5種礦井防滅火技術(shù)適用條件及問題分析
煤自燃防控的主要技術(shù)有阻化、注惰性氣體降氧抑溫、堵漏和均壓、三相泡沫等。針對(duì)煤自燃不同危險(xiǎn)等級(jí)及礦井實(shí)際開采條件綜合性的采用防控技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)煤自燃危險(xiǎn)的早期預(yù)防。
1、注惰性氣體降氧抑溫技術(shù)
惰性氣體的防滅火技術(shù)應(yīng)用于煤的自熱階段和活化階段，主要是指在特定的區(qū)域注入惰性氣體，降低氧氣體積分?jǐn)?shù)，抑制煤氧接觸氧化。
常見的惰性氣體主要有N2、CO2，部分惰性氣體在影響煤自燃時(shí)不僅具有廣泛的覆蓋率，同時(shí)還有較強(qiáng)的冷卻抑制效果，在流動(dòng)的過程中能夠吸收部分煤樣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而破壞煤體的蓄熱環(huán)境。惰性氣體由于經(jīng)濟(jì)型、易獲取性、穩(wěn)定性好、無(wú)污染性等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。
大量的研究表明CO2 比N2具有更好的作用效果，且煤吸附CO2的量是 N2 的 10 倍。CO2滅火技術(shù)主要依靠CO2的窒息、惰化隔氧、吸附阻化的作用進(jìn)行滅火，而液態(tài)CO2 或干冰在氣化或升華時(shí)，需要吸收環(huán)境中的熱量，因此能夠降低環(huán)境溫度起到冷卻的作用。有學(xué)者研究表明當(dāng)煤體處于低溫時(shí)期時(shí)，吸附CO2能力大于吸附O2的能力，因此采空區(qū)煤自燃治理可以通過注 CO2氣體的方式進(jìn)行治理。因此惰性氣體的防滅火技術(shù)的發(fā)展有利于煤自燃的進(jìn)一步防控。
2、注漿防滅火技術(shù)
注漿防滅火技術(shù)應(yīng)用于采空區(qū)煤自燃，起到吸熱降溫和覆蓋煤體隔絕氧氣的作用。主要的類型有黃泥灌漿、粉煤灰灌漿和黃泥復(fù)合膠體等，在注入的過程中漿體的流動(dòng)能夠大面積地將煤體覆蓋，使得破碎堆積狀的煤的外表面形成一層包裹物，隔絕氧氣同時(shí)在注入漿體后，在漿體的流動(dòng)下能夠吸收一部分熱量，降低煤體所處環(huán)境的溫度。
注漿防滅火技術(shù)的制作工藝簡(jiǎn)單，能夠利用普通的設(shè)備將漿體注入到有自然發(fā)火傾向的煤體中，流動(dòng)性好，材料的制作粒度較細(xì)，有利于后期的輸送，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)；注漿技術(shù)中所采用的阻燃材料，阻燃效果較好，顆粒較細(xì)，能夠堵塞煤的孔隙，充分的阻止煤體與空氣中的氧氣接觸，起到阻斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的作用，漿液在注入采空區(qū)后凝結(jié)，凝結(jié)后有一定的黏附性，能夠?qū)⒍逊e的煤進(jìn)行包裹，進(jìn)而達(dá)到良好的防滅火效果。
阻化劑主要分為物理阻化劑和化學(xué)阻化劑。
物理阻化劑的阻化機(jī)理主要表現(xiàn)在：將阻化劑噴灑至煤體表面，充填并覆蓋其表面裂隙，阻止煤氧接觸。通過蒸發(fā)吸熱作用降低自燃危險(xiǎn)區(qū)域溫度，減緩煤氧復(fù)合作用速率，間接延長(zhǎng)了煤層自然發(fā)火期�，F(xiàn)階段，常用的阻化劑主要是以氯化鎂、氯化鈣和水玻璃為主要成分的無(wú)機(jī)鹽類水溶液。
化學(xué)阻化劑的作用機(jī)理體現(xiàn)在：煤體活性分子可與阻化劑分子經(jīng)特定反應(yīng)，提高自身活化能和蓄水量，減少了煤中的活性基團(tuán)（羥基、甲基以及亞甲基）以及煤氧復(fù)合反應(yīng)中間產(chǎn)物（羧基、羰基）的含量，穩(wěn)定的官能團(tuán)醚鍵的含量增加�；瘜W(xué)阻化劑主要是以離子液體、自由基捕獲劑、水凝膠等。
堵漏和均壓防滅火主要應(yīng)用于煤的初期氧化的自加熱階段。均壓技術(shù)即合理調(diào)配礦井通風(fēng)系統(tǒng)，使得漏風(fēng)源之間的壓差達(dá)到某種程度上的均衡，減少或消除漏風(fēng)；或者通過調(diào)節(jié)氣室、風(fēng)門等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)漏風(fēng)通道兩端的正常壓降，減少漏風(fēng)供氧，防治煤炭自燃。
對(duì)于堵漏研制出了匹配度較高的材料主要有：兩幫堵漏的水泥漿；高冒區(qū)堵漏的抗壓水泥泡沫和高水速凝材料；采空區(qū)堵漏的黃泥和砂等材料。上述的堵漏材料具有低污染、操作方便和易掌握等優(yōu)勢(shì)。
三相泡沫綜合應(yīng)用于煤的裂變和燃燒階段。三相泡沫防滅火材料兼具固、液、氣 3 種滅火材料優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮出黃泥或者粉煤灰的黏附特性、水的蒸發(fā)吸熱特性、氮?dú)獾母艚^窒息性進(jìn)行綜合防滅火工作。
優(yōu)先考慮三相泡沫防滅火的環(huán)境主要有：采用俯采方式的綜采面采空區(qū)煤自燃、火源位置隱蔽，難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的大型火區(qū)以及高位巷火災(zāi)的預(yù)防。
