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煤矿防灭火安全技术措施有哪些?
发布时间:2019-02-28     作者:   分享到:

煤层自燃火灾是矿井主要灾害之一,随着我国煤炭产量不断增加,新建、扩建矿井增多和开采强度、开采深度增大,矿井防灭火问题显得尤为突出。煤炭自燃已成为制约高产、高效矿井安全生产与健康发展的主要因素之一。


由于煤自燃是煤氧复合的结果,影响煤自燃的主要条件是煤的表面活性结构浓度、氧浓度和温度。

因此,自燃火灾扑灭主要从三个方面着手:一是隔离煤氧接触,使自燃火灾窒熄;二是降低煤温使煤氧化放热强度降低,最终使火熄灭;三是惰化煤体表面活性结构降低煤氧复合速度,防止煤自燃的发生。

目前常用的防灭火技术主要有如下几类:惰化、堵漏、降温等以及它们几类的综合,共同发挥灭火作用,最终实现防灭火的目的。

(1)堵漏防灭火技术

堵漏技术,就是采取各种技术措施减少或杜绝向煤柱或采空区的漏风,使煤缺氧而不会自燃。堵漏技术和材料,在我国近年来发展很迅速,相继研究和开发出适用于巷顶高冒堵漏的抗压水泥泡沫和凝胶堵漏技术和材料,适于巷顶堵漏的水泥浆、高水速凝材料和凝胶堵漏技术与材料,以及适于采空区堵漏的均压、惰泡、凝胶和尾矿泥堵漏等技术成果,如马利散、艾格劳尼、聚氨脂等,它们各有其使用条件和优缺点。

(2)均压防灭火技术

均压防灭火是依据发火区情况,通过调压风机、连通管、调节风窗等通风设施,将通风系统中的风压重新分布,减小漏风通道处的风压差,控制火灾区的漏风。这是防治煤炭自燃的有效办法,可预防煤炭自燃和对火区窒息惰化,实现安全生产。

(3)注水和灌浆技术

水是最经济、来源最广泛的灭火材料。水的热容量很大,1L水转化成蒸汽时吸收2256.7kJ热量,同时生成1.7m3水蒸汽,大量水蒸汽能很快降低煤温,具有冲淡空气中的氧浓度、包围、隔离及窒熄火源的作用。

灌浆防灭火技术在我国应用得较为普遍,也取得了良好的效果,成为治理井下内因火灾的主要措施之一。泥浆能够包裹煤体,其水份有增湿减缓氧化速度,浆流能充填煤体缝隙,起到隔绝漏风阻止氧化作用,按与回采工艺的关系分为随采随灌、采前预灌和采后灌浆三类,对采空区防灭火有积极的作用。

(4)惰化防灭火技术

惰化技术就是将惰性气体或其它惰性物质送入拟处理区,抑制煤层自燃的技术。惰性物质惰化技术,除已作为常规防灭火技术措施使用的黄泥浆外,近年发展起来的粉煤灰、页岩泥浆、选煤尾矿泥、阻化剂和阻化泥浆等己经比较广泛地被应用。它们的作用,除惰化外还兼有降温,对煤矿本身则有微弱的污染,其中具有较大优势的还是粉煤灰注浆和阻化剂,它们最大的优点是可以取自某些废弃物再利用,多用于厚煤层采全高或分层开采。

惰气防灭火技术是向火区注入惰性气体,惰气源目前发展起来的主要以注入N2和CO2为主,也可注入其它惰性气体来降低火区的氧浓度,达到防灭火的目的。惰气可充满整个空间,既能扑灭大的明火火灾,又能抑制并扑灭隐蔽火源。但惰性气体对大热容的煤体降温效果不好,灭火周期较长,火区易复燃,而且对现场的堵漏风工作也要求较高。

(5)阻化剂防灭火技术

阻化剂是抑制煤氧结合,阻止煤氧化的化学药剂。常用阻化剂是CaC2,MgCl2等一些吸水性很强的盐类,当它们的水溶液附着在易被氧化的煤表面,在其表面形成一层含水液膜,惰化煤体表面活性结构,阻止了煤和氧的接触,起到了阻止煤氧复合的作用。同时,阻化剂吸水能使煤体长期处于潮湿状态,由于水的吸热降温作用,使煤体在低温氧化时温度不能升高,从而抑制了煤的自热和自燃。一般的阻化剂通常都有一定的防火效果,但当温度升高使阻化剂吸收的水份蒸发,其阻化作用会消失,失去水分的阻化剂对煤氧复合反而有催化作用,促使煤氧复合速度加快,使煤更容易自燃。

(6)胶体防灭火技术

煤层自燃火灾的防治,需要具有既能很快地降低煤温,又很好地隔绝煤与氧气的接触,并能惰化煤体表面,同时,在防灭火过程中还要安全可靠的技术。堵漏、惰化防灭火技术均不能满足这一要求。胶体防灭火技术集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体,较好地解决了灌浆、注水的水泄漏流失问题,适用于各种类型的矿井自燃火灾。胶体防灭火技术具有灭火速度快、安全性好、火区复燃性低等特点,火区启封时间也相对缩短,注胶灭火工程实施完,不需等待(《煤矿安全规程》规定各项指标达到启封条件后还需观察稳定一个月才能启封),即可启封火区。

(7)普瑞特防灭火技术

徐州吉安研发的普瑞特防灭火新技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体,特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。一方面,水浆生成泡沫之后,缓慢形成凝胶,能把大量的水固结在凝胶体内,避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点,大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率;另一方面,形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖,且能固结90%以上水分并形成凝胶层,防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气,灭火时能长久地吸热降温,防止火区复燃。

以上各类火灾治理技术都有其不同特色,适用于各类不同的环境,集中体现在降温、堵漏、阻化的性能上。通常情况下,在自燃火灾的防治过程中,采用某种单一防灭火技术一般难以奏效,而是采用综合治理的措施和方法加以治理。