露天煤矿灭火技术

露天煤矿灭火技术

煤炭自燃是露天矿山的重大自然灾害之一。露天煤矿的煤炭自燃浪费了大量的资源，降低了煤炭质量，影响矿区的环境质量，并给矿山安全生产带来了困难。《煤矿安全规程》第596条规定，开采有自燃发火倾向的煤层或者开采范围内存在火区时，必须制定防灭火措施。

选择合适的方法及方案对灭火具有重要的影响，为了保证灭火过程中的安全、快速及经济合一，目前研究得到了几种典型的灭火技术。其中，包括：注水和灌浆、注氮、阻燃物、堵漏、开挖与覆盖、泡沫及抽采的灭火技术。

（1）注水和灌浆技术

注水和灌浆技术是将黄土与水按确定的比例混合并经高压水轮充分搅拌，再由泥浆泵将浓度配制适当的黄泥浆，通过管道注入火区。黄泥灌浆具有3个方面的作用：增加煤层水分含量，吸热降温；隔绝空气，阻止煤层的氧化作用；对已燃烧升温的煤层，具有冷却散热作用。

注浆和注水可同时使用或者单独使用，该方法主要通过不燃烧材料与水混合并注入到着火区，通过降温和隔绝空气的方式来控制燃烧的煤体。有些时候采取提前注浆的措施，可以防止高温氧化煤体自然发火，浆液包裹煤体隔氧，水能够降低温度、增大湿度和减缓氧化，浆体可封堵煤体内的孔隙，防止煤体与空气接触。

（2）注氮防灭火技术

注氮防灭火技术主要通过惰性气体输入到灭火区域，降低周围空气中氧气所占的比重，从而使得煤体不能达到着火条件的目的，也可选用其他的惰性气体来完成该项工作，鉴于制取和成本的原因，目前应用较广泛的还有CO2。由于气体扩散速度及半径均较大，能快速的占领着火点及区域，对明火及隐蔽火区均有较好的效果。

（3）堵漏防灭火技术

堵漏防灭火技术主要是通过一些技术措施对漏风区域进行封堵，防止或杜绝氧气进入到着火点或者着火区域，以此防止煤体燃烧。随着科学技术和材料的发展，目前的堵漏技术得到了长足的发展，一些新型的胶体及泡沫材料得到了广泛的应用。同时，对于巷道也产生了多种快速的凝结方法，包括：高水速凝材料、水泥浆和凝胶等，并形成了相应的技术及配套的设备，取得了很好的效果。

（4）剥离及黄土覆盖火区法

露天开挖火区灭火法是先将火区开挖全部暴露，采出火区内的全部煤炭，然后使用黄土或细沙覆盖充填，进而隔绝可燃物之间的连接，最终实现灭火目的。

煤层发火埋藏较浅的区域与露天煤矿的局部灭火，适用该技术进行灭火。由于采剥覆盖层需先进行爆破，在高温区、自然发火区进行爆破作业时，必须执行《煤矿安全规程》第536条规定。该技术灭火费用需在装运费的基础上，加上爆破工程所消耗的费用。该方法施工相对简单，且能最大限度地回收火区内的煤炭资源，灭火效果好，在大中型的煤田和矿区内能有效彻底隔离火区。

①开挖和灭火。将圈定的火区地表使用水车进行洒水，温度降低稳定后方可采剥。当揭露出燃烧的煤层时再次洒水灭火，待到煤体温度降至常温，采出并分开堆放。这个过程中如再次遇到高温煤体时，必须再洒水降温后，才可将未燃烧的煤炭采出。在揭露燃烧的煤体时，必须同时对开挖区域周围的煤层和岩石进行洒水降温处理。

②黄土覆盖及回填。采用露天开采的煤矿，火区周围开挖出的煤层和岩石温度属常温，并且开挖距离符合内排作业最小安全距离时，用黄土或者细沙对开挖区域内超过内排最小安全距离的顶底板上、下范围部分和坑底部的煤层部分，及时进行覆盖回填。边回填边洒水密实；其余部分空间用中下部位的剥离渣回填。这样，可以在最小空间内实现内排，减少工程

量。然而，开挖火区能回收一部分煤炭可以补偿部分工程费用，在浅地表煤层火区采用该灭火法具有较好的经济效益，所以需向纵深部位进行预裂爆破。

（5）普瑞特防灭火技术

徐州吉安研发的普瑞特防灭火新技术非常适合露天矿的治理，普瑞特防灭火新技术集氮气、凝胶、三相泡沫、阻化剂等防灭火技术优点于一体，生成的凝胶以泡沫为载体向火区的中、高位火点堆积扩散，所到之处凝胶均能有效覆盖黏附浮煤裂隙，对火区煤体吸热降温并持久保持煤体湿润冷却，同时有效封堵漏风通道；材料添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，防治煤体氧化升温；泡沫中的水固结在凝胶体内，避免泡沫易溃浆的缺点；泡沫中的氮气缓慢释放，避免了单独注氮时氮气容易散失的缺点，持久保持火区的惰化。