關于粉煤灰在礦井防滅火中的應用探討

何溢聰

摘 要：粉煤灰是燃煤電廠排放的固體污染物之一。充分利用粉煤灰的特性，可實現變廢為寶，也是降低電力生產環境污染的必然要求。將粉煤灰應用于礦井防滅火技術中是粉煤灰利用的重要方面之一，因此，對粉煤灰在礦井防滅火中的應用原理和效果進行分析和探討。

關鍵詞：粉煤灰；礦井；固體污染物；燃煤污染

中圖分類號：TD75 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.094

目前，燃煤仍然是我國發電的主要方式之一。隨著我國經濟的快速發展，對電力的需求越來越大，發電廠的燃煤數量也隨著增加。粉煤灰是燃煤發電產生的主要廢物之一。如果不對粉煤灰進行處理，任由其排入空氣中，易造成空氣污染。同時，由于粉煤灰的吸水性強、凝結硬化性能好等特點，如果粉煤灰排入水中，則很容易淤塞河道，對環境造成破壞。充分利用粉煤灰的化學物理性質實現變廢為寶，是解決我國電力生產造成的環境污染、降低粉煤灰處理成本的根本方法。經過長時間的研究，目前，粉煤灰已在許多領域得到了廣泛應用，礦井防滅火是其中一個方面。礦井火災會嚴重影響煤礦的安全生產，研究礦井防滅火技術對礦井工作的順利開展具有非常重要的意義。

1 粉煤灰在礦井防滅火中的應用原理

粉煤灰是煤燃燒后形成的一種灰色或灰白色的粉狀物，其吸水性好，化學性質與黃土類似，將其應用于礦井防滅火中具有很大的可行性。

礦井下防滅火的原理：主要采用充填材料建立隔離帶，以破壞煤炭自燃的必要條件，達到防漏風、防自燃、抑制燃燒的效果，從而實現井下防火和滅火的目的。根據破壞煤炭自燃條件的不同，礦井防滅火的作用原理也不同，井下充填材料的選擇也各不相同。從填充材料的選擇看，井下充填材料包括灌漿、阻化劑、惰性氣體和泡沫等。以往，黃泥灌漿是我國礦井防滅火的首選技術。然而，黃泥的過度開采必然會對環境造成破壞。為了解決這個問題，尋找一種與黃泥相似的替代材料成為礦井防滅火技術研究的關鍵。

粉煤灰的化學性質與黃泥接近。黃泥屬于惰性材料，基本上不含助燃的化學成分。黃泥的化學性質是黃泥灌漿成為礦井防滅火常見方法的重要原因。粉煤灰的化學成分與黃泥類似，主要由氧化硅、氧化鈣等不燃物質組成，基本上不含可燃物質。

從粉煤灰的物理性質看，粉煤灰的穩定性和脫水性較好，易于混合成漿和漿體傳輸。粉煤灰的顆粒配級以沙粒、土粒為主，顆粒半徑較小，顆粒形狀接近球形，吸水性能良好。由于粉煤灰的顆粒呈多孔結構，且比表面積大，與水相拌后易混合成漿。同時，由于粉煤灰的顆粒較小，粉煤灰與水混合成粉煤灰漿后的穩定性和流動性都較高，利用管道運輸灌漿的綜合效果非常好，填充后的密封性能良好。

與黃土相比，粉煤灰在礦井防滅火中應用優勢是顯而易見的。從使用性能看，粉煤灰的穩定性和流動性更好。黃泥的顆粒半徑比粉煤灰大，脫水性較差，利用黃泥灌漿容易被水流沖走，密封效果和滅火效果較差；從使用成本看，粉煤灰的成本較低，將發電廠日常排放的粉煤灰應用于礦井防滅火中是變廢為寶、減少燃煤污染、降低燃煤成本的重要方法，綜上所述，將粉煤灰應用于礦井防滅火中具有可行性；從使用來源來說，一些煤礦所在地的黃土較少，利用黃土作為充填材料的土源不足，而我國許多煤礦都建有熱電站，粉煤灰的來源非常廣泛。

2 粉煤灰在礦井防滅火中的應用效果

粉煤灰應用于礦井防滅火的優勢明顯。將粉煤灰作為井下防滅火充填材料的施工周期較短，由于粉煤灰的脫水性較好、脫水時間短，有利于縮短采區工作面的恢復時間；由于粉煤灰的顆粒體積小、內表面積較大、孔隙體積大、透氣性強和吸水性較好，利用粉煤灰作為充填材料的密封性能較好，隔絕空氣的效果較好，滅火速度較快；許多煤礦都建有坑口熱電站，粉煤灰的來源廣泛且與煤礦距離較近，縮短粉煤灰運輸距離有利于降低防滅火施工的運輸成本，從而達到提高施工整體效益的目的，且利用粉煤灰可避免對土壤的破壞，同時，可降低燃煤發電對環境的污染。

雖然粉煤灰在礦井防滅火中的應用效果明顯，但也應看到粉煤灰技術中存在的不足。具體不足之處有以下3點：①與水泥、石膏等物質不同，粉煤灰與水混合后無法發生化學反應，無法凝固成固體或膠體。只有在加入石灰等堿性物質后，粉煤灰才能與之反應凝固成為具有一定強度的固體或膠體。②由于粉煤灰的脫水性比較好，且沉淀速度比較快，如果單純使用粉煤灰與水的混合物，則粉煤灰在灌漿過程中易發生灰水分離，粉煤灰沉淀、清水流走，進而造成管路堵塞。在這種情況下，粉煤灰的防火滅火性能必然大打折扣，在煤炭發生自燃時甚至有可能造成水煤氣爆炸的潛在危險。因此，要想實現粉煤灰應用于礦井防滅火的理想效果，充分發揮粉煤灰滅火的優勢，就必須在粉煤灰漿中添加其他材料，使粉煤灰混合物凝固成為固化填充材料，防止混合物水灰分離。然而，這種處理方案無疑增加了粉煤灰防滅火技術的難度和成本。③粉煤灰不宜長期儲存，一旦儲存時間過長，則會發生凝固結塊，無法投入使用。

3 結束語

礦井火災是煤礦最危險的事故之一，嚴重影響著煤礦的安全生產。經過長時間的研究，我國的礦井防滅火技術已有了長足的進步和發展。粉煤灰的價格低廉、來源廣泛，將其應用于礦井防滅火中的可行性非常高，應用前景十分可觀。加大對粉煤灰作為防滅火材料的研究，對提高井下防滅火技術、減少礦井火災事故具有非常重要的現實意義。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕