淺談煤礦采空區防滅火技術及安全措施

作者簡介：

王鵬鵬（1988— ），男，漢族，山東章丘人，本科，工程師，研究方向：采礦工程；孔凡光（1988— ），男，漢族，山東鄒城人，專科，研究方向：采礦工程。

摘要：隨著我國社會經濟的不斷發展，國家對各類資源的需求越來越多。煤礦資源在我國的經濟發展中占據著重要地位，是人們實現對煤礦資源有效應用的關鍵和基礎，具有重要意義。然而，受各種因素的影響，我國煤礦采空區發生火災事故的概率較高。因此，相關煤礦資源采集企業和機構必須做好煤礦采空區防滅火工作，更好地保證工作人員以及采空區的安全，有效解決采空區火災事故頻發問題。本文分析了目前比較常見的幾種煤礦采空區防滅火技術，介紹了應用路徑，闡述了未來發展趨勢，提出了幾點煤礦采空區防火安全措施，旨在促進我國煤礦行業的進一步發展。

關鍵詞：

煤礦采空區；防滅火技術；安全措施

引言

煤礦本身就具有較強的可燃性，采空區內殘留的煤更是大大增加了該區域發生火災事故的可能性。防滅火技術的合理應用，不僅能夠降低煤礦發生火災事故的概率，還可以提前預測火災，有利于為工作人員贏得應對火災事故的時間，為工作人員營造一個更加安全的作業環境。除此之外，加強對煤礦采空區的安全管理，也是為工作人員創造安全作業環境的一項重要舉措。本文主要針對煤礦采空區防滅火技術以及該區域的安全管理措施展開了相關分析與研究，僅供參考。

一、煤礦采空區防滅火技術分析

煤礦采空區一般都會有很多殘留的煤，若這些煤礦想要實現自燃，必須同時滿足四個條件，因此相關人員一般只需要破壞其中一個條件就能避免遺煤自燃問題的發生^[1]。煤礦采空區防滅火技術的工作原理便是通過作用于煤炭自燃的四個條件，來達到阻斷煤自燃的目的。

（一）工作面開采技術

工作人員在開采煤層之前若可以制定合理的開采技術措施（如巷道尺寸的設計、開采方式的選擇等），便可以大大提高煤炭回收率，有利于減少“遺煤”的產生，如此就能有效避免采空區遺煤自燃問題的發生。對于那些不可避免的“遺煤”，工作人員可以嘗試加快回采速度，從而以此來縮短采空區遺煤在散熱帶和氧化帶所滯留的時間。

（二）均壓通風技術

均壓通風技術阻斷煤自燃的原理主要是通過借助礦井內的通風設備對采空區通風系統中的各個部位壓力進行調節，從而減小巷道兩側的壓差，減小礦井采空區的漏氣量，最終達到阻斷煤體自燃的目的。這項技術一般不需要投入太多成本，易于操作，而且還可以有效防止有毒、有害氣體對工作環境的污染，因此目前這項技術已經在國內的煤礦工業中得到了廣泛應用。

（三）堵漏防滅火技術

堵漏防滅火技術主要是利用非易燃物堵塞通風管道來阻斷煤體自燃所需要的供氧條件，從而達到滅火的目的^[2]。目前，我國煤礦行業最常用的堵漏防滅火技術有兩種。一種是在兩巷之間設置擋風墻。擋風墻的寬度一般都要比巷道寬度大，且四周要盡可能與煤壁接嚴，才能夠最大限度地減少采空區漏風量。另一種是通過填充堵漏材料，實現對漏風通道的填堵，以達到減少漏風量的目的。目前，市面上出現了一種可以直接噴涂的新型復合漿體堵漏材料，使用這一材料填堵漏風通道往往需要投入較高成本，而且施工量較大，因此直到現在，這一材料還并未廣泛應用于煤礦防火工作。

（四）注漿防滅火技術

注漿防滅火技術阻隔煤自燃的原理主要是通過將黏土、粉煤灰等多種不可燃材料進行一定比例的混合，在形成一定濃度的漿液之后，將漿液順著管道運輸到井下并注入到可能會發生遺煤自燃的采空區，從而達到降低煤體溫度、隔絕氧氣的目的，以實現對遺煤自燃條件的阻斷^[3]。另外，當泥漿進入裂隙結成膠結以后，采空區的空隙率也會有所降低。當前，我國已經建成的注漿防滅火系統主要有兩種：井上固定制漿系統、井下移動注漿系統。相關工作人員在使用這些系統進行注漿操作時，還可以根據實際情況及時調整注漿量。這項煤礦采空區防滅火技術雖然操作簡單，成本較低，防滅火效果也比較顯著，但對注入漿液的濃度要求較高，需要相關工作人員能夠嚴格把控好漿液濃度，避免出現因漿液濃度過大而堵塞注漿管道等問題。

（五）惰性氣體防滅火技術

惰性氣體防滅火技術阻隔煤自燃的原理主要是通過在采礦區遺煤自燃區域中的預埋管道或鉆孔中注入惰性氣體，來達到預防和撲滅火災的目的^[4]。具體來看，當相關工作人員在預埋管道或鉆孔中注入惰性氣體以后，這些氣體就會與采礦區中的遺煤接觸，覆蓋在煤體表面并進入煤體的內部空隙，從而將煤體中的氧氣置換出來，以此進一步組織煤體氧化。從目前來看，常見的惰性氣體有兩種：CO2和N2。這兩種氣體的化學性質相對比較穩定，且容易獲得，只不過與N2相比，CO2對煤自燃的抑制效果更強。另外，從目前來看，有相關研究表明，通過將CO2和N2兩種氣體進行一定比例的混合，其滅火效果可以達到最優。與其他防滅火技術相比，惰性氣體防滅火技術的操作相對比較簡單，容易制備和輸送，但需要的滅火周期較長，并且在滅火時容易讓人窒息，因此相關工作人員在使用這項技術時，還需及時監測惰性氣體的濃度，避免因濃度過高而導致人員窒息。

（六）阻化劑防滅火技術

阻化劑防滅火技術主要是將阻化劑噴灑在煤體表面，以此來抑制煤的活性、隔絕空氣，從而阻止采空區遺煤自燃。從目前來看，社會市場上有很多類型的阻化劑，這些阻化劑的生產工藝比較復雜，價格相對比較昂貴，而且投入滅火的需求量較大，因此工作人員需要根據實際情況合理選擇和應用這項技術。

二、煤礦采空區應用防滅火技術的實現路徑

（一）完善消防系統

在對煤礦采空區進行安全管理時，防滅火技術的應用需要有一套相對完善的消防系統作為支撐和保障，不但可以有效指導相關工作人員正確使用防滅火技術，而且還能夠在一定程度上消除煤礦采空區的安全隱患，從而避免火災事故的發生。另外，消防系統的完善還需要相關企業和機構能夠加大對建設和完善消防系統的資金投入力度，配備充足的消防設施，從而為防滅火技術的應用提供更多支持。

（二）改進噴淋系統

建設噴淋系統是煤礦采空區加強消防安全管理的一項重要工作，能夠在一定程度上影響防滅火技術的實際應用效果。因此，相關工作人員有必要加強對噴淋系統的建設與優化，注重其應用性能的提升，確保該系統可以盡可能快地消滅火災，避免火勢加大或向煤礦其他區域蔓延。一方面，在系統建設的過程中，相關人員要重視“輸送管”和“進風管”兩個管道的管徑設計，盡可能使用鋼制管道建設噴淋系統，以便更好地滿足煤礦采空區滅火需求。另一方面，在對噴淋系統進行改進優化設計時，相關人員需要加強對進口水壓的控制。通常情況下，進口水壓應大于等于25兆帕，而且還需要工作人員在消火栓周邊安裝泄壓閥，以此來降低噴淋系統的水壓，確保水壓低于06兆帕，從而確保噴淋系統可以正常運行。

（三）加強環境監測

火災發生前，周圍環境通常都會發生一些顯著變化。對此，相關工作人員可以加大對煤礦采空區周圍環境變化的監測力度，以此來實現對該區域發生火災安全事故的預測。在具體實踐中，相關人員可以在煤礦采空區布設多種傳感器，通過傳感器來采集采空區周圍環境信息，了解其環境變化，從而預測出該區域發生火災的概率，這樣就能最大限度地保障工作人員人身安全，減少火災事故發生的可能。一旦監測出礦區發生了火災，相關人員必須及時采取一定措施，操控消防系統、噴淋系統等破壞煤體燃燒的條件或是向采空區注入氮氣，從而快速完成礦區滅火工作。需要注意的是，在注入氮氣之前，相關人員需要檢查是否有人被困在火場內，若有人員被困需慎用這種方法。

三、煤礦采空區防滅火技術的未來發展

（一）研發煤自燃預測預報技術

在煤礦開采時，隨著開采深度的不斷增加，相應的煤礦地質條件勢必會更加復雜，隱藏在采空區的火源位置必然也會更加隱蔽，導致相關工作人員無法準確監測出可能會發生火災的區域。從目前來看，現有的煤自燃危險區域判斷方法具有一定的局限性，常常不能較為準確地判斷出不同煤礦開采條件下采空區火災發生區域或危險區域。因此，未來相關科研人員可以嘗試研發煤自燃預測預報技術，以便更好地保障煤礦開采人員人身安全。

（二）研發新型防滅火材料

從目前來看，雖然防滅火材料至今已經有了多年發展歷史，這些材料的制備工藝大多比較復雜，需要投入的成本較高。因此，這就需要相關科研人員能夠積極研發出更經濟、更環保、容易制備且更適合煤礦作業環境的新型防滅火材料。

（三）研發智能化滅火設備

目前我國所使用的防滅火設備很多都離不開人工操作，現階段還未形成集監測、報警、自動滅火等于一體的智能化防滅火系統。另一方面，我國很多地區在對煤礦進行氣體檢測時，無法隨時隨地對井下任何區域的氣體成分進行檢測，通常還需要相關人員下井取樣，然后帶到地面上對其進行化驗和分析，這就容易導致煤礦監測人員無法及時發現煤礦采空區中的危險源或危險區域，從而無法保證火災及時消除。因此，相關科研人員還需要加大信息技術的應用，積極研發基于現代科學技術手段的智能化滅火設備。

四、煤礦采空區安全措施

（一）做好前期準備工作

在正式進入煤礦采空區之前，相關工作人員有必要提前了解該區域的實際情況和環境特點，以此為依據盡可能全面地識別出可能誘發安全事故的因素，對安全事故發生的可能有一個比較準確的預判，之后還需要提前制定出科學合理且可行性強的安全技術應用方案和安全逃離方案。相關工作人員還需要加強對煤礦采空區地質條件的信息采集與分析，根據最終的分析結果判斷該區域是否穩定、是否安全，并制定相應的煤礦開采方案，以免發生嚴重的安全事故。

（二）優化地質勘查方法

在煤礦生產作業過程中，地質勘查尤為重要。隨著工作人員對煤礦的不斷開采，采空區面積將會逐漸增加，由于該區域的地質條件大多并不穩定，隨時都可能會發生變化。因此，如果相關工作人員無法較為準確地掌握該區域的實際分布情況和潛在的危險源，那么就會大大增加礦區發生安全事故的概率。若想要進一步保障煤礦采空區的作業環境安全和工作人員的人身安全，關鍵還是要加大對礦區地質的勘查。首先，相關煤礦資源采集企業和機構需要加大資金投入力度，積極引進先進的地質勘查設備，讓工作人員積極學習這些設備的使用方法，讓他們通過操作這些設備來完成對礦區地質信息的采集、分析與研究，從而為他們制定出較為準確的開采方案提供更多數據支持和保障。其次，相關煤礦資源采集企業和機構有必要引入大數據技術，聘請專業人員加強對工作人員的技術培訓，讓他們能夠利用大數據技術對所采集的礦區地質信息進行準確分析，使其能夠進一步明確煤礦采空區的位置、環境特點以及該區域可能會出現的安全事故（包括事故出現的大概位置等），從而為其制定應對安全事故的方案提供依據。最后，相關煤礦資源采集企業和機構需要將每個工作人員的地質勘查工作情況完整地記錄下來，建立紙質版和電子版地質勘查檔案。這樣一來，如果發生了安全事故，可以責任到人，有效提高地質勘查工作人員的安全意識和責任意識，有利于讓他們充分認識到開展地質勘查工作的重要意義，也有利于減少同類錯誤的出現頻率。

結語

總而言之，在煤礦開采時，相關工作人員有必要加強煤礦采空區防滅火技術的應用以及對該區域的安全管理，如此才能更好地保證自身的生命安全，提高煤礦開采效率。目前，我國煤礦采空區常用的幾種防滅火技術主要包括工作面開采技術、均壓通風技術、堵漏防滅火技術、注漿防滅火技術、惰性氣體防滅火技術、阻化劑防滅火技術。在實際工作中，工作人員必須根據實際情況選擇合適的技術，從而做好煤礦采空區的防滅火工作。為進一步保障施工人員人身安全，相關管理層還要做好煤礦采空區的安全管理工作，如可以通過做好前期準備工作、優化地質勘查方法等舉措來實現，從而最大限度地避免作業期間安全事故的發生。

參考文獻

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