張立新
摘 要:近年來隨著煤礦開采技術(shù)和新型開采設(shè)備的不斷發(fā)展,露天采礦日益受到青睞,露天煤礦也蓬勃發(fā)展開來。然而與不斷激增的數(shù)量相比,露天煤礦自身所具有的安全隱患,卻時(shí)刻不容小覷。尤其是露天煤礦煤層的自燃火防治,是安全工作的重點(diǎn),基于此,該文對(duì)露天煤礦中的防滅火安全技術(shù)進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:露天煤礦 防滅火 安全技術(shù)
中圖分類號(hào):TD75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)03(a)-0044-01
1 露天煤礦發(fā)生自燃的機(jī)理
露天煤礦采煤面的煤炭,由于長期裸露在空氣中,在陽光暴曬和空氣風(fēng)化的作用下,煤質(zhì)中的水分和瓦斯氣體會(huì)消失殆盡,并變得支離破碎,質(zhì)地疏松。這就會(huì)極其有利于空氣進(jìn)入煤質(zhì)內(nèi)部的空隙中,使煤炭吸附上氧氣,發(fā)生煤氧復(fù)合作用,這種作用既有物理效應(yīng),也有化學(xué)效應(yīng),尤其是化學(xué)效應(yīng),煤質(zhì)發(fā)生氧化以后會(huì)釋放出大量的熱量,并逐漸在煤層以下積累,不斷積累的熱量又會(huì)加劇煤氧復(fù)合作用,形成惡性循環(huán),激發(fā)溫度不斷上升。一旦達(dá)到煤的燃點(diǎn),則煤質(zhì)就會(huì)發(fā)生自燃。
2 露天煤礦采取的日?;馂?zāi)預(yù)防管理
2.1 日常性預(yù)防管理措施
日常性預(yù)防管理的重點(diǎn)在于定期巡查,嚴(yán)把現(xiàn)場安全關(guān)口。具體包括:(1)保持對(duì)煤場、采區(qū)例行巡查3次,如遇大風(fēng)、高溫等極端天氣應(yīng)酌情加大巡查力度,及早發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)及早排除隱患,對(duì)可能引發(fā)火災(zāi)例如吸煙、明火、電線短路等要嚴(yán)格杜絕。(2)連續(xù)監(jiān)控煤場工作區(qū)溫度。一旦發(fā)現(xiàn)溫度有異常升高波動(dòng),則應(yīng)立即采取必要的降溫措施,并對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行局部清理,去除該區(qū)域表層煤質(zhì),尤其是一些風(fēng)化嚴(yán)重、形成松散狀粉末的碎煤,降低煤氧復(fù)合作用發(fā)生的可能性,規(guī)避自燃發(fā)生。(3)從露天開采計(jì)劃上進(jìn)行綜合優(yōu)化和合理平衡,嚴(yán)格按照生產(chǎn)訂單計(jì)劃進(jìn)行合理開采,避免過大面積的長期暴露采煤面,并且要與巡查、防火能力相匹配,確保配套防護(hù)措施能夠滿足防滅火需要,從而最大程度地降低煤炭自燃的發(fā)生。
2.2 煤炭儲(chǔ)存管理
(1)對(duì)于有條件的煤礦,建議對(duì)煤炭實(shí)施封閉式儲(chǔ)存,用彩鋼板材質(zhì)做成的倉庫,既節(jié)約成本,施工搭建方便,同時(shí)又能有效避免風(fēng)吹日曬對(duì)煤炭的風(fēng)化作用,大大降低煤炭風(fēng)化并發(fā)生自燃的概率。(2)合理安置風(fēng)障或者搭建擋風(fēng)墻,其目的仍是為了避免風(fēng)直接吹到煤炭,造成風(fēng)化。
3 露天煤礦防滅火的常見安全技術(shù)
3.1 氮?dú)夥罍缁鸢踩夹g(shù)
3.1.1 氮?dú)鉁缁甬a(chǎn)生的原理
氮?dú)鉁缁?,主要是利用了氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)。氮?dú)馐遣豢扇細(xì)怏w,且本身不助燃,常溫、常壓下為無色、無味、無毒氣體,經(jīng)加壓后以液氮形式可以方便存儲(chǔ)在相應(yīng)容器中。并且氮元素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),因此可用于滅火。而由于大氣總量相對(duì)固定,如果人為增加某區(qū)域的氮?dú)夂?,則會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域的氧氣含量相應(yīng)地下降。相關(guān)資料顯示,如果將氧含量控制在10%以下,那么就能有效避免煤炭發(fā)生氧化自燃,而如果將氧含量控制在3%以下,那么就可完全抑制該區(qū)域可燃物的燃燒。也就是基于這樣的防火原理,在實(shí)踐中通過向綜采區(qū)注入大量氮?dú)?,由于氣體的擴(kuò)散作用,會(huì)滲入到采空區(qū)、冒落區(qū)和裂隙帶,并對(duì)所有區(qū)域形成有效保護(hù),大大降低以上區(qū)域煤層發(fā)生自燃的可能性,從而達(dá)到防火的目的。
3.1.2 氮?dú)鉁缁甬a(chǎn)生的作用
(1)冷卻作用:由于液氮溫度很低,將液氮噴向可燃物,液氮會(huì)瞬間發(fā)生氣化,吸收大量熱量,從而有效快速滅火。(2)抑爆作用:充入氮?dú)夂螅旱V各區(qū)域的空氣成分大大改變,尤其是其中混入的易燃易爆成分含量得到有效降低,從而避免接觸明火后出現(xiàn)爆炸。(3)窒息作用:充入氮?dú)夂?,除了易燃易爆氣體降低,氧氣含量也會(huì)降低,即使有火出現(xiàn),也會(huì)因缺氧而窒息。
3.2 注漿滅火安全技術(shù)
利用注漿滅火,也是應(yīng)用較為廣泛的一種技術(shù)。主要是利用由凝膠、并添加適當(dāng)比例的粉煤灰、黃土等制成漿液,并將該漿液由注漿管道直接輸送至采煤區(qū)。通過注漿,一是能夠填實(shí)煤層間裂隙,避免混入可燃?xì)怏w,二是受熱后能夠釋放水份,降低溫度,從而可以有效降低自燃發(fā)生概率。整個(gè)注漿系統(tǒng)由液池Ⅰ、液池Ⅱ、比例泵以及注漿管道構(gòu)成,液池配好漿液后經(jīng)比例泵按照需要進(jìn)行適當(dāng)混配。其中關(guān)鍵設(shè)備比例泵為撫順分院露天所獨(dú)立研發(fā)制造,由單螺桿式濃漿泵和計(jì)量式比例混合器兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分構(gòu)成,并能通過控制工作壓力和流量,對(duì)混合比例進(jìn)行精確控制,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)配混合比例。
注漿時(shí),先要在火區(qū)周圍進(jìn)行打孔,并觀察孔周圍是否有大的裂隙,如果有則要適度增加漿液濃度,調(diào)配較短的凝固時(shí)間,以便取得良好封堵效果。具體鉆孔參數(shù)應(yīng)選多少,則根據(jù)不同煤質(zhì)而區(qū)別對(duì)待,可先通過漿液滲透實(shí)驗(yàn),確定漿液在該煤質(zhì)中的滲透半徑,一般而言,網(wǎng)孔參數(shù)選煤體滲透半徑的50%~70%即可。
3.3 大面積滅火安全技術(shù)
3.3.1 進(jìn)行大面積滅火的技術(shù)方法
大面積滅火技術(shù)大致上有以下4種:(1)在火區(qū)填充適量砂土,達(dá)到隔離空氣的目的,減少風(fēng)化;(2)通過對(duì)火區(qū)澆水,降低火區(qū)溫度;(3)對(duì)火區(qū)出現(xiàn)的裂縫,或打鉆孔進(jìn)行灌漿;(4)如有條件,可以單獨(dú)隔離火源易發(fā)區(qū)。
3.3.2 大面積火區(qū)對(duì)技術(shù)方法的選擇要求
(1)大石頭火區(qū):主要是從綜合成本與生產(chǎn)相匹配,同時(shí)又保證技術(shù)上的可行性,可采用逐級(jí)臺(tái)階式挖注水溝進(jìn)行注水降溫與底部區(qū)域剝挖滅火相結(jié)合,提高防火安全系數(shù)。(2)新生火區(qū):主要是對(duì)上部表層區(qū)域進(jìn)行注水降溫,控制火區(qū)擴(kuò)散,在下面進(jìn)行剝挖,徹底消滅火源。然后表層用黃土覆蓋,底部進(jìn)行灌漿,杜絕復(fù)燃。(3)采剝臺(tái)階上滅火:所謂采剝臺(tái)階上滅火,也就是挖制采剝臺(tái)階時(shí)或向前推進(jìn)采煤面時(shí),對(duì)爆破的高溫鉆孔進(jìn)行注水降溫。長期實(shí)踐證明,通過直接向炮孔中注水、炮孔旁側(cè)加打注水孔、或者在打孔前先對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行注水降溫等,都可有效防止火災(zāi)發(fā)生。
4 結(jié)語
露天煤礦相比于傳統(tǒng)的礦井深采優(yōu)勢明顯,因而受到廣泛推廣,但露天開采的采煤面,幾乎全部裸露在空氣中,并處在日光照射下,氧氣、溫度條件都利于煤炭自燃的發(fā)生,倘若稍微疏忽或未及時(shí)給予有效處置,則極有可能引發(fā)大規(guī)模的火災(zāi)。因此必須對(duì)相關(guān)防滅火管理工作堅(jiān)持常抓不懈、堅(jiān)持科學(xué)管理,從管理和相關(guān)防滅火技術(shù)上切實(shí)作出努力,要求各部門協(xié)同配合,齊抓共管,做好現(xiàn)場安全防護(hù)工作,從而切實(shí)做到及早發(fā)現(xiàn),及早解決,避免火災(zāi)蔓延擴(kuò)大給人民群眾生命安全和財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大危害。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊占軍,肖平.撫順西露天礦內(nèi)排土場防滅火技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].煤礦安全,2002(7):121-122.
[2] 張國柱,張萬龍,李景堂,等.平莊西露天煤礦防滅火方案的確定[J].環(huán)保與安全(露天采礦技術(shù)),2004(5):137-138.
[3] 朱志宇,趙浩,劉光偉.淺析露天煤礦煤炭自燃[J].露天采礦技術(shù),2011(1)59-60.
[4] 王志華,吳國光,孟獻(xiàn)梁,等.煤炭自燃防滅火材料技術(shù)進(jìn)展[J].能源技術(shù)與管理,2010(1):79-80.endprint