我國煤炭自燃火災(zāi)十分嚴(yán)重,在開采煤層中,大約有50%的礦井存在自然發(fā)火危險。據(jù)統(tǒng)計,我國煤礦自燃火災(zāi)約占礦井火災(zāi)的70%,一些自然發(fā)火嚴(yán)重的礦區(qū),如兗州、撫順、鶴崗、窯街、義馬、淮南、六枝等,其自然發(fā)火占礦井火災(zāi)次數(shù)的90%以上。而煤層自燃火災(zāi)防治是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它不僅要求礦井有合理的開拓系統(tǒng)和開采方法、合理的礦井、采區(qū)和工作面通風(fēng)系統(tǒng),可靠的專項防治措施和管理制度,還必須掌握相應(yīng)的防滅火技術(shù),具有完善的防滅火系統(tǒng)及裝備。
1井下常用的防滅火技術(shù)
目前煤礦井下常用的防滅火技術(shù)主要有:堵漏、均壓、惰氣、惰泡、三相泡沫、阻化劑、霧化阻化劑、惰化阻化劑、用水滅火、灌漿、膠體防滅火技術(shù)等,這些技術(shù)按其主要作用和功能可歸納為以下幾類:
1.1控制漏風(fēng)技術(shù)
主要目的是:減少或杜絕松散煤體氧氣的供給。技術(shù)手段有:水泥噴漿;泡沫噴涂;納米改性彈性體材料涂抹;均壓。
水泥噴漿工作量大,回彈多,抗動壓性差,堵漏效果不十分理想;泡沫堵漏性能好,抗動壓性好,但其成本較高,高溫時分解,釋放出有害氣體;納米改性彈性體材料具有氣密性好、伸長率大等性能,可刮、涂、抹在煤巖體、木材及閉墻漏風(fēng)處,操作簡單,使用方便,可根據(jù)施工需要調(diào)整固化時間,固化后表面形成彈性體。
閉區(qū)均壓可減少向封閉區(qū)域內(nèi)的漏風(fēng),開區(qū)均壓則可降低采空區(qū)周邊的壓差,減少向采空區(qū)浮煤漏風(fēng),從而降低自燃危險程度,但對于已經(jīng)或曾經(jīng)發(fā)生過自燃的火區(qū),僅依靠均壓達到完全杜絕漏風(fēng),防止自燃的目的是不現(xiàn)實的。
1.2火區(qū)惰化技術(shù)
主要目的是:降低火區(qū)O2濃度,窒息火區(qū)。技術(shù)手段有:注入N2和CO2等惰性氣體;惰氣泡沫;三相泡沫。
惰氣和泡沫可充滿整個空間,既能迅速窒息明火,又能抑制煤層自燃高溫火區(qū)的發(fā)展,但對大熱容的煤體降溫效果不好,滅火周期長,火區(qū)易復(fù)燃,且對現(xiàn)場堵漏風(fēng)工作要求較高。
惰泡和三相泡沫能起到固氮、降溫、減少漏風(fēng)、降低采空區(qū)氧濃度、包裹煤體等作用,但泡沫穩(wěn)定時間短,在碎煤中壓注,發(fā)泡性能差,起泡倍數(shù)低,若僅起阻化劑作用,則成本太高,效率低,對已形成高溫的浮煤,僅依靠惰泡隔氧滅火,需注惰泡量很大,且易復(fù)燃。
1.3煤體阻化技術(shù)
主要目的是:降低煤體的氧化活性,抑制煤氧結(jié)合。技術(shù)手段有:噴注CaCl2、MgCl2等一些吸水性很強的鹽類;霧化阻化劑;惰化阻化劑。
當(dāng)CaCl2、MgCl2的水溶液附著在煤體表面時,形成一層含水液膜,阻止煤氧接觸,同時能使煤體長期處于潮濕狀態(tài),在低溫氧化時溫度不易升高,從而抑制了煤的自熱和自燃;阻化劑防火效果較好,但當(dāng)煤中水份蒸發(fā),減小到一定程度時,阻化作用就會停止,轉(zhuǎn)而變?yōu)榇呋饔?,促進煤的氧化與自燃。
惰化阻化劑在煤溫超過一定溫度時,開始吸熱氣化,產(chǎn)生惰性阻化氣體,阻礙火區(qū)的自由基鏈鎖反應(yīng)過程,高溫分解后的剩余物在煤表面生成一層薄膜,冷卻后成為脆性覆蓋物,使煤與空氣隔絕;但該材料不易均勻地分散到煤體內(nèi),充分發(fā)揮其防滅火效能,如用其水溶液注入煤體則易流失。