煤矿防灭火技术的现状及展望 雷杰

煤矿防灭火技术的现状及展望雷杰

摘要：我国是全球矿产资源消耗大国之一，所以对矿产资源的需求量是非常大的。近几年来，我国对于矿产资源的消耗越来越大。但是，由于煤矿所在的环境较为复杂，从而使得在实际开采中存在很多外在因素的影响。煤矿矿井时常发生火灾，火灾对煤矿开采人员生命安全造成了严重的威胁。本文将从煤矿火灾的特点及发生的原因分析、煤矿火灾防治技术应用分析、中国煤矿火灾防治技术的发展趋势这三个方面进行重点阐述，同时本文研究内容也可供相关部门和广大同行借鉴与参考。

关键词：煤矿；防灭火技术；现状及展望

引言

进入新世纪以来，我国经济取得了快速发展。我国是全球矿产资源消耗大国之一，对矿产资源的需求量是非常大的。但是在煤矿的开采作业中，时常发生煤矿火灾，煤矿井下发生的重大灾害其中一项就是煤矿火灾。煤矿火灾发生的原因多种多样，对其进行研究分析就显得很重要。

1.井下火灾的特点及发生的原因分析

1.1井下火灾的特点

矿井火灾按引火热源的不同可分为外因火灾和内因火灾。任何火灾都离开可燃物、引火源、氧气三要素。

对外因火灾而言，可燃物都是现场存在的，在有人作业的地点氧气符合火灾发生的条件，在日常管理中，仅需要加强对引火源的管理及尽可能的减少井下可燃物即可避免火灾的发生。其特点是：突然发生，来势汹涌，如不及时发现、控制，将造成恶性事故。

对于外因火灾而言，内因火灾是煤炭在一定环境条件下，自身发生物理、化学变化引起的，即空气进入破碎煤体，煤中固定碳被氧化放出热量，煤体积热发生隐燃，经潜伏期、自燃期到燃烧，产生明火，形成煤炭自燃。内因火灾发生的基本条件：煤层具有自燃倾向性；煤炭成破碎状态堆积；良好的蓄热环境，氧化产生的热量难以散出；连续的供氧条件并大煤的自然发货周期；其特点是产生大量的一氧化碳等有毒、有害气体，重则可能引起瓦斯、煤尘爆炸，造成人员重大伤亡和财产重大损失，缓慢发展、前期难以发现、火灾后难以找到发火点、难以将火势扑灭。

1.2发生的原因

导致井下火灾的原因有很多，主要为一是过于追求开采效率，采矿企业把大量资金用于开采设备的购买、租赁，但是并没有关注煤矿的防灭火工作，认为只要煤矿不发生火灾，就不需要相应的防灭火设备。二是对于防灭火人员的培训不足，导致煤矿专业的防灭火设备操作人员对煤矿防灭火设备性能、操作、维护不熟悉，即便投资购买了先进的防灭火设备不能保证设备的正常运行。三是未对井下采煤面采空区进行“三带”划分、未研究自然发火标志性气体的临界值，不能为矿井的防灭火工作提供科学有力的保障。四是管理上的不到位，井下不用的可燃物未及时升井、采空区大量的丢煤、采空区漏风未进行及时治理、对于已封闭的采空区不予管理或无监测手段。

2煤矿火灾防治技术应用分析

2.1灌浆防灭火技术。

目前现用灌浆防灭火材料主要有：黄泥浆、水砂浆、煤矿石泥浆、粉煤灰、

石膏及废水泥渣充填材料等。建立灌浆站通过管路将浆输送至井下采空区。以上

材料形成的浆液对煤体起包裹作用，阻止煤氧接触，胶结顶板，降低采空区空隙率，增加漏风阻力。但都存在有成本高、脱水以后体积减少多、不能固化和脱水

量大等缺点，而且对顶煤和煤柱自燃防治效果较差。在实际矿矿井操作中，在井

下供水较为困难，对于浆液的制作供水不足，另外，在对浆液的脱水处理也增加

了矿井的排水难度。

2.2惰性气体防灭火技术。

目前国内外使用惰性气体主要有CO2、N2，大多数矿井采用注氮防火灭技术。注氮防灭火既可以封闭采空区后进行注氮，又可以采用开放后式进行注氮（注氮

期间加强对工作面的监测，方式注入量过剩伤及工作面作业人员）。注氮防灭火

技术是将惰性气体氮气输送到媒体自然区中，降低煤层中的氧气浓度，使煤层中

的氧气浓度达不到自燃点，降低火灾的发生几率，同时，将氮气释放在煤层中，

控制煤层的漏风情况，将煤层与外界空气进行隔离，降低氧气附着在煤炭上的几率。注氮防灭火技术开始应用于20世纪50年代，是现阶段矿井预防火灾发生的

重要手段之一，对煤炭资源的安全生产利用有一定的促进作用。注氮防灭火技术

在应用中由于气体的扩散能力强，操作技术简单可靠，在现阶段的防灭火技术中

广泛应用。但同时，氮气在应用中对复杂地形的煤层发生火灾不易控制，且氮气

容易随风扩散，在操作中密封效果不佳则会导致氮气泄露，对工作人员生命安全

造成威胁。

2.3阻化剂防灭火技术。

阻化剂防灭火技术是我国20世纪60年代研发出来的新型防灭火技术。阻化

剂防灭火技术是利于阻碍的药剂对易燃的煤炭进行阻隔，将阻化剂送入煤层中，

通过阻化剂的副催化技术使其依附在煤炭表面，对煤块形成保护层，组织氧气与

煤块的接触，达到防灭火的效果。阻化剂在应用中具有成本较低、操作简单等特点，在全国矿井中使用广泛。但同时，受到煤块表面不均匀的影响，阻化剂在应

用中很难均匀分布。并且在矿井下阻化剂的喷洒工艺很难实施，在现今矿井阻化

剂防灭火技术应用中，阻化剂的组化率偏低，阻化剂使用时间不长，部分阻化剂

具有腐蚀性，喷洒不当容易使井下设备损坏，对矿井工作人员的生命健康造成危害，且由于液膜容易干固破裂，阻化剂有可能会变成催化剂，甚至有可能起到反

作用，因此阻化剂对于扑灭大面积煤层自燃火灾效果不佳。

2.4泡沫防灭火技术。

泡沫防灭火又分空气泡沫和惰性气泡沫。空气泡沫主要是降低火源表面温度，对于煤层自燃灭火效果较差；惰性气泡沫在隆温的同时还降低了氧浓度，对火源

起窒息作用，效果比空气泡沫好。

2.5均压防灭火技术。

压防灭火技术主要是通过平衡压差技术防灭火，利用调压设施缓解煤层漏风

通道两段的压差，常用的调压设施有风窗、风机、调压室及连通管等。将煤层漏

风量进行降低，断绝煤层氧气来源，抑制煤层发生自燃。利用均压防灭火技术可

自动调节风压变化，在我国矿井区中应用广泛[4]。均压防灭火技术在应用中较为

简单，对矿井区正常工作不构成影响，也不会对工人的人身安全造成威胁。均压

防灭火技术在操作中距离货源具体位置较远，操作工艺较为简单，同时不受水、

土等地质资源的限制，但在我国西北地区，均压防灭火技术的应用应考虑地面大

气压的变化因素。

2.6防灭火监测技术