)

3.1.1 氮?dú)鉁缁甬a(chǎn)生的原理

氮?dú)鉁缁穑饕抢昧说獨(dú)獾奈锢硇再|(zhì)。氮?dú)馐遣豢扇細(xì)怏w，且本身不助燃，常溫、常壓下為無色、無味、無毒氣體，經(jīng)加壓后以液氮形式可以方便存儲在相應(yīng)容器中。并且氮元素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，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(qū)域的氮?dú)夂?，則會導(dǎo)致該區(qū)域的氧氣含量相應(yīng)地下降。相關(guān)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(fā)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(qū)域可燃物的燃燒。也就是基于這樣的防火原理，在實(shí)踐中通過向綜采區(qū)注入大量氮?dú)猓捎跉怏w的擴(kuò)散作用，會滲入到采空區(qū)、冒落區(qū)和裂隙帶，并對所有區(qū)域形成有效保護(hù)，大大降低以上區(qū)域煤層發(fā)生自燃的可能性，從而達(dá)到防火的目的。

3.1.2 氮?dú)鉁缁甬a(chǎn)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(fā)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?dú)夂?，煤礦各區(qū)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(xiàn)爆炸。（3）窒息作用：充入氮?dú)夂?，除了易燃易爆氣體降低，氧氣含量也會降低，即使有火出現(xiàn)，也會因缺氧而窒息。

3.2 注漿滅火安全技術(shù)

利用注漿滅火，也是應(yīng)用較為廣泛的一種技術(shù)。主要是利用由凝膠、并添加適當(dāng)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(qū)。通過注漿，一是能夠填實(shí)煤層間裂隙，避免混入可燃?xì)怏w，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(fā)生概率。整個注漿系統(tǒng)由液池Ⅰ、液池Ⅱ、比例泵以及注漿管道構(gòu)成，液池配好漿液后經(jīng)比例泵按照需要進(jìn)行適當(dāng)混配。其中關(guān)鍵設(shè)備比例泵為撫順分院露天所獨(dú)立研發(fā)制造，由單螺桿式濃漿泵和計量式比例混合器兩個相對獨(dú)立的部分構(gòu)成，并能通過控制工作壓力和流量，對混合比例進(jìn)行精確控制，從而實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)配混合比例。

注漿時，先要在火區(qū)周圍進(jìn)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(diào)配較短的凝固時間，以便取得良好封堵效果。具體鉆孔參數(shù)應(yīng)選多少，則根據(jù)不同煤質(zhì)而區(qū)別對待，可先通過漿液滲透實(shí)驗(yàn)，確定漿液在該煤質(zhì)中的滲透半徑，一般而言，網(wǎng)孔參數(shù)選煤體滲透半徑的50%～70%即可。

3.3 大面積滅火安全技術(shù)

3.3.1 進(jìn)行大面積滅火的技術(shù)方法

大面積滅火技術(shù)大致上有以下4種：（1）在火區(qū)填充適量砂土，達(dá)到隔離空氣的目的，減少風(fēng)化；（2）通過對火區(qū)澆水，降低火區(qū)溫度；（3）對火區(qū)出現(xiàn)的裂縫，或打鉆孔進(jìn)行灌漿；（4）如有條件，可以單獨(dú)隔離火源易發(fā)區(qū)。

3.3.2 大面積火區(qū)對技術(shù)方法的選擇要求

（1）大石頭火區(qū)：主要是從綜合成本與生產(chǎn)相匹配，同時又保證技術(shù)上的可行性，可采用逐級臺階式挖注水溝進(jìn)行注水降溫與底部區(qū)域剝挖滅火相結(jié)合，提高防火安全系數(shù)。（2）新生火區(qū)：主要是對上部表層區(qū)域進(jìn)行注水降溫，控制火區(qū)擴(kuò)散，在下面進(jìn)行剝挖，徹底消滅火源。然后表層用黃土覆蓋，底部進(jìn)行灌漿，杜絕復(fù)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(jìn)采煤面時，對爆破的高溫鉆孔進(jìn)行注水降溫。長期實(shí)踐證明，通過直接向炮孔中注水、炮孔旁側(cè)加打注水孔、或者在打孔前先對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行注水降溫等，都可有效防止火災(zāi)發(fā)生。

4 結(jié)語

露天煤礦相比于傳統(tǒng)的礦井深采優(yōu)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(fā)生，倘若稍微疏忽或未及時給予有效處置，則極有可能引發(fā)大規(guī)模的火災(zāi)。因此必須對相關(guān)防滅火管理工作堅持常抓不懈、堅持科學(xué)管理，從管理和相關(guān)防滅火技術(shù)上切實(shí)作出努力，要求各部門協(xié)同配合，齊抓共管，做好現(xiàn)場安全防護(hù)工作，從而切實(shí)做到及早發(fā)現(xiàn)，及早解決，避免火災(zāi)蔓延擴(kuò)大給人民群眾生命安全和財產(chǎn)安全帶來巨大危害。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊占軍，肖平.撫順西露天礦內(nèi)排土場防滅火技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].煤礦安全，2002（7）：121-122.

[2] 張國柱，張萬龍，李景堂，等.平莊西露天煤礦防滅火方案的確定[J].環(huán)保與安全（露天采礦技術(shù)），2004（5）：137-138.

[3] 朱志宇，趙浩，劉光偉.淺析露天煤礦煤炭自燃[J].露天采礦技術(shù)，2011（1）59-60.

[4] 王志華，吳國光，孟獻(xiàn)梁，等.煤炭自燃防滅火材料技術(shù)進(jìn)展[J].能源技術(shù)與管理，2010（1）：79-80.endprint