关于目前煤矿火灾防治技术的综述

关于目前煤矿火灾防治技术的综述　盂德印（华北科技学院。北京１０１６０１）　

摘要：矿山火灾是矿井灾害中的重中之重。本文通过分析矿井火灾的特点以及火灾治理的现状，综合论述目前煤矿火灾防治　技术。　关键词：煤矿事故；火灾防治；新材料　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｍｉｎｅ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｉｎ　ｍｉｎｅ　ｆｉｒｅ　ｉｓ　ｏｆ　ｔｏｐ　ｐｒｉｏｒｉｔｙ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｆｉｒｅｓ　ａｎｄ　ｆｉｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔａｔｕｓ　ｑｕｏ，ａ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ；ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｎｅｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０１５５．２０１３．０６．０８２　中图分类号：Ｆ４０７．２１；ＴＤ７５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８－０１５５（２０１３）０６－０１３０－０１　

煤炭资源在我国的能源结构中，煤炭资源占我国　能源生产和消费结构中的７０％左右。然而，每年因煤　炭自燃浪费的煤炭资源大约有两千多万吨，相当于南　方部分省的全省产量。矿井火灾是煤矿的主要灾害，　一旦井下发生火灾不仅会造成煤炭资源的损失，工程　设备的破坏，生产中断，更严重的是在具有瓦斯、煤尘　爆炸危险的矿井，火灾还可能引起瓦斯、煤尘瓦斯爆炸　事故，严重威胁着矿工的生命安全。为了确保煤矿生　产和矿工的安全，必须作好防火和灭火工作。　ｌ矿山火灾的特点　凡是发生在煤矿井下或是井口附近，直接影响井　下安全生产井造成损失的非控制燃烧，称为矿井火灾。　发生在井下的火灾同地面火灾具有两个明显不同的特　征，（１）井下火灾发生在受限空间内，一旦发生火灾受　灾范围大，人员受灾威胁严重，逃生困难。（２）井下火　灾时期通风直接受火灾影响，风流路线难以控制，灭火　人员的生命也受到严重威胁。矿井火灾发生必须同时　具备的三个条件可燃物；有一定的温度和足够热量的　引火热源及生成热量大于散发热量；有一定量的氧浓　度空气，三者同时具备才能构成火灾。矿井火灾分为　内因火灾和外因火灾，外因火灾来自外来人员。内因　火灾主要是煤炭自燃，有很多的因素影响煤自燃，主要　包括煤自燃倾向性煤的成分和分子结构、煤层赋存的　地质条件，裂隙褶皱越多越易自燃、开拓开采条件、煤　体漏风条件聚热情况等。矿井火灾危害极其严重，据　我国２００４年一２０１１年的不完全统计，在此期间我国发　生９起特别重大矿井火灾事故，２０１０年中火灾事故死　亡人数为８７人。在煤矿伤亡事故中占很大比例。　２矿井火灾防治技术综述　一般易自燃的实体煤不会发生自燃，必须同时具　备的有一定的温度和足够热量的引火热源及生成热量　大于散发热量；有一定量的氧浓度空气，三者同时具备　才能构成火灾。所以矿井火灾防治无非是阻绝煤与空　气的接触或者是避免煤体的热量积聚。目前国内外防　治矿井火灾的技术主要是以下几个方面：　收稿日期：２０１３—０４—１５　・１３０・　２．１运用惰化物质和阻燃物质防灭火　该技术是指将一些阻燃物质或者是惰性物质送人　处理区，隔绝煤与氧气的接触从而抑制煤的自燃，以达　到防灭火目的。惰性物质主要有常用的黄泥浆外，粉　煤灰、页岩泥浆、选煤尾矿泥、阻化剂和阻化泥浆，液氮　等，阻化剂主要有无机盐吸水液、氢氧化钙阻化液、硅　凝胶、表面活性剂、高聚物乳液粉末状防热剂。　目前主要采用粉煤灰注浆和阻化剂。这类物质的　优点主要是取自某些废弃物及其再利用，既有利于环　保，也可以避免土地资源的浪费有利于避免和农民争　地。任何技术都有不利的一面，阻化剂技术也存在着　

一定的缺陷，不容易均匀分散在煤体上，且喷洒工艺难　实施；腐蚀井下设备，液氮气化会吸收大量的热，使空　气温度降低，矿井空气中的氧气浓度下降等不利影响，　对一线工人的身心健康不利。　２．２三相泡沫防灭火新技术　三相泡沫防灭火技术是近年来中国矿业大学研究　发明的防治矿井火灾的一种新型高效的技术和手段，　三相泡沫是由气（氮气或空气）、固（粉煤灰或黄泥等）、　液相经发泡而形成的具有一定分散体系的混合体。粉　煤灰或黄泥浆注人氮气发泡后形成三相泡沫，体积大　幅增大，在采空区中可向高处堆积，对低、高处的浮煤　均能有效地覆盖，避免了普通注水或注浆工艺中浆水　易沿阻力小的通道流失的现象（拉沟现象）；氮气能有　效地固封于三相泡沫之中并下落到火区底部，随泡沫　破灭而释放出，充分发挥了氮气的惰化、抑爆作用；三　相泡沫中含有粉煤灰或黄泥等固态物质，这些固态物　质组成三相泡沫面膜的一部分，可在较长时间内保持　泡沫的稳定性，泡沫破碎后具有一定黏度的粉煤灰或　黄泥仍可较均匀地覆盖于浮煤上，有效地阻碍煤对氧　的吸附，防止了煤的氧化，从而遏制煤自燃的进程。上　述内容表明三相泡沫具有降温、阻化、惰化、抑爆等综　合性防灭火性能。　三相泡沫灭火技术已经比较成熟。可以远距离快　

速扑灭矿井火灾。　’　

（下转第１３３页）　浓度差别较大，分析其主要原因是试验工作面初采期　间对煤层顶板实施了深孔预裂爆破增透技术和边孔抽　采瓦斯技术，提前使煤层顶板裂隙发育到高抽巷附近，　从而使试验工作面高抽巷附近围岩裂隙较上工作面高　抽巷附近围岩裂隙发育，试验工作面顶板透气性较上　工作面顶板透气性好。因此，使试验工作面高抽巷瓦　斯浓度高于上工作面高抽巷瓦斯浓度，试验工作面回　风巷瓦斯浓度高于上工作面回风巷瓦斯浓度。　３．２初采期间边孔瓦斯浓度实测分析　为了加强试验工作面初采期间瓦斯治理，在运输　顺槽距切眼６０ｍ处施工１　１个边孔抽采瓦斯，边孔瓦斯　浓度变化曲线如图３所示。　

２Ｏ　ｔｅ　芒　ｌ２　娄　８　留　

Ｉ　

Ｏ　０　＇０　３ｏ　４０　６０　ｅＯ　工作砸主ｌ尺　ｌ　

图３试验工作面初采期间边孔瓦斯浓度　由图３可知，工作面回采至１０ｍ前，由于顶板跨　度较小，高抽巷附近围岩裂隙尚不发育，高抽巷尚未有　效发挥作用，致使边孔的瓦斯浓度开始增加；工作面回　采至１８ｍ时，高抽巷附近围岩裂隙发育，顶板透气性增　大，高抽巷开始有效发挥作用，此时，边孔瓦斯浓度开　始降低，随着工作面的不断推进，边孔瓦斯浓度逐渐降　低，直至边孔失去作用。　４总结　（１）针对试验工作面的地质条件制定了初采期间　瓦斯治理方案，即在高抽巷附近围岩采用深孔预裂爆　破技术和运输顺槽实施边孔抽采瓦斯。　（２）采用深孔预裂爆破技术后，增加了顶板的裂隙　和透气性，使高抽巷提前、有效地发挥了作用。　（３）初采期间运顺顺槽实施边孔抽采瓦斯，尤其是　距切眼１８ｍ范围内，弥补了高抽巷在较短时间、较短距　离内未发挥作用的不足。　参考文献：　［１］周世宁，林柏泉．煤层瓦斯赋存与流动理论［Ｍ］．北京：煤炭　工业出版社，１９９９．　［２］张学亮，等．深孔爆破弱化坚硬顶板参数优化分析［Ｊ］．煤矿　开采，２０１０（２）：２６—２８．　［３］刘三钧，等．远距离下保护层开采上覆煤岩裂隙变形相似模　拟［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２０１ｌ（２８）：５１—６０．　［４］刘健，刘泽功．深孔预裂爆破技术在井筒揭煤中的应用研究　［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１２，４０（２）：１９—２１，２４．　［５］吴仁伦，等．顶板预裂治理综放面初采期瓦斯的数值模拟研　究［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２０１１（２８）：３１９—３２２．　［６］张杰．浅埋煤层顶板深孔预爆强制初放研究［Ｊ］．采矿与安　全工程学报，２０１２（２９）：３３９—３４３．　［７］蔡峰．高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破强化增透效应研　‘究［Ｄ］．淮南：安徽理工大学，２００９．　（责任编辑：班雨春）　（上揍第１３０页）　目前已经广泛应用在宁煤集团的乌兰煤矿、中煤能源　的安太堡煤矿等，为企业避免了巨大的经济损失，取得　了显著的经济效益和社会效益。　２．３堵漏风防灭火技术　该技术主要是加强漏风的检测，及时有效的封堵　漏风，防止煤与氧气接触而产生煤体自燃。充填堵漏　防灭火技术的原理是借助由于位置不同所产生的静压　或者填充泵提供动压，把不燃材料的水溶液注人裂隙　煤体，发生相应的物理化学变化，形成黏稠的浆液或胶　体，充实裂隙，堵住氧气漏人，同时水分进入煤体延长　煤体的自燃发火期。目前堵漏风的技术主要为运用稀　黄泥浆的固化泥浆堵漏技术，化学凝胶堵漏技术，胶体　泥浆堵漏技术、复合凝土技术、阻化或固化粉煤灰浆堵　漏技术。　２．４均压防灭火技术　均压防灭火技术是采用矿井通风调节设施，使井　下均压区域进、回风两端的压力差，降低采空区和已采　区两侧的风压差，减少漏风，达到预防和消灭火灾的措　施，达到防治矿井火灾的技术。　采用均压技术防灭火的矿井应具备以下条件：完　整的矿井通风图（含系统图、网络图及压能图）和与通　风有关的技术资料；通风机性能，风流压力、风量、温度　和湿度等通风参数的仪器仪表与工具。在火区下采煤　或大范围采用均压防灭火措施时，应编制专门方案，经　专家论证，报批。均压防灭火工程完工后，应由批准部　门验收。在火区附近实施均压防灭火措施时，应留有　防火煤柱。设有均压设施及观测点的巷道，应维护良　好，有害气体浓度应符合《煤矿安全规程》的规定。　２．５采用新型防灭火材料防治火灾　新型防灭火材料主要有ＭＥＡ新型防灭火材料，　ＦＩ－ＩＪ　１６型胶体防灭火材料、气溶胶灭火剂、新型高分　子防灭火材料，这些材料往往不可燃、不助燃，无毒、无　味、无腐蚀作用，具有极强的吸水性、保水性，吸水后急　剧膨胀。应用安全环保，操作方便，可用性较强。　外因火灾，主要是使用明火时，疏忽大意引起火　灾；电气设备和电路维护不好，造成过负荷或短路等，　积热而引起火灾；违反操作规程等。外因火灾的防治　主要是要根据《煤矿安全规程》和消防法律法规中关于　煤矿火灾防治的规定执行。严禁明火，严禁带电维修　作业等。　３结语　预防矿井火灾的基本原则是“预防为主，消防并　举”，结合火灾燃烧的必要条件，预防火灾无非是防治　失控高温热源，阻绝可燃物与氧气的接触等。所以预　防煤矿火灾主要是隔绝煤体和氧气的接触以及防治热　量积聚。对于井下巷道要采用不燃或难燃材料支护。　预防煤矿火灾从小事做起，从细节做起。　（责任编辑：班雨春）　

・１３３・　

ｃ　鞋援　聱摹■　∞　幢　８　●　Ｏ