探究化學(xué)試劑防滅火技術(shù)在自燃火災(zāi)中的應(yīng)用

摘 要：針對礦井綜合防滅火技術(shù)在煤自燃火災(zāi)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，進行全面分析，并簡要介紹了礦井煤層自燃火災(zāi)的發(fā)生規(guī)律，提出煤自燃火災(zāi)中礦井綜合化學(xué)試劑防滅火技術(shù)的應(yīng)用要點，希望能夠給相關(guān)學(xué)者提供良好借鑒。

關(guān)鍵詞：注氮防滅火技術(shù);阻化劑防滅火技術(shù);膠體防滅火技術(shù);三相泡沫防滅火技術(shù);煤自燃火災(zāi);化學(xué)試劑

0 引言

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

1 礦井煤層自燃火災(zāi)的發(fā)生規(guī)律

煤自燃受外界環(huán)境包括自身性質(zhì)的影響較大，如果發(fā)生自燃，需要具備良好的自然傾向性，包括穩(wěn)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(huán)境的影響特別大，受自身性質(zhì)影響也較大，比如，煤質(zhì)的物理特性、煤堆特性等等。一般來講，煤自然發(fā)火主要發(fā)生于巷道的高冒區(qū)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(xiàn)大面積裂縫，嚴重的還會發(fā)生破碎，煤特別容易發(fā)生養(yǎng)護，溫度急劇升高，從而出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。

2 礦井綜合防滅火技術(shù)在煤自燃火災(zāi)中的應(yīng)用分析

2.1 礦井綜合防滅火技術(shù)

2.1.1 控制漏風(fēng)技術(shù)

該防滅火技術(shù)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(shù)方法有水泥噴漿技術(shù)、泡沫噴涂技術(shù)、納米改性彈性體材料涂抹施工技術(shù)、均壓技術(shù)等等。其中，水泥噴漿技術(shù)的施工工作量特別大，很容易引發(fā)回彈現(xiàn)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(shù)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(tài)下，極容易產(chǎn)生大量的有毒氣體。

與以上兩種技術(shù)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(fēng)位置，操作流程特別簡單，施工人員可以結(jié)合施工需求，妥善協(xié)調(diào)具體的固化時間，固化之后，煤巖表面會形成性質(zhì)比較穩(wěn)定的彈性體。均壓技術(shù)的應(yīng)用，能夠防止封閉區(qū)域出現(xiàn)大范圍漏風(fēng)，而開區(qū)均壓技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠有效降低采空區(qū)周圍的壓力差，避免采空區(qū)出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，防止煤層出現(xiàn)自燃[1]。

2.1.2 注氮防滅火技術(shù)

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(zāi)區(qū)域氧氣含量逐漸下降，最終火源熄滅，亦或是采空區(qū)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(qū)中的瓦斯與剩余的可燃氣體無法發(fā)生爆炸。液態(tài)氮能夠吸收熱量，保證火災(zāi)區(qū)域的溫度不斷下降。采用注氮防滅火技術(shù)，對各項開采機械設(shè)備，包括井巷設(shè)備不會產(chǎn)生任何污染與損壞，滅火結(jié)束后，能夠在短時間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)。

2.1.3 阻化劑防滅火技術(shù)

通常使用的阻化劑包括CaCl2、MgCl2、NaCl，包括玻璃水等等，當(dāng)阻化劑直接附著于煤的表面，會降低空氣當(dāng)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(tài)。水分在蒸發(fā)過程當(dāng)中，會出現(xiàn)吸熱降溫現(xiàn)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(xiàn)自燃現(xiàn)象。采用輸液管道與噴霧設(shè)備，將阻化劑溶液運送到指定位置，真正實現(xiàn)預(yù)防煤自燃的目標。

2.1.4 膠體防滅火技術(shù)

該防滅火技術(shù)屬于新型技術(shù)，能夠?qū)⒍侣?、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(nèi)，水溶液會產(chǎn)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(fā)揮，妥善解決灌漿與注水時出現(xiàn)的問題。當(dāng)煤明火燃燒的溫度接近1000℃時，運用該技術(shù)，也不會出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，煤層水分不斷蒸發(fā)，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(shù)的廣泛應(yīng)用，在井下煤層自燃火災(zāi)防治中取得良好應(yīng)用效果，膠體防滅火材料具備以下優(yōu)良性能：

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

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

第三，充填性能好，通過適當(dāng)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(qū)域;

第四，成膠時間容易控制，對于不同的發(fā)火情況，包括各項使用工藝，合理調(diào)節(jié)，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(tǒng)，妥善應(yīng)用壓注泥漿工藝，能夠保證大范圍煤層自燃火災(zāi)得到有效撲滅。

2.1.5 三相泡沫防滅火技術(shù)

所謂三相泡沫，主要指的是黃泥漿、氮氣與水三相物質(zhì)構(gòu)成的漿液，發(fā)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(jīng)過發(fā)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(zhì)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(zhì)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(fā)生[3]。

2.2 礦井綜合防滅火技術(shù)應(yīng)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(shè)計的停采線位置，為了有效減少煤量的損失，煤礦企業(yè)決定在停采線向外延伸75m。在通過斷層與聯(lián)絡(luò)巷道時，頂板控制難度增大，推進速率越來越慢，頻頻出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，頂板直接破碎，頂煤出現(xiàn)丟失。

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

通過運用礦井綜合防滅火技術(shù)，該煤層自燃火災(zāi)得到成功撲滅。

3 結(jié)束語

綜上，通過科學(xué)介紹了礦井綜合防滅火技術(shù)在煤自燃火災(zāi)中的應(yīng)用要點，并提出礦井礦井綜合防滅火技術(shù)，如控制漏風(fēng)技術(shù)、注氮防滅火技術(shù)、阻化劑防滅火技術(shù)、膠體防滅火技術(shù)、三相泡沫防滅火技術(shù)等等，保證煤層自燃火災(zāi)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(gòu)造期間綜合防滅火技術(shù)[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(shù)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(shù)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（13）：68.

作者簡介：

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