煤礦井下巷道防滅火新技術(shù)的實(shí)踐價(jià)值

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（華陽新材料科技有限公司通風(fēng)部 山西 045000）

前言

在煤礦的防滅火流程當(dāng)中，最基本的要求是要有一套完整的防滅火體系，在面對(duì)緊急情況時(shí)，通過完善的體系安排，能夠快速的采取應(yīng)對(duì)措施。防滅火體系涉及到整個(gè)煤礦運(yùn)行的各個(gè)體系，在各個(gè)體系的運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中，都需要為防滅火體系的運(yùn)轉(zhuǎn)留出空間，使緊急情況下的措施執(zhí)行更加順利。完善的防滅火體系能夠在發(fā)生火災(zāi)的情況下，最快速度組織火勢(shì)的蔓延，為工作人員的避險(xiǎn)提供時(shí)間，減少煤礦企業(yè)的損失，同時(shí)，防滅火體系的重點(diǎn)不僅在于滅火還在于防火，在日常生產(chǎn)過程中，能夠有效地規(guī)范工作人員的行為，使煤礦開采工作的安全性得到有效的提升。

1.當(dāng)前我國煤礦井下巷道防滅火工作存在的問題

研究數(shù)據(jù)表明，我國一半以上的重點(diǎn)煤礦存在不同程度的自燃火災(zāi)隱患，并且每年都會(huì)由于煤炭的自燃造成巨大的損失，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國過去每年在礦井當(dāng)中發(fā)生的火災(zāi)有將近400次，煤礦火災(zāi)，尤其是煤礦井下巷道發(fā)生的火災(zāi)，極大程度的威脅著煤礦開采工作人員的生命安全，也是對(duì)國家資源和經(jīng)濟(jì)的巨大威脅。煤礦井下巷道發(fā)火是井下自然發(fā)火的重要組成部分。由于巷道在掘進(jìn)過程中,對(duì)周圍煤體的擾動(dòng)和巷道周邊支承壓力的作用超過巷道周圍煤體所能承受的最大負(fù)荷，進(jìn)而導(dǎo)致煤體出現(xiàn)破裂、松動(dòng)等現(xiàn)象，增加了火災(zāi)發(fā)生的可能性。如果煤礦開掘的管理人員不及時(shí)采取得當(dāng)?shù)奶幚?，不?yán)格防范，將會(huì)導(dǎo)致自然發(fā)火，對(duì)煤礦生產(chǎn)和安全造成嚴(yán)重不良影響。

2.我國煤礦火災(zāi)防治技術(shù)的發(fā)展方向

(1)加強(qiáng)理論基礎(chǔ)建設(shè)，引入技術(shù)創(chuàng)新理念

由于煤礦發(fā)生火災(zāi)的原因同煤所處的環(huán)境以及開采技術(shù)具有很大的相關(guān)性，因此，煤礦開采時(shí)的巷道防護(hù)和對(duì)開采人員技術(shù)保障具有十分重要的作用。做好煤礦井下巷道的防滅火理論性研究，能夠幫助防火和滅火工作都取得巨大的發(fā)展。如今的煤礦井下巷道防滅火技術(shù)就十分依賴化學(xué)等專業(yè)性理論知識(shí)，并且發(fā)揮了較好的效果，在理論基礎(chǔ)研究工作方面，相關(guān)單位需要加大力度，為技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新提供基本的理論條件。

(2)突破關(guān)鍵技術(shù)增強(qiáng)新技術(shù)和裝備研發(fā)

當(dāng)煤礦井下巷道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，需針對(duì)火災(zāi)發(fā)生的原因進(jìn)行分析，根據(jù)不同類型的火災(zāi)選擇適當(dāng)?shù)臏缁鸱绞健Ｔ诨馂?zāi)防滅技術(shù)研究中，對(duì)不同類型的火災(zāi)進(jìn)行分析，了解其發(fā)生的誘因?qū)τ跍缁鸺夹g(shù)的研發(fā)具有重要的作用，可使滅火技術(shù)具有明顯的側(cè)重點(diǎn)和功能性，針對(duì)不同類型的火災(zāi)可迅速達(dá)到滅火的效果。

(3)做好應(yīng)對(duì)火災(zāi)的技術(shù)準(zhǔn)備，避免擴(kuò)大危害范圍

在煤礦地下巷道的防滅火工作當(dāng)中，防止和處理火災(zāi)產(chǎn)生的有毒有害氣體，是一項(xiàng)關(guān)鍵的工作。煤礦的井下巷道本身較為封閉，空氣流通依賴井下的通風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，井下巷道的通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)受到嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重威脅到工作人員的生命安全，還有可能由于高溫和煙霧，損壞通風(fēng)系統(tǒng)，產(chǎn)生故障引發(fā)其它事故。因此，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該做好應(yīng)對(duì)煙霧和有毒有害氣體的準(zhǔn)備，防滅火技術(shù)在研究過程中，應(yīng)該重視起氣體處理和預(yù)防。

圖1 煤礦井下巷道

(4)應(yīng)用技術(shù)

煤礦生產(chǎn)過程中，防火和滅火最重要的是應(yīng)用技術(shù)，高標(biāo)準(zhǔn)的防滅火技術(shù)是保障日常生產(chǎn)和應(yīng)急措施的基礎(chǔ)。防滅火技術(shù)的應(yīng)用首先要求在采煤工藝的選擇上，首要選擇合理的采煤工藝，避免在采煤過程中造成煤礦燃燒引發(fā)火災(zāi)。其次，在采煤工作中，要注意工作面上存在的漏風(fēng)現(xiàn)象，在很多煤礦火災(zāi)當(dāng)中，工作面的漏風(fēng)成為了加劇火勢(shì)的重要原因。在火災(zāi)發(fā)生的情況下，可以通過注漿或注水的方式，對(duì)煤礦進(jìn)行包裹和降溫，避免煤礦快速氧化，減緩煤炭的升溫，避免煤炭燃燒。在對(duì)我國過往煤礦滅火經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)，我國針對(duì)煤礦滅火的技術(shù)研發(fā)多種多樣，針對(duì)不同類型、不同環(huán)境的火災(zāi)都實(shí)現(xiàn)了多種滅火技術(shù)的選擇與使用，如均壓防滅火技術(shù)、阻化劑防滅火技術(shù)等，并且經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)踐，都可表明這些方法對(duì)火災(zāi)所發(fā)揮不同效果及作用，就實(shí)踐而言，均壓通風(fēng)防滅火技術(shù)所起到的作用最為顯著。

3.使用新材料、新技術(shù)參與煤礦井下巷道防滅火工作

(1)復(fù)合漿體材料的噴涂應(yīng)用

①配方及添加劑的使用。復(fù)合漿體材料主要有粘土、水泥、添加劑以及玻璃纖維等物質(zhì)組成，使用時(shí)將粘土、水泥、添加劑以及玻璃纖維等物質(zhì)混合攪拌即可得到復(fù)合漿體材料，水泥和粘土是基礎(chǔ)。其中，水泥能在復(fù)合漿體材料中提升其結(jié)石強(qiáng)度，提高材料結(jié)石率和結(jié)石強(qiáng)度。使用的水泥要具備以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：無硬塊、顆粒均勻、未過期、性能穩(wěn)定、未變質(zhì)，選用425#普通水泥。粘土則是復(fù)合漿體材料配制成功的另一項(xiàng)關(guān)鍵所在，由于其成本低廉、取材方便，所以在選用時(shí)有幾個(gè)要點(diǎn)值得關(guān)注：

A.有機(jī)物含量需小于3%；

B.塑性指數(shù)要大于15；

C.黏土粒徑需小于0.005mm。

添加劑作為促成復(fù)合漿體材料結(jié)構(gòu)成型的一部分，主要起到以下作用：

A.進(jìn)一步增加漿液的粘稠度；

B.使?jié){體的懸浮性更好，避免出現(xiàn)水泥、粘土在管道內(nèi)沉淀現(xiàn)象；

C.提升漿體材料在空隙處的滲入程度，使孔道堵塞更加充分，提高材料的強(qiáng)度及密度；

D.節(jié)省漿液噴涂的首次凝固時(shí)長。玻璃纖維添加和使用的作用是防止水泥漿凝固后出現(xiàn)開裂，起到拉筋作用，以增強(qiáng)隔風(fēng)效果。不同條件下復(fù)合漿體材料有不同的性能參數(shù)，主要有粘度、比重、析水率等，通過相關(guān)研究人員的研究可知，對(duì)漿體早期塑性強(qiáng)度及漿液粘度產(chǎn)生影響的參數(shù)主要有水泥用量、粘土漿比重及添加劑用量等，即影響最小的是水泥用量，影響較大的是粘土漿比重，影響最大的是添加劑。復(fù)合漿體材料配方原則：1m3復(fù)合漿體材料制備添加劑用量為5L～10L，水泥用量為0.3t～0.5t，并控制粘土漿比重在1.13～1.20之間，粘土:水泥:添加劑:水:玻璃纖維=1.5:1:0.02:2:0.003。

②復(fù)合漿體材料在煤礦巷道防滅火中的應(yīng)用。例如，有一礦井的煤層平均厚度為5m，采用傾向長壁后退式采煤法進(jìn)行煤礦采掘、全高全部跨落法進(jìn)行回采，煤柱寬度為3.5m，空側(cè)巷道向采空區(qū)域漏風(fēng)嚴(yán)重，利用復(fù)合漿體材料可具有較高的隔風(fēng)性，并且與其他混凝土材料相比具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)防滅火技術(shù)的應(yīng)用

首先，在采煤工藝的選擇上，學(xué)要選擇合理的采煤工藝，避免在采煤過程中造成煤礦燃燒引發(fā)火災(zāi)。

其次，在采煤工作中，要注意工作面上存在的漏風(fēng)現(xiàn)象，在很多煤礦火災(zāi)當(dāng)中，工作面的漏風(fēng)成為了加劇火勢(shì)的重要誘因。在火災(zāi)發(fā)生的情況下，可以通過注漿或注水的方式，對(duì)煤礦進(jìn)行包裹和降溫，避免煤礦快速氧化，減緩煤炭的升溫，避免煤炭燃燒。

最后，在防滅火技術(shù)上，還可以應(yīng)用注氮技術(shù)，氮?dú)饽軌蛴行У馗舯诎l(fā)生火災(zāi)的情況下，氮?dú)饽軌蚩焖俚叵♂屟鯕獾臐舛?，減少煤燃燒的輔助條件，做好以上準(zhǔn)備工作能夠使整個(gè)煤礦開采期間安全性得到加強(qiáng)，有效的防止火災(zāi)的發(fā)生。

(3)預(yù)防措施

對(duì)礦山進(jìn)行地質(zhì)勘查能夠便于在工作中，全面的了解井下巷道對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)帶來的影響，提高礦山開采的安全性和工作效率。

因此，為了滿足礦山開采的質(zhì)量要求，在礦井的開采工作前，要對(duì)整個(gè)開采工作的各個(gè)工作環(huán)節(jié)做好提前的工作規(guī)劃，同時(shí)，針對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)當(dāng)中容易對(duì)溫度產(chǎn)生的影響因素進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估，將評(píng)估結(jié)果作為參考，制定好出現(xiàn)緊急情況時(shí)的應(yīng)急措施，通過勘探工作中獲得的詳細(xì)勘探結(jié)果，作為制定措施和規(guī)劃的重要依據(jù)，探究各種因素的變化概率和對(duì)井下巷道安全性將會(huì)產(chǎn)生的影響。

在對(duì)煤礦進(jìn)行開采之前，需要做好充分的準(zhǔn)備工作。首先，由于礦山的地質(zhì)環(huán)境、地表溫度、地下溫度等條件都會(huì)對(duì)煤礦的開采起到影響作用，因此，開采前需要對(duì)該礦山進(jìn)行專業(yè)的地質(zhì)勘查。采用地質(zhì)勘查設(shè)備，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、煤礦所處位置、地層中空的位置、地下水位置等的分布情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，并繪制地址分布圖，以便于進(jìn)行開采時(shí)能夠有效避免危險(xiǎn)區(qū)域。

做好煤礦開采的準(zhǔn)備工作后，還需對(duì)煤礦開采工作進(jìn)行規(guī)劃與統(tǒng)籌，結(jié)合對(duì)礦山地質(zhì)條件的了解，設(shè)計(jì)一條科學(xué)合理的開采路線，為保障安全，該路線需要避開地層松動(dòng)的區(qū)域、避開演示堅(jiān)硬難以挖掘的區(qū)域以及地下水通過的區(qū)域。計(jì)劃好路線后，開采時(shí)還需一邊開采，一邊對(duì)地下巷道進(jìn)行加固，開采過程中還要使用尖端的設(shè)備對(duì)周圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)勘測(cè)，實(shí)時(shí)了解開采時(shí)巷道周圍巖層及煤體的變化情況，根據(jù)實(shí)際情況制定合理的安全防護(hù)措施，避免火災(zāi)出現(xiàn)。

4.結(jié)語

要想使煤礦開采工作的安全性得到可靠保障，對(duì)人員、技術(shù)、制度的改進(jìn)必不可少，只有優(yōu)先做好預(yù)防工作才能防患于未然。

不僅如此，在安全措施上，防火和整個(gè)煤礦開采工程的安全都是重要的內(nèi)容，目前我國這方面，更多依賴的是過去的處置經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)到的處置技術(shù)，在相關(guān)的管理人才培養(yǎng)工作上應(yīng)該加大力度培養(yǎng)專業(yè)能力更加強(qiáng)大的專業(yè)型人才，提升工作的科學(xué)性。還要建立起完善的防滅火體系，完善的防滅火體系能夠在發(fā)生火災(zāi)的情況下，最快速度組織火勢(shì)的蔓延，為工作人員的避險(xiǎn)提供時(shí)間，減少煤礦企業(yè)的損失。同時(shí)，防滅火體系的重點(diǎn)不僅在于滅火還在于防火，在日常生產(chǎn)過程中，能夠有效地規(guī)范工作人員的行為，使煤礦開采工作的安全性得到有效的提升。同時(shí)對(duì)于潛在的威脅，要防微杜漸，做好預(yù)防措施，避免各種誘因?qū)е旅旱V工程火災(zāi)或各種意外事故，保障工作人員的生命安全和煤礦開采的效益。