工作面采空区防灭火技术

工作面采空区防灭火技术

冯振超

国家能源集团神东煤炭寸草塔二矿  内蒙古鄂尔多斯市  017000

【摘  要】随着我国经济的不断发展，相应的资源消耗以及环境污染越来越严重。煤炭作为现阶段最为重要的资源还是必不可少的，同时煤炭工业也在支撑着我国经济的发展。但是随着煤炭工业的发展，浅层煤炭资源大部分已被耗尽，深层煤炭资源正在成为开采目标。随着煤炭开采范围以及深度的增加，瓦斯问题日益严重，虽然很多地区都已经采用Y型通风多源抽采治理瓦斯，但由于回采期间通风量大、漏风源多，防火形势十分严峻。这就需要对Y型通风工作面采空区防灭火技术进行研究，确保煤矿的安全。

【关键词】Y型通风工作面；采空区；防灭火技术

0 引言

  随着工作面的不断推进，煤矿开采范围也随之增加，导致瓦斯大量涌出，采空区遗煤不断增多，很容易造成煤矿井的火灾事故。由于其经济且简单，我国传统的煤矿多采用U型通风系统，尤其在低瓦斯煤层应用甚广。但是此种通风方式可能会在上隅角区域形成高瓦斯区域，浓度甚至会超过极限值，同时由于气压差的存在，会将采空区的部分瓦斯推入到工作区，使得工作区瓦斯浓度过高。针对这些问题，煤矿井下逐渐采用了Y型通风系统，此系统应用后可使上隅角区域瓦斯聚集大大减少，并且如果同时通过对进风巷风量大小的控制能够降低端口的压差，从而改善通风效果。但是Y型通风方式也有缺点，比如通风工作区域较大、漏风通道较多、采空区的氧化带范围增大，容易造成采空区遗煤的自燃。所以要全方位的研究Y型通风采空区防灭火技术，确保矿井的安全以及高效的生产。

1、Y型通风方式的特点

 （1）从火灾防治特点的角度来看，随着通风方式的改变，采空区的流场也会随着变化，从而将漏风的趋势改变。Y型通风工作面在多源抽采的情况下，由于瓦斯的抽采具有多种方式，并且抽采的瓦斯量较大，风量较大，这就造成了采空区的漏风比较严重。随着地面钻井、埋管抽采等深井瓦斯抽采措施的广泛应用，在空间上改变了采空区的漏风量，从而使得采场的漏风更加严重，提升了煤自然发火的概率，非常不利于采场火灾灾害的防治。

采空区的风压等值线是非对称分布的，在采空区的深部内留巷段属于负压区域，能位相对较低，所以Y型通风采空区漏风风流远离隅角区域流向能位低压区，不容易产生超过极限值的瓦斯；从图b中可知，主进风的风量较大，这样能够对工作区的瓦斯含量有所稀释，同时通过对采空区的漏风流向进行控制能够推动瓦斯流向回风巷。

  所以，Y型通风方式的改变造成了采空区流场的变化，改变了漏风的趋势。通过此种方式能够有效控制采空区漏风风流流向回风巷，能够很好的解决瓦斯在上隅角聚存以及井下工作区瓦斯超过极限值的问题，效果比常规通风方式要好。

2、Y型通风采空区防灭火技术介绍

  采空区是矿井火灾的重点管控区域，由于其风流受阻，同时具有煤发生自燃的相关必要条件，所以发生火灾后很难被扑灭。再加上不同矿井的生产条件各异，都具有很多未知的因素，所以在实际中想要对采空区遗煤自然发火条件进行完全限制几乎是不可能的。但现阶段可以采用相关的方式对其进行防治和灭火。

（1）灌浆防灭火技术

  此种技术是比较早使用的一种防灭火技术，虽然很多全新的防灭火技术都已经被推出了，但是此种技术还是在使用，特别是在自燃情况较严重的矿井应用更多。此种防灭火方式就是将配制好的灌浆材料通过钻孔压注到注浆点，从而将煤和空气隔绝，降低其氧化效应程度来预防或者扑灭火灾。

  我国各矿区主要是以黄泥作为浆材，对于土地资源保护是非常不利的。现阶段有些矿区都使用矸石、尾矿+黄土、电厂飞灰等作为灌浆材料，并且起到了比较好的效果。根据回采关系的不同，灌浆工艺以及方法可以分成三类
（2）惰性气体防灭火技术

  此种防灭火技术主要是利用惰性气体化学性质相对稳定，不易发生反应来设计的。在采空区火灾防治中主要使用的惰性气体包括氮气以及二氧化碳。其原理为：充分利用惰性气体的化学性质，通过输气管道注入到注入点，从而稀释采空区内氧气的含量，达到抑制煤炭氧化防治火灾的目的。

   现阶段，注氮是最主要的采空区防灭火方法
    注氮灭火技术是通过相关仪器得到氮气后，通过输氮管将其注入到采空区的注入点、由于氮气具有化学性质稳定的特征，能够有效防止采空区耦合灾害发生。但是从以往的火灾案例情况来看，若是发生火灾的区域密封性比较差就很难通过此种方式进行灭火，对于位置较深的区域火灾也很难控制火势。

（3）均压防灭火技术

  此种技术主要是通过采取不同的措施来控制采空区的风流流向，从而降低采空区的风压差或者是增加漏风阻力，进而降低甚至杜绝漏风风流，达到抑制火灾发生的目的。

  均压法主要分成两类，分别为开区、闭区。采用均压法不一定能够降低火灾发生区域的漏风风压差，但是在某一时间段内所取得的灭火效果是和完全密封状态所取得的效果接近的，相比其他方法具有工程量小、成本低以及效果快等优点。（4）泡沫防灭火技术

  现阶段各个矿区主要采用的三相泡沫法属于绿色防灭火材料。三相泡沫主要是通过液相（水）、气相（惰性气体、空气）以及固相（黄泥土、矸石粉）混合而成。正是因为包括三相，所以此种泡沫同时具有吸收热能、惰性以及遮盖等相关特点，能够很好的抑制火灾发生
   三相泡沫形成过程较为复杂，其中气相可以是惰性气体，也可以是空气；液相主要是通过水、起泡剂以及稳定剂混合而成；固相主要是通过黄泥土、矸石粉以及添加剂混合而成。其中液相和气相形成两相泡沫作为固相的载体，这样就使得三相泡沫不会收缩和破坏，能够起到良好的灭火作用。

（5）凝胶阻化剂防灭火技术

  在矿区使用的凝胶主要是通过硅酸钠水溶液以及碳酸氢铵混合而成，通过相应的化学作用形成的胶体。凝胶在形成固体前具有一定的流动性，容易渗入到孔隙当中，在固结之后成为固态，能够起到填充以及覆盖的作用。凝胶在成胶过程中会吸收大量的热量，使得氢氧化铵分解。氢氧化铵在分解之后会释放出氨气，通过与煤接触而被吸附，这就在一定程度上将煤和空气进行了隔绝，控制了煤的自燃可能性，所以胶体既可以用于防火也可以用于灭火。此种方式在防灭火过程中，不会在风流中闻到氨气的味道，并且在成胶过程中所产生的氯化钠也能起到一定的阻化作用，因此在实际使用中灭火效果较好，已经成为了采空区治理自然发火的重要手段之一。

结束语

  火灾的防治技术具有很多种，并且都有自身的特点。Y型通风工作面要根据具体的开采条件，因地制宜地配合运用不同的防灭火技术。通过综合治理的方式来避免火灾的发生，提升采空区防灭火的安全性以及经济效益。

参考文献

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