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《昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术研究》篇一一、引言随着煤炭开采的深入，综放采空区的安全问题逐渐凸显。
特别是采空区的自燃问题，给煤矿的安全生产带来了巨大的威胁。
本文以昌恒矿为研究对象，对其综放采空区自燃的“三带”划分进行深入探讨，并提出综合防灭火技术的研究与应用。
二、昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分1. 散热带：这是指采空区内距离火源较远，温度相对较低的区域。
在此区域内，煤炭的氧化反应较为缓慢，不易发生自燃。
2. 自热带：自热带紧邻散热带，是煤炭氧化反应加剧的区域。
在此区域内，煤炭温度逐渐升高，但尚未达到自燃点。
3. 燃烧带：燃烧带是采空区内煤炭已经发生自燃的区域。
在此区域内，煤炭持续氧化并释放大量热量，温度极高。
三、综合防灭火技术研究1. 监测预警系统：建立完善的采空区温度、气体成分等监测系统，实时掌握采空区的温度变化和气体成分变化，及时发现自燃隐患。
2. 阻化剂防灭火技术：采用阻化剂喷洒技术，降低煤炭表面的氧化速度，减少自燃的可能性。
同时，阻化剂还可以吸收煤炭释放的热量，降低煤炭温度。
3. 注浆防灭火技术：通过向采空区注浆，填充空隙并隔绝空气，降低氧气浓度，从而达到防灭火的目的。
注浆材料应选择具有阻燃、降温、封堵等功能的材料。
4. 均压防灭火技术：通过调整矿井内外压力，降低采空区的氧气含量，减缓煤炭氧化速度。
同时，均压技术还可以防止外部空气进入采空区，降低自燃风险。
5. 人员管理：加强矿工的安全培训，提高其对采空区自燃的认知和应对能力。
同时，制定严格的作业规程，确保矿工在采空区作业时的安全。
四、技术应用与效果评估综合应用上述防灭火技术，可以有效地控制昌恒矿综放采空区的自燃问题。
通过实时监测预警系统，及时发现自燃隐患并采取相应措施。
阻化剂、注浆和均压技术的应用，可以降低采空区的温度和氧气浓度，减缓煤炭氧化速度。
同时，加强人员管理，提高矿工的安全意识和应对能力，确保安全生产。
五、结论昌恒矿综放采空区自燃“三带”的划分及综合防灭火技术的研究与应用，对于保障煤矿安全生产具有重要意义。
矿井综合防灭火技术研究摘要:针对矿井煤层自然发火现象，介绍了煤自然发火的基本规律，提出了防治煤自然发火的相关措施，同时进一步研究了综合防灭火技术。
关键词:煤；自然发火防灭火矿井火灾是煤炭生产过程中主要灾害之一。
在大中型煤矿中,自然发火严重或较严重的占72．86%;国有重点煤矿中,具有自然发火危险的占47.29%45户重点监控企业中,329处煤矿的煤层具有自燃倾向性,占79.5%[1]。
自燃火灾发生时,会产生大量有毒有害气体,严重危及井下人员的生命安全;常诱发瓦斯、煤尘爆炸,进一步扩大其灾难性，研究其自燃原因和防止手段和方法，对防止煤层自燃具有重要的意义。
1 矿井煤层自然发火的基本规律煤的自燃受多种因素的影响，但要达到自燃，必须具备自燃倾向性、连续的供氧条件、有充足的氧化和储热时间。
煤在自燃过程中受多种因素的影响。
诸如煤质特征、煤堆特性、气候条件、煤层的地质条件、采煤方法、通风方式等影响因素。
煤自然发火多发生在巷道高冒区、停采线、切眼、巷道交叉点处的三角煤、在煤柱内掘进的巷道等地点，这主要是受采动和矿压的影响，使煤壁产生裂隙和破碎，易于氧化升温，造成自然发火。
2 矿井防灭火的综合技术措施2.1 注氮防灭火技术氮气灭火时，可以向空间任何位置进行扩散，从而将氧气排挤出去，使火区中因氧含量大大降低而将火源熄灭，或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃；注入氮气还能使存在瓦斯和一些其它可燃气体的区域失去爆炸的危险性；液态氮还可以吸收大量的热量，降低火区温度；氮气灭火不会造成机械设备和井巷设施的污染或损坏，灭火后可较快恢复生产[3]。
2.2 阻化剂防灭火技术常用的阻化剂主要有CaCl2,MgCl2,NaCl,Ca(OH)2,水玻璃等,阻化剂附着在煤表面时,吸取空气中的水分,在煤的表而形成含水的液膜从而阻止煤氧接触,起到隔氧阻化的作用。
同时,这些吸水性能很强的盐类能使煤体长期处于含水潮湿状态,水在蒸发时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，因此将阻化剂溶液利用输液管、喷雾装置喷洒空区遗煤来达到防灭火的目的[4]。
综合防灭火技术措施1.建立有效的火灾预警系统：-安装火灾报警器、自动灭火系统和感烟探测器，及时发出火灾警报并启动自动灭火装置；-定期检查和维护火灾预警设备，确保其正常工作。
2.加强火灾源监控和管理：-建立严格的火灾源监控制度，对潜在的火灾源进行定期巡查和检测；-加强对易燃易爆物品的存储和管理，严禁在禁火区域或禁火条件下使用。
3.提高防火墙和隔热材料的防火性能：-建筑物中设置防火墙，限制火灾蔓延的范围；-使用防火隔热材料，降低火灾对建筑物的热辐射和热传导影响。
4.加强电气设备的防火安全管理：-定期对电气设备进行检查和维护，确保电气线路的安全可靠；-设立电气设备防火通道，防止电气设备发生火灾时火势蔓延。
5.建立灭火器材储备和使用机制：-在合适位置设置灭火器，确保灭火器的数量、种类和使用范围符合实际需要；-对员工进行灭火器的使用培训，提高其使用火灾扑灭设备的能力。
6.加强人员防火安全教育和培训：-定期组织防火知识培训，提高员工的防火意识和自救逃生能力；-灵活运用消防演练和模拟火灾训练，提高应急处理火灾情况的能力。
7.配备专业消防队伍和应急救援设备：-建立企业内部消防队伍，确保消防人员的数量充足、专业素质过硬；-配备必要的消防设备和防护装备，应对紧急灭火和救援任务。
8.加强消防安全管理和监督：-建立健全消防安全制度和管理体系，确保责任明确；-建立消防安全监督机制，对企事业单位进行定期检查和评估。
综合防灭火技术措施的实施需要综合考虑建筑物的结构特点、火灾风险等因素，针对性地采取相应的措施，以提高防火安全水平，减少火灾事故的发生和蔓延，保护人员生命财产安全。
同时，对于特定行业和场所，还需要根据其特殊性，制定相应的防火管理规定和技术标准。
火灾灭火技术的研究与创新随着科技的不断发展，人们对于火灾灭火技术的研究与创新也在不断深入。
火灾是一种常见的灾害，给人们的生命财产安全带来巨大威胁，因此，如何高效地进行灭火成为了一项重要的任务。
一、传统灭火技术的局限性传统的灭火技术主要包括水源灭火、泡沫灭火和干粉灭火等。
这些方法在一定程度上能够有效控制火势，但也存在一些局限性。
首先，水源灭火需要大量的水源，而且在灭火过程中会产生大量的烟雾和热量，对于火场的环境和人员安全带来一定的威胁。
其次，泡沫灭火虽然可以有效地扑灭火焰，但是在扑灭后会形成大量的泡沫，增加了清理工作的难度。
最后，干粉灭火虽然具有灭火速度快、灭火效果好的特点，但是在使用过程中会产生大量的粉尘，对于人员的呼吸系统造成一定的伤害。
二、新型灭火技术的研究与创新为了克服传统灭火技术的局限性，科学家们进行了大量的研究与创新，提出了一系列新型灭火技术。
1. 气体灭火技术气体灭火技术是一种无残留物的灭火方法，主要通过将灭火剂以气态形式释放到火场，通过降低氧气浓度来抑制火焰的燃烧。
这种技术不会对环境和人员造成二次伤害，具有很高的安全性。
2. 超声波灭火技术超声波灭火技术是利用超声波的能量来破坏火焰的稳定结构，从而达到灭火的目的。
这种技术可以迅速灭火，并且对于大面积火灾也具有一定的效果。
3. 纳米材料灭火技术纳米材料灭火技术是利用纳米材料的特殊性质来进行灭火。
纳米材料具有较大的比表面积和较高的活性，可以吸附和催化燃烧产物，从而有效地抑制火焰的蔓延。
4. 激光灭火技术激光灭火技术是利用高能激光束对火焰进行照射，通过激光与火焰之间的相互作用来实现灭火。
这种技术具有高效、快速的特点，可以在较短时间内将火焰彻底扑灭。
三、新型灭火技术的应用前景新型灭火技术的研究与创新为火灾灭火提供了更多的选择和可能性。
这些技术在应对各种复杂火灾场景时具有更好的效果，并且能够更好地保护环境和人员安全。
例如，气体灭火技术可以广泛应用于电力、化工等行业，对于高温、高压的火灾场景有着明显的优势。
-260火区综合防灭火技术应用
张革委1沈再平2 杨卫林3
摘要：介绍了综合灭火技术-260火区的应用情况，并对应用情况进行了综合分析、总结。
实践证明，该技术在大面积火区防灭火应用中效果显著。
关键词：综合防灭火技术应用
1 概况
六矿丁二上山采区于2003年7月份结束回采并予以封闭。
2003年11月27日，在进行周期检查过程中密闭内发现CO，并随着时间的推移，密闭内CO浓度呈明显上升趋势，最大达到10000ppm（该封闭采区处于-260水平，以下命名为-260火区）。
为了避免火灾事故的进一步扩大，为矿井安全生产提供良好的环境，必须尽快将火灾事故彻底消除，特制定综合防灭火技术并实际应用。
综合防灭火技术重点采用了均压灭火、注氮气和注浆技术。
2 综合防灭火工艺
2.1 均压灭火
经过分析，该封闭采区由于处于丁二下山采区与戊二采区之间，属于角联巷道，风流紊乱，并且受矿压影响，施工的密闭遭到轻微破坏，造成新鲜风流漏入采空区，从而引起自燃发火事故。
防治自燃发火事故，就必须从事故根源上找准落脚点，采取针对性的防治措施。
首先，必须处理进风源，切断向采空区漏风的通道，降低火区内氧气浓度，以防止煤炭燃烧的进一步发展。
均压防灭火共构筑16道永久防爆密闭。
2.1.1 应用效果考察
密闭构筑后，每天安排专人对火区回风侧密闭进行观察，取样分析。
附：-260火区均压灭火效果图
通过4个月的效果考察，CO有下降趋势，但效果不很明显。
且氧气一直稳定在20.4%，无下降迹象。
2.1.2 应用效果分析
均压通风是采煤工作面防灭火技术的一项重要措施，采取均压措施，可以改变通风系统中的压力分布，降低漏风风路两端的风压差，减少采空区漏风，达到抑制煤炭自燃的目的。
采空区漏风是供氧的重要因素，采空区是热量最容易积聚的场所，如果杜绝和减少采空区漏风，对已经燃烧的火区将因缺氧而抑制煤炭氧化，起到防火作用。
但由于-260车场处于丁二回风和戊二回风之间，属于角联地段，且丁二上山采区全部回采完毕，采空范围大，受矿压影响，密闭和煤体受压变形、裂隙无法得到彻底处理，漏风通道不能完全消除，造成-260火区灭火没有得到根本性转变。
2.2 注氮气
氮气是一种无色、无味、无嗅的气体，在标准状态下分子结果非常稳定，化学性质也很稳定，很难与其他物质发生化学反应，是一种良好的防灭火用惰性气
体。
且大气中氮气含量丰富，容易获得，经济效益明显。
为从根本上消除该处隐患，在一水平丁一车场安装注氮机，对-260火区实施注氮工作，在2004年3月~2004年12月期间，采取的注氮防灭火技术试验，共计注氮量10860m3。
2.2.1 应用效果考察
注氮防灭火技术实施后，对火区回风侧密闭进行观察，取样分析结果见下图。
附：-260火区注氮防灭火效果图
通过上图注氮防灭火效果图可以看出：注氮防灭火虽然取得了一定的效果，但是仍然无法从根本上彻底达到熄灭火区的目的。
2.2.2 应用效果分析
减少漏风的作用：采空区漏风是造成自然发火的主要原因之一。
对于封闭或半封闭的采空区而言，从理论上讲，注入氮气后增加了其注入空间内混合气体的总量，能够减少封闭区内外之间的压力差，从而起到减少封闭区外部向内部漏风的作用。
如果巷道里的密闭墙有裂缝或密闭强有裂缝，当密闭区内为负压时，空气可以通过墙缝或绕过密闭墙而进入密闭区。
为了防止密闭漏风，可向密闭前后墙之间的空间连续不断地注入必要流量的氮气，使该空间形成正压，阻止新鲜空
气进入密闭区内。
降温作用：对于有内因火灾的采空区来说，其温度大于外界温度。
当采用氮气灭火时，无论是采用液氮，还是氮气，其氮气的温度均低于火区的气体温度，加之氮气在注入火区后的流动范围大，对采空区来说都有明显的降温作用。
降低燃烧强度：无论是外因火灾，还是内因火灾，当火灾已经发生，向火区内注入一定流量（大于漏风量）的氮气，使该区内的氧含量由21%逐渐降低到10%以下，熊熊大火就逐渐处于自熄。
在实行注氮防灭火技术后，火区内CO迅速下降，却并没有达到完全熄灭火区的目的，主要原因是丁二上山采区已经全部开采完毕，采空区范围广，制氮机能力有限，彻底熄灭火区需要很长时间，在利用注氮技术稳定火情的情况下，为最大限度的缩短灭火期限，在戊二辅助回风巷施工消防通道穿过丁二轨上上车场绕道到达合理位置施工第二钻场进行打钻注浆（平巷与丁二轨上车场距离为7.4米）。
（见-260综合灭火系统图）
2.3 注浆防灭火
注浆材料选用粉煤灰和凝固剂。
凝固剂按3‰配比。
从电厂储料场取粉煤灰，运到矿井地面，然后通过矿车，运至-260消火道。
将粉煤灰用专门的搅拌池加水搅拌成浆，通过注浆泵压入专用注浆管后，进入火区巷道。
注浆泵选用NBB-250/6型泥浆泵，流量250L/min，压力6Mpa，功率：30KW。
输浆主管路选用直径75mm无缝钢管，岩层套管选用直径80mm无缝钢管。
中间加便头连接和阀门。
2.3.1 应用效果考察
注浆防灭火技术实施后，对火区回风侧密闭进行观察，取样分析结果见下图。
附：-260火区注浆防灭火效果图
2.3.2 应用效果分析
注浆技术是矿井防灭火工作中值得利用的一项有效技术。
浆液将暴露煤炭的覆盖阻化和煤柱裂隙的漏风封堵，主要防止接触空气的煤炭在风量小，而供氧充足的情况下煤炭氧化产生热量积聚，造成煤炭自燃事故。
主要功能和作用为：①在浇注过程中易于控制范围和均匀度。
②可根据设备的流量和压力自行控制，即从设备中喷出到火区的控制时间和物量。
③无腐蚀性、无毒、无味。
④由于浆液90％左右为水分，在运输过程中不宜脱水。
⑤吸热降温好：在浇注过程中伴有吸热效应，喷洒到煤炭上后能吸收热量，使火区区温度降低，杜绝热量积聚。
⑥封堵漏风作用好：由于是可流动的液体，在漏风压力下会封堵到这些裂隙上，起到封堵漏风的作用。
3 结语
3.1 在矿井出现火灾初期，采取均压灭火能够起到明显的灭火效果，但如果要彻底消除火灾隐患，必须和其它防灭火手段并列应用。
3.2 注氮防灭火对于进风源少，并且进风小的采空区有明显的防灭火作用。
3.3 注浆防灭火对于面积大，隐患深的火灾具有根除效果。
灭火速度快：由于独特的灭火性能，其灭火速度很快，通常巷道小范围的火仅需几小时即可扑灭，工作面后方大范围的火也只需几天即可扑灭。
安全性好：在松散煤体内固化、堵塞漏风通道，故有害气体消失快；在高温下，不会产生大量水蒸汽，不存在水煤气爆炸和水蒸汽伤人危险。
火区启封时间短：灭火工程实施完，无需等待即可启封火区。
火区复燃性低：高温区内只要渗透到的地点都不会复燃。
附：-260综合灭火系统图
作者简介：张革委（1968年4月28日），河南省唐河人，毕业于焦作工学院矿建工程系，工程师，现任平顶山天安煤业股份有限公司六矿总工程师。
