田傳超

關(guān)于防治煤炭自然發(fā)火技術(shù)的思考

田傳超

煤炭自然發(fā)火是導(dǎo)致煤礦發(fā)生災(zāi)害的原因之一，也是影響煤礦生產(chǎn)和工作安全的重要因素。本文根據(jù)煤礦開(kāi)采中的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了煤炭自然發(fā)火的特點(diǎn)和危害，并從灌漿技術(shù)、惰性氣體防滅火技術(shù)、均壓防滅火技術(shù)、新型高分子材料防滅火技術(shù)等五方面，論述了防治煤炭自然發(fā)火的主要技術(shù)運(yùn)用，希望對(duì)相關(guān)工作起到一定幫助作用。

所謂煤炭自然發(fā)火，主要指有自然傾向的煤層，在開(kāi)采過(guò)程中與外界空氣相接觸，由于氧化作用將煤炭外表面的溫度提高，由此而引發(fā)明火和霧化現(xiàn)象，產(chǎn)生出大量有害氣體。因此，煤炭的氧化以及放熱是引發(fā)自然發(fā)火的重要原因，由于蓄熱條件的促使，在熱量積聚到一定程度時(shí)，最終導(dǎo)致煤炭發(fā)生自燃現(xiàn)象。

煤炭自然發(fā)火的特點(diǎn)及危害

在煤炭自然發(fā)火中，是一個(gè)或長(zhǎng)或短的過(guò)程，而且存在一定預(yù)兆，只要工作人員細(xì)心觀察，便可以在煤炭發(fā)火早期實(shí)施相應(yīng)的控制措施。但是在煤炭發(fā)火前期，由于火源位置較為隱蔽，自然發(fā)火現(xiàn)象往往出現(xiàn)在工作人員意想不到的位置，例如工作人員難以進(jìn)入的采空區(qū)、煤柱位置等。因此，要想找到真正的發(fā)火源絕非易事。自然發(fā)火問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能導(dǎo)致煤礦中的火災(zāi)持續(xù)數(shù)年甚至數(shù)十年，使得煤礦中的大量煤炭資源損毀，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。在煤炭自然發(fā)火過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生CO、SO2等有毒氣體，這些有毒氣體可以隨著空氣流動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)散，如果擴(kuò)散到施工區(qū)域，會(huì)對(duì)施工人員身體產(chǎn)生嚴(yán)重影響，嚴(yán)重時(shí)可以危及生命。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，在煤炭礦井火災(zāi)事故中，有95%以上的遇難人員是由于中毒引發(fā)的死亡。

煤炭自然發(fā)火的防治技術(shù)

煤炭自然發(fā)火防治技術(shù)的合理使用是煤礦預(yù)防火災(zāi)發(fā)生的重點(diǎn)工作內(nèi)容。首先，應(yīng)對(duì)容易引發(fā)火災(zāi)的井下環(huán)境進(jìn)行有效預(yù)防，將煤炭自然發(fā)火問(wèn)題有效避免。當(dāng)火發(fā)生之后，需要采用科學(xué)的滅火方式對(duì)火情進(jìn)行控制，避免大型火災(zāi)事故的發(fā)生。

灌漿技術(shù)。在傳統(tǒng)煤礦自然發(fā)火預(yù)防技術(shù)中，灌漿技術(shù)是最為常見(jiàn)的一種技術(shù)措施，而且經(jīng)過(guò)多年演變和發(fā)展，灌漿技術(shù)也得到了很大創(chuàng)新。灌漿技術(shù)主要有采前預(yù)灌、采后密封、隨采隨灌三種形式。根據(jù)灑漿，埋管等形式的不同，灌漿方法也會(huì)有所不同。灌漿技術(shù)的使用，在一定程度上降低了煤炭自然發(fā)火出現(xiàn)的頻率，自上世紀(jì)八十年代以來(lái)，灌漿技術(shù)得到了不斷改進(jìn)，煤礦中的黃土制漿也轉(zhuǎn)化為電廠粉煤灰，將灌漿用土的利用率有效提升，為生態(tài)平衡提供了有效基礎(chǔ)。（董子文,吳憲,齊慶杰. 風(fēng)障聯(lián)合壓實(shí)防治煤堆自燃技術(shù)工藝參數(shù)優(yōu)化[J]. 中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2016,03:15-20.）

惰性氣體防滅火技術(shù)。目前，惰性氣體因其本身的特殊性質(zhì)在防火滅火工作中得到了重要應(yīng)用，比較常見(jiàn)的有氮?dú)夂鸵旱Ｔ诿旱V開(kāi)采個(gè)過(guò)程中，存在煤層傾斜現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被人們稱(chēng)為急傾斜煤層P放工作面，而惰性氣體防滅火技術(shù)在該方面的應(yīng)用成果比較明顯。一般來(lái)說(shuō)，煤礦需要對(duì)頂煤層的工作面和急傾斜煤層P放工作面進(jìn)行煤炭自然發(fā)火的預(yù)防和控制，常用的技術(shù)就是注氮防火技術(shù)。在該技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，氮口的選擇是重要環(huán)節(jié)之一，直接關(guān)系到注氮防火是否成功。值得注意的是，如果煤礦內(nèi)部溫度過(guò)高，要確保氧氣濃度不可以超過(guò)7%，否則很容易引發(fā)煤炭自然發(fā)火。在監(jiān)測(cè)時(shí)，工作人員應(yīng)注意將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)結(jié)合在一起，將注氮防火技術(shù)的效果達(dá)到最佳。為了避免窒息現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)工作區(qū)的氧氣濃度要進(jìn)行合理控制，在注氮技術(shù)實(shí)施時(shí)，要避免大量氮?dú)鉂B入到工作面之中，實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)采環(huán)境的有效保障。在很多煤礦中都存在漏風(fēng)通道，而這種通道很容易造成惰性氣體的流失，降低火災(zāi)整體預(yù)防效果。雖然說(shuō)惰性氣體可以迅速對(duì)火災(zāi)進(jìn)行抑制，但當(dāng)火災(zāi)持續(xù)到一定規(guī)模之后，惰性氣體降溫滅火工作就會(huì)陷入困難，延長(zhǎng)火勢(shì)時(shí)間再加上惰性氣體具有窒息性，很容易對(duì)人體造成傷害。因此，相關(guān)工作人員要注意惰性氣體防滅火技術(shù)的合理使用。

均壓防滅火技術(shù)。在防治煤炭自然發(fā)火中，均壓防滅火技術(shù)的效果也較為明顯，該技術(shù)方法主要是將漏風(fēng)通道中的回風(fēng)壓力進(jìn)行有效平衡，以達(dá)到防滅火的目的。均壓防滅火技術(shù)在之前的使用中主要是對(duì)火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行有效密封，實(shí)現(xiàn)火源的有效孤立，在火源熄滅之后，在開(kāi)展其他區(qū)域的滅火工作。后來(lái)，該技術(shù)得到了不斷發(fā)展和創(chuàng)新，人們開(kāi)始在防治煤炭自然發(fā)火中應(yīng)用均壓防滅火技術(shù)。在新形勢(shì)下，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了其他技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，出現(xiàn)了跟蹤氣體聯(lián)合技術(shù)，這在一定程度上提升了均壓防滅火技術(shù)的作用效果。

新型高分子材料技術(shù)。在目前煤炭自然發(fā)火的預(yù)防工作中，新型高分子材料技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，該技術(shù)主要包括了聚丙烯酸鈉材料和聚丙烯酰胺材料。之后，在經(jīng)過(guò)特殊加工技術(shù)的處理，制造出了采礦專(zhuān)用的高效防滅火劑。另外，發(fā)泡樹(shù)脂也是新型材料中重要的組成部分，例如，羅克休、馬麗散等物質(zhì)具有良好的封堵功能，可以有效避免煤炭自然發(fā)火中產(chǎn)生的有毒氣體出現(xiàn)擴(kuò)散，從而危及工作人員的身體健康。其次，新型高分子材料具有良好的膨脹性和滲透性，可以滲透到很細(xì)小的裂縫中，以提高煤層接觸面的粘度，讓煤礦中的抗氧化性和阻燃作用有所提高，還可以在日常工作中承受住更高溫度作用，如果出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，工作人員需要對(duì)各個(gè)裂縫進(jìn)行有效封堵，從而保證火災(zāi)區(qū)域與其他區(qū)域向隔離。（馮山,程根銀,汪恒. 基于侏羅紀(jì)煤低溫氧化特性自然發(fā)火技術(shù)分析研究[J]. 華北科技學(xué)院學(xué)報(bào),2016,01:33-38.）

阻化劑防滅火。阻化劑防滅火技術(shù)的研究開(kāi)始于上個(gè)世紀(jì)60年代。目前，常見(jiàn)的阻化劑主要包括一些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，這些無(wú)機(jī)鹽具有非常高的吸水性。將這些無(wú)機(jī)鹽附著在煤炭表面上，他們將會(huì)與空氣中的水分相結(jié)合，在煤炭表面形成氧接觸面，實(shí)現(xiàn)阻化效果的提升。

綜上所述，由于煤炭發(fā)火現(xiàn)象的存在，容易讓煤礦工作人員的生命安全受到威脅。防治煤炭自然發(fā)火的關(guān)鍵在于預(yù)防措施開(kāi)展的及時(shí)性和治理措施的綜合性，在此基礎(chǔ)上，滿(mǎn)足煤礦自然發(fā)火現(xiàn)象的預(yù)防要求。在未來(lái)煤礦開(kāi)采中，工作人員需要盡可能減少煤礦漏風(fēng)現(xiàn)象，通過(guò)隔離墻的修建，為煤礦開(kāi)采提供安全保障。

（作者單位：淮北礦業(yè)集團(tuán)渦北煤礦通防區(qū)）