探究化學試劑防滅火技術在自燃火災中的應用

摘 要：針對礦井綜合防滅火技術在煤自燃火災中的應用現狀，進行全面分析，并簡要介紹了礦井煤層自燃火災的發生規律，提出煤自燃火災中礦井綜合化學試劑防滅火技術的應用要點，希望能夠給相關學者提供良好借鑒。

關鍵詞：注氮防滅火技術;阻化劑防滅火技術;膠體防滅火技術;三相泡沫防滅火技術;煤自燃火災;化學試劑

0 引言

在煤炭開采過程之中，礦井火災的危害性最大，在一些大中型煤礦當中，如果初選嚴重的煤自燃火災，會危及煤炭開采作業人員的生命財產安全，降低煤礦企業的總體效益。在我國重點煤礦企業當中，自然發火危險的煤礦占據47.29%，共有329處煤礦具有較強的煤自燃傾向。如果發生煤自燃火災，會產生有害氣體，嚴重影響井下作業人員的生命安全，故采用合理的礦井防滅火技術特別重要。

1 礦井煤層自燃火災的發生規律

煤自燃受外界環境包括自身性質的影響較大，如果發生自燃，需要具備良好的自然傾向性，包括穩定的供氧條件、良好的氧化與儲熱時間。煤在自燃的過程之中，受外界環境的影響特別大，受自身性質影響也較大，比如，煤質的物理特性、煤堆特性等等。一般來講，煤自然發火主要發生于巷道的高冒區與停采線位置，包括切眼、巷道交叉點位置等等，在采動與礦壓作用下，煤壁很容易出現大面積裂縫，嚴重的還會發生破碎，煤特別容易發生養護，溫度急劇升高，從而出現自燃現象。

2 礦井綜合防滅火技術在煤自燃火災中的應用分析

2.1 礦井綜合防滅火技術

2.1.1 控制漏風技術

該防滅火技術的核心是杜絕或者減少松散氧氣的供給，防止松散氧氣供給到煤層，常用的技術方法有水泥噴漿技術、泡沫噴涂技術、納米改性彈性體材料涂抹施工技術、均壓技術等等。其中，水泥噴漿技術的施工工作量特別大，很容易引發回彈現象，抗動壓的性能也比較差，堵漏效果不是特別理想。與水泥噴漿技術相比，泡沫堵漏的性能比較突出，具有較強的抗動壓性，但是，其施工成本比較高，在高溫狀態下，極容易產生大量的有毒氣體。

與以上兩種技術相比較而言，納米改性彈性材料的氣密性能較佳，伸長率特別好，能夠均勻的刮、涂于煤巖體表面的漏風位置，操作流程特別簡單，施工人員可以結合施工需求，妥善協調具體的固化時間，固化之后，煤巖表面會形成性質比較穩定的彈性體。均壓技術的應用，能夠防止封閉區域出現大范圍漏風，而開區均壓技術的合理應用，能夠有效降低采空區周圍的壓力差，避免采空區出現漏風現象，防止煤層出現自燃[1]。

2.1.2 注氮防滅火技術

利用氮氣進行滅火，能夠在空間任意位置擴散，將氧氣直接排擠，使得火災區域氧氣含量逐漸下降，最終火源熄滅，亦或是采空區中的氧氣含量減少，剩余的煤因為缺乏氧氣，無法自燃。通過注入一定量的氮氣，能夠保證采空區中的瓦斯與剩余的可燃氣體無法發生爆炸。液態氮能夠吸收熱量，保證火災區域的溫度不斷下降。采用注氮防滅火技術，對各項開采機械設備，包括井巷設備不會產生任何污染與損壞，滅火結束后，能夠在短時間內恢復生產。

2.1.3 阻化劑防滅火技術

通常使用的阻化劑包括CaCl2、MgCl2、NaCl，包括玻璃水等等，當阻化劑直接附著于煤的表面，會降低空氣當中的水分直接吸取，直接在煤層表面形成含有一定水分的液膜，防止煤層與氧氣直接接觸，具有良好的隔氧阻化效果。因為阻化劑的吸水性特別強，能夠保證煤層長時間處于濕潤狀態。水分在蒸發過程當中，會出現吸熱降溫現象，使得煤層在低溫氧化過程中，溫度不會瞬間升高，防止煤層出現自燃現象。采用輸液管道與噴霧設備，將阻化劑溶液運送到指定位置，真正實現預防煤自燃的目標。

2.1.4 膠體防滅火技術

該防滅火技術屬于新型技術，能夠將堵漏、降溫與阻化等一系列功能進行有效整合，在指定的時間之內，水溶液會產生膠凝，將高溫源緊緊包圍，保證水源的降溫吸熱功能得到充分發揮，妥善解決灌漿與注水時出現的問題。當煤明火燃燒的溫度接近1000℃時，運用該技術，也不會出現汽化現象，煤層水分不斷蒸發，緩慢萎縮，進一步提升了煤層滅火的安全性能[2]。

膠體防滅火技術的廣泛應用，在井下煤層自燃火災防治中取得良好應用效果，膠體防滅火材料具備以下優良性能：

第一，固水效果好，純膠體內部90.0%為水，容易流動的水源直接被固結，保證水的降溫滅火效果得到更好發揮;

第二，熱降溫性能佳，成膠過程屬于吸熱反應，煤溫度的不斷上升，膠體內部的水發生汽化反應，會吸收很多熱量;

第三，充填性能好，通過適當加大增強劑的使用量，膠體的耐壓性能越來越強，因為膠體泥漿的濃度特別高，能夠直接填充到高冒空頂區域;

第四，成膠時間容易控制，對于不同的發火情況，包括各項使用工藝，合理調節，成膠時間能夠得到有效控制;

第五，材料來源比較廣，成本低，通過合理運用灌漿系統，妥善應用壓注泥漿工藝，能夠保證大范圍煤層自燃火災得到有效撲滅。

2.1.5 三相泡沫防滅火技術

所謂三相泡沫，主要指的是黃泥漿、氮氣與水三相物質構成的漿液，發泡劑的合理使用，能夠保證漿液表面張力不斷下降，固體顆粒表面更加濕潤，漿液和氣體經過發泡器后，利用漿體和氮氣自身的動力，直接對三相混合液進行做功，最終形成三相介質泡沫群。

黃泥漿具有較強的覆蓋性能，利用這一性能，包括氮氣窒息性與水的吸熱降溫性質進行合理的煤層自燃防滅火，取得良好效果。黃泥漿能夠成為泡沫，該泡沫的分布范圍比較均勻，能夠減少漿體的大量流失，進一步提升了防滅火的合理性，減少安全隱患的發生[3]。

2.2 礦井綜合防滅火技術應用實例分析

某煤礦4255綜方面走向長為1542m，斜長為165m，煤層厚度在8.0到9.2m之間，采高為3.0m，在2015年8月底回采到設計的停采線位置，為了有效減少煤量的損失，煤礦企業決定在停采線向外延伸75m。在通過斷層與聯絡巷道時，頂板控制難度增大，推進速率越來越慢，頻頻出現冒頂現象，頂板直接破碎，頂煤出現丟失。

在2018年11月份該采區進風角落出現煙霧，為了避免事故逐漸擴大，有關人員決定封閉火區，并采取以下綜合礦井綜合防滅火技術措施，具體見表1。

通過運用礦井綜合防滅火技術，該煤層自燃火災得到成功撲滅。

3 結束語

綜上，通過科學介紹了礦井綜合防滅火技術在煤自燃火災中的應用要點，并提出礦井礦井綜合防滅火技術，如控制漏風技術、注氮防滅火技術、阻化劑防滅火技術、膠體防滅火技術、三相泡沫防滅火技術等等，保證煤層自燃火災得到有效控制。

參考文獻：

[1]殷博超，耿永飛，王利元，白常亮，劉香萍.高瓦斯礦井過構造期間綜合防滅火技術[J].煤礦機械，2018，39（04）：32-34.

[2]張蜀疆.礦井易自燃煤層綜合防滅火技術研究[J].黑龍江科技信息，2017（14）：21.

[3]張作華，王永峰.納林河二號礦井首采面綜合防滅火技術研究[J].山東工業技術，2015（13）：68.

作者簡介：

張利軍（1984- ），籍貫：山西左權縣，2016年1月畢業于太原理工大學，本科，職稱：通風助理工程師，從事工作及研究方向：礦井通風與安全及瓦斯治理技術研究。