摘要：煤层自然发火是威胁煤矿安全生产、造成煤矿重特大事故的主要灾害之一。在实际生产中,由于矿井开采作业中易产生大量的易燃易爆气体,一旦矿井发生火灾,必然会造成十分严重的后果。介绍目前煤矿企业采用的灌浆防灭火、阻化剂防灭火、泡沫防灭火、均压防灭火、惰性气体防灭火、胶体防灭火等主流防灭火技术，指出矿井应根据实际情况，采取各种防灭火措施相结合的方法，制定一套适用的防灭火技术体系。
1.煤层自燃倾向性
煤自燃是在常温常压下，煤与空气中的氧自发反应升温的过程。因煤具有可燃性，加之煤体中含有的孔隙与相应裂隙都具有吸附氧气的性质，煤体易被氧化产生大量热量，在封闭的环境下这些热量会大量聚集，造成煤体持续升温。当温升达到煤体着火点温度后，在有氧气供应的条件下，便易产生煤层自燃现象。由于不同煤体的实际物理特性不同，这样不同赋存条件的煤也会有不同的吸氧能力，煤的实际氧化自燃性能也不同，在实际生产中，可通过对待开采煤层的氧化自燃倾向性进行深入测定，确定煤层所具备的自然发火危险等级，参照危险等级来制定科学、合理的煤层自燃防治方案，这样可更好地防治矿井火灾。
2.矿井火灾防治技术介绍
2.1灌浆防灭火技术
灌浆防灭火就是将水与不燃性的固体材料按合理配比，制成浆液，利用输浆管道送至可能发生或已经发生自燃的区域，以防止发生自燃或扑灭火灾。灌浆防灭火的机理为：①浆液充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，减小煤与氧的接触和反应面；②浆水浸润煤体，增加煤的外在水分，吸热冷却煤岩；③加速采空区冒落煤岩的胶结，增加采空区的气密性。灌浆防灭火的实质是，抑制煤在低温时的氧化速度，延长自然发火期。
灌浆防灭火工艺简单，运输和加工成本低廉，但是浆体不能均匀覆盖浮煤，只流向地势低的部位，不能向高处堆积，对中、高及顶板煤体起不到防治作用。
2.2阻化剂防灭火技术
阻化剂又称阻氧剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些盐类物质，如CaCl2、MgCl2。阻化剂防灭火的原理为：①增强煤在低温状态的化学惰性或是提高煤在氧化性能方面的活化性能，形成液膜包围煤块和煤的表面裂隙；②填充煤柱内部裂隙；③增强煤体的蓄水能力；④水分蒸发吸收热量降低温度。阻化剂防灭火的实质是降低煤在低温时的氧化速度，延长煤的自然发火期。
阻化剂防灭火是目前国内外正积极推广应用的一种防止煤层自燃的新方法，工艺系统简单、投资较少，且阻化剂来源广、阻化率高、价格低廉，他对缺水、少土地区的煤矿井下防灭火具有重大意义。但是阻化剂液膜容易干涸破裂，阻化剂有可能变成煤氧催化剂，甚至有时候起到反作用，因此阻化剂对于扑灭大面积煤层自燃火灾效果不佳。
2.3泡沫防灭火技术
泡沫是不溶性气体分散在液体或熔融固体中而形成的分散性物质。泡沫可由溶体膜和气体构成，也可以由液体膜、气体和固体粉末所构成，前者称为二相泡沫，后者称为三相泡沫或多相泡沫。无机固体三相泡沫由无机固体粉末、泡沫液、气源等组成，其形成过程很复杂。气源可以是空气，也可以是惰气。泡沫液由水添加起泡沫剂、稳定剂、悬浮剂等组成。无机固体干粉包括：添加剂、起固结作用的水泥、固体废弃物（煤粉灰、矸石粉等）等惰性粉料。其中气源和泡沫液提供的气体共同产生两相泡沫作为固体粉末载体，由无机固体粉末固结提供骨架支撑而形成有一定强度的固态泡沫体，从而使三相泡沫不收缩，不破坏，以达到防灭火的目的。
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应用泡沫充填剂是矿井充填堵漏风防灭火的主要技术手段之一，但泡沫的稳定时间还需要深入研究，泡沫灭火对顶煤自燃和上分层采空区浮煤自燃火灾效果不佳。
2.4均压防灭火技术
均压防灭火技术是通过设法降低采空区漏风通道两端压差，减小漏风，以达到抑制，甚至扑灭煤炭自燃的方法。根据使用条件不同，均压防灭火技术可以分为开区均压和闭区均压。开区均压防火通常在回采面装置设备，预防与治理采空区遗煤氧化自燃，其原理是减小气压差，减小或防止漏风，进而避免煤炭自燃，调节有毒气体的涌出。闭区均压是在有煤炭自燃倾向的封闭区间，采取调节风门与主要通风机均压等方法预防火灾的发生。
均压防灭火技术能降低大量的漏风，缩小采空区氧化带范围，但工作面两端压差不可能降低为零，因此对工作面顺槽顶煤自燃、上分层采空区自燃、煤柱自燃预防作用不大。
2.5惰性气体防灭火技术
惰性气体防灭火是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的惰性气体，使其氧含量降到10%或3%以下，达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的。常用的惰性气体有CO2、N2和燃油惰气。N2主要用于集约化综采及综放开采条件下采空区防灭火；CO2适用于电器设备和精密、贵重仪器的火灾；燃油惰气主要用在因外因火灾或自燃火灾而导致的封闭区。
惰性气体可快速的充满采空区或火区，使煤因氧气不足而不能氧化自燃，火源因缺氧而熄灭；注入的气体能够减少封闭区内外的压力差，起到减少漏风的作用；惰性气体对井下环境和机电设备无污染。此方法的不足之处在于惰性气体易随漏风扩散，不易滞留在注入区域内，火区及易复燃。
2.6胶体防灭火技术
胶体防灭火是注入配置好的溶液后，在需要的时间和范围内发生凝胶作用，使不流动、半固体状的凝胶包裹高温煤体，起到防灭火的作用。目前使用的胶体主要有无机凝胶、胶体泥浆、稠化胶体和复合胶体等类型。
由于成胶过程是吸热反应，形成的胶体又固结了水，使此方法有很好的降温灭火作用；成胶前后的状态变化使其具有一定的渗透、堵漏和充填性能。使用胶体的不足在于流量小、作用有限；胶体水分散失后容易龟裂；成本较高；部分种类（如普通硅酸凝胶）成胶时会释放有毒有害气体。
3.结语
矿井自然火灾防治是一项长期系统工程，面对复杂的井下实际情况，要以“预防为主、防治结合、综合治理”的思想为指导，采取几种防灭火措施相结合的方法，制定一套矿井的个性化防灭火技术体系。
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论文作者:方忠勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/25
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