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中國煤礦火災(zāi)防治技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢

  
評論: 更新日期:2009年08月25日

摘要:通過對中國煤礦火災(zāi)防治技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用現(xiàn)狀研究,探討了煤礦火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)、灌漿防滅火技術(shù)、均壓通風(fēng)防滅火技術(shù)、阻化劑防滅火技術(shù)、泡沫防滅火技術(shù)、惰化防滅火技術(shù)、凝膠防滅火技術(shù)、堵漏防滅火技術(shù)的技術(shù)特點與適用性.分析了我國煤礦防滅火技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題,指出了立足系統(tǒng)安全、加強應(yīng)用基礎(chǔ)研究、突破關(guān)鍵技術(shù)、開發(fā)災(zāi)害應(yīng)對專用裝備的總體技術(shù)發(fā)展趨勢.
關(guān)鍵詞:煤礦火災(zāi);防滅火技術(shù);適用性;發(fā)展趨勢

???? 煤炭工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展直接關(guān)系著建設(shè)全面小康社會目標(biāo)的實現(xiàn)和國家能源安全¨ .我國煤礦安全生產(chǎn)危險源多、災(zāi)害嚴(yán)重的形勢非常嚴(yán)峻,煤礦百萬噸死亡率與國外相比,差距很大 』.“十五” 期間,全國657處重點煤礦中,有煤層自然發(fā)火傾向的礦井占54.9% ,經(jīng)驗發(fā)火期在3個月以內(nèi)的礦井占50% 以上 ,每年自燃形成的火災(zāi)近400次,煤自燃氧化形成火災(zāi)隱患近4 000次,僅我國北方煤田累計已燒毀煤炭達(dá)42億t以上 j.煤礦火災(zāi)防治及其繼發(fā)性災(zāi)害的防控技術(shù),對煤礦的安全生產(chǎn)具有非常重要的意義.本文系統(tǒng)總結(jié)了目前我國煤礦火災(zāi)防治技術(shù)特點,并對其應(yīng)用現(xiàn)狀、適用性和發(fā)展趨勢進(jìn)行了比較分析,以期對煤礦火災(zāi)防治技術(shù)的發(fā)展提供借鑒意義.

1 中國煤礦火災(zāi)防治技術(shù)的現(xiàn)狀
??????? 我國從20世紀(jì)50年代起在煤礦推廣灌漿防滅火技術(shù),60—70年代對均壓通風(fēng)防滅火技術(shù)、阻化劑防滅火技術(shù)、泡沫防滅火技術(shù)進(jìn)行了研究應(yīng)用,80—90年代研究了自燃火災(zāi)預(yù)測預(yù)報技術(shù)、惰氣防滅火技術(shù)、凝膠防滅火技術(shù)、火區(qū)快速密閉技術(shù)、堵漏風(fēng)技術(shù)、帶式輸送機火災(zāi)防治技術(shù)、內(nèi)外因火災(zāi)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)等,9O年代以后主要集中在原有防滅火技術(shù)裝備性能提升以及新型防滅火材料研制等方面_6].煤礦火災(zāi)防治技術(shù)經(jīng)過5O余年的發(fā)展,已形成了火災(zāi)預(yù)測、監(jiān)測、預(yù)防、治理相結(jié)合的綜合火災(zāi)防治技術(shù)體系,并且在災(zāi)變時期風(fēng)流流動及控制、救災(zāi)決策輔助系統(tǒng)、災(zāi)后搶險救災(zāi)技術(shù)等方面取得了較大進(jìn)展.

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1.1 煤礦火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)
?????? 煤礦火災(zāi)是一種非控制性燃燒,其發(fā)生發(fā)展過程中表現(xiàn)出了一些宏觀特征及規(guī)律性,人們往往利用這些特征及規(guī)律來進(jìn)行火災(zāi)危險I生識別,即煤礦火災(zāi)監(jiān)測.煤礦火災(zāi)早期監(jiān)測技術(shù)主要有氣體分析法和測溫法,最常用的監(jiān)測特征參數(shù)有氣體、溫度及煙霧等.

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?????? 氣體分析法的監(jiān)測手段主要有檢知管、氣體傳感器、便攜儀表及色譜分析儀等.檢知管操作手段落后,自動化程度低;氣體傳感器具有體積小、電信號輸出、使用方便等特點,但多數(shù)氣體傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度和壽命尚有不盡人意的地方;色譜分析法是氣體分析的最精確、穩(wěn)定和可靠的方法.2O世紀(jì)7O年代初,煤炭科學(xué)研究總院撫順分院首先將氣相色譜技術(shù)應(yīng)用于煤礦氣體分析,突破了原有單一CO指標(biāo)及其派生指標(biāo)的缺陷,創(chuàng)新性地提出了以CO、C:H 、C:H 、鏈烷比、烯烷比等為主指標(biāo)的綜合指標(biāo)體系,并以典型煤種為例,提出了褐煤、長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、無煙煤八大煤種的標(biāo)志氣體優(yōu)選原則.在眾多礦井火災(zāi)早期監(jiān)測中得到實際應(yīng)用,收到了良好的效果.
?????? 測溫法也是煤自然發(fā)火監(jiān)測的常用方法,主要用于煤層巷道異常點溫度的監(jiān)測.測溫法可分為2類:
① 直接用檢測到的溫度值進(jìn)行預(yù)報或報警;② 通過監(jiān)測點溫度的變化特性進(jìn)行預(yù)報.溫度監(jiān)測用的傳感器主要有熱電偶、測溫電阻、半導(dǎo)體測溫元件、集成溫度傳感器、熱敏材料、光纖、紅外線、激光及雷達(dá)波等.其中熱電偶、測溫電阻、半導(dǎo)體元件、熱敏材料和便攜式激光測溫儀表得到較廣泛的普及,而紅外熱成像、雷達(dá)探測等因受穿透距離、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響應(yīng)用受到一定限制.“九五”期間,我國在熱敏電纜溫度監(jiān)測技術(shù)和光纖溫度監(jiān)測技術(shù)方面進(jìn)行了研究,其裝置可用于多個地點的火災(zāi)早期監(jiān)測[7,8]
1.2 灌漿防滅火技術(shù)
?????? 灌漿防滅技術(shù)的原理是通過漿液包裹煤塊保水增濕減緩煤體氧化速度、漿體固化沉淀物充填煤體縫隙隔絕漏風(fēng)阻止氧化來達(dá)到防滅火的效果. 按與回采工藝關(guān)系灌漿方法可分為采前預(yù)灌、隨采隨灌、采后灌漿;按實施方法可分為埋管灌漿、鉆孔灌漿與工作面撒漿.灌漿防滅火技術(shù)是我國煤礦普遍應(yīng)用和行之有效的方法,傳統(tǒng)的灌漿材料主要用黃土,從2O世紀(jì)8O年代開始,對黃泥灌漿的代用材料如頁巖、矸石、電廠粉煤灰等材料進(jìn)行了應(yīng)用性研究,并在芙蓉、兗州、開灤、平項山、撫順等礦務(wù)局進(jìn)行了推廣_9j.
1.3 均壓防滅火技術(shù)
?????? 均壓通風(fēng)防滅火技術(shù)就是采用通風(fēng)的方法減少自燃危險區(qū)域漏風(fēng)通道兩端的壓差,使漏風(fēng)量趨近于零,從而斷絕氧源起到防滅火的作用.常用的風(fēng)壓調(diào)節(jié)技術(shù)主要包括:風(fēng)門、風(fēng)窗調(diào)節(jié)法,風(fēng)機調(diào)節(jié)法,風(fēng)機、風(fēng)窗調(diào)節(jié)法,風(fēng)機風(fēng)簡調(diào)節(jié)法,氣室調(diào)節(jié)法,調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)法等.這些具體措施,從調(diào)節(jié)后的風(fēng)壓變化情況來看,實質(zhì)上可分為2種類型,即增加風(fēng)壓的措施和減少風(fēng)壓的措施,或者ABC論文坊說分為增壓調(diào)節(jié)法和減壓調(diào)節(jié)法;根據(jù)作用原理、使用條件不同,均壓技術(shù)大體可分為2類:開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓.我國自2O世紀(jì)5O年代初開始研究和應(yīng)用均壓通風(fēng)防滅火技術(shù), 先后在全國許多煤礦進(jìn)行了實踐.1984年由波蘭專家、煤炭科學(xué)研究總院撫順分院與大同礦務(wù)局煤峪口礦,共同協(xié)作在該礦采用了大面積均壓通風(fēng)防滅火技術(shù),防治了大面積火區(qū),安全采出煤炭超過150萬t,取得了良好的效果.在煤礦的正常開采過程中均壓通風(fēng)已經(jīng)成為一項系統(tǒng)的、常規(guī)的、行之有效的礦井防滅火技術(shù)措施 .
1.4 阻化劑防滅火技術(shù)
?????? 阻化劑防滅火技術(shù)是指利用阻化原理將具有阻化性能的藥劑送人擬處理區(qū),利用阻化劑的負(fù)催化作用,煤炭經(jīng)阻化處理后,在煤炭表面上形成一層能抑制氧與煤接觸的保護(hù)膜,阻止了氧氣和煤結(jié)構(gòu)上的活動鏈環(huán)的羧基反應(yīng),使煤炭和氧的親合力降低,阻化劑有一種主動排斥氧和煤化合的功能,但它并不和煤、氧等物質(zhì)化合,從而達(dá)到防滅火的目的. 目前常用的阻化劑主要是氯化物.阻化劑防滅火技術(shù)包括:① 噴灑阻化劑防滅火技術(shù),是將含有阻化劑的水溶液均勻噴灑到煤體表面,以達(dá)到防滅火的目的.② 汽霧阻化防滅火技術(shù),是將受一定壓力下的阻化劑水溶液通過霧化器轉(zhuǎn)化成為阻化劑汽霧,汽霧發(fā)生器噴射出的微小霧??梢月╋L(fēng)風(fēng)流為載體飄移到采空區(qū)內(nèi),從而達(dá)到采空區(qū)防滅火的目的 .1974年,煤炭科
學(xué)研究總院撫順分院開始研究阻化劑防滅火技術(shù),并于沈陽、平莊等地實驗成功.20世紀(jì)80年代又在銅川礦務(wù)局試驗成功采空區(qū)汽霧阻化技術(shù).阻化劑防滅火技術(shù)由于其成本低、工藝簡單,在全國范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用.

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