均压防灭火技术在煤矿的实践与应用探讨

（山西潞安化工集团左权佳瑞煤业有限公司 山西 032600）

矿井火灾是煤矿井下的重大自然灾害之一，要采用均压防灭火技术和方法，利用平衡漏风压差技术实现防灭火目的，较好地防治煤炭自然发火的现象，通过均衡通风进出口两端的风压，减少漏风量，避免煤炭自然发火的现象。

1.矿井主要防灭火技术概述

(1)注浆防灭火技术

将黏土、粉煤灰、矸石和砂等固体材料进行细化，使之成为不燃性注浆原料，与水进行适当比例的配制，使其成为悬浮液，通过静压或动压的作用，将其通过管路或孔道进行水力输送，遏制煤炭氧化的现象，对已经自燃的煤体进行扑灭抢救。从该技术的应用原理来看，主要是通过浆体材料包裹煤体，通过隔氧和降温等措施防止煤的氧化，并对已经自燃的煤炭进行降温和灭火。

(2)采空区洒水防火技术

可以在回采工作面放顶前用水遍洒放顶步距条带，也可以在放顶后向采空区注水，适用于分层开采厚或特厚易燃煤层的防火，使坍落的矸石润湿膨胀之后形成再生顶板，有效覆盖浮煤，减少漏风和氧化的现象。

(3)充填堵漏防灭火技术

将不燃性材料的水溶液注入破碎煤体，在静压或充填泵提供的动压条件下，使之产生化学物理变化，形成黏稠的浆液或胶体，对煤体缝隙进行密实充填，避免煤层漏风氧化。同时，在该技术的应用下，还可以利用化学物质的渗透作用，采用高强度复合硅酸盐发泡材料进行快速堵漏，使之与破碎煤体进行黏附，形成阻氧膜，惰化煤炭的氧化性能，达到防灭火的效果。

(4)惰气防灭火技术

主要是在现场采用纯度高、安全性好的氮气，利用不能助燃的气体进行矿机防灭火，有效防止煤炭自然发火的现象。

(5)阻化剂防灭火技术

阻化剂也即阻氧剂，通常采用氯化钙、氯化钠、氯化镁、水玻璃等无机盐类化合物，将其喷洒于采空区的浮煤上，吸附空气中的水分，阻塞煤体表面的孔隙，阻止煤炭氧化和自燃的现象。

(6)凝胶防灭火技术

可以利用凝胶混合液体进行煤矿采空区的防灭火，利用其降温吸热、堵漏风、阻化作用和良好的渗透性，倾注于有自燃倾向的煤层之中，实现对采空区高、中、低位火源或浮煤的大范围、全方位覆盖，形成固结的凝胶层，有效隔绝氧气，防止煤体出现氧化。

(7)三相泡沫防灭火技术

三相泡沫主要包括有固态不燃物、惰性气体和水这三相防灭火介质，可以根据钻孔内一氧化碳浓度的最大位置，判定火点范围和具体位置，采用注水降温和向发火点注三相泡沫的方式，降低煤体的温度，提高煤体的湿度。

(8)均压防灭火技术

在不影响工作面作业的前提下，通过降低采空区漏风区域两端风压差的方式，减少向采空区漏风供氧，有效增强密封区域的气密性，加速密闭区域的大气惰化，有效抑制和窒息煤炭的自燃。

2.均压防灭火技术的应用分析

要充分考虑火区或采空区特点，合理选择均压防灭火措施和策略，改变通风系统内的压力分布，降低漏风通道两端的压差，将漏风时间控制在煤层自然发火期以内。

(1)采空区漏风影响因素

①地面大气压力的变化。采空区内气压与外界大气压力有密切的联系，当外界大气压力升高时，采空区内的新鲜空气和污浊空气呈互换关系，表现为新鲜空气多而污浊空气少的状态；当外界大气压力下降时，采空区内的新鲜空气渗入量减少，污浊空气漏出采空区的速率上升。由此可见，外界大气压的变化会使采空区漏风出现类似“呼吸”的供氧现象，不利于采空区的防灭火。

②通风压力的变化。火区进、回风侧密闭墙两端的风压差与火区并联分支的通风阻力一致，当并联分支的风阻或风量发生变化时，会导致火区两侧的压差发生改变。

③火区火势的发展情况。采空区火势发展持续蔓延时，则区内的气体温度和压力相应上升；当采空区火势得到控制时，气体温度和压力也相应下降。可见，采空区内的气体压力和漏风风量与火势发展情况有密切关系。

④火风压。当矿井发生火灾时，空气温度增高而产生浮升力，由此形成的火风压会增大自然风压。

(2)均压防灭火的具体措施

①开区均压防灭火措施的应用

当煤矿井下实施均压技术的区域处于未封闭状态时，即可以实施如下开区均压防灭火措施：A.调节风窗。可以在工作面的回风巷内安装调节风窗，使之在工作面采空区内形成并联漏风方式，降低工作面与采空区之间的压差。B.风机调压。在风路上安装带风门的风机，通过风机产生的增风作用，改变风路的压力分布状态，有效提高风路的压力。通常来说，将调压风机安装于进风巷以内，使调压前后的压力坡度线产生改变。C.风机与调节联合风窗。考虑到工作面采空区内部漏风通道的复杂性，可以将辅助通风机和调节风窗分设于工作面进风巷和回风巷，通过联合调压的方式降低两点之间的压差，避免漏风进入工作面。并使风窗增加的风阻与风机压力保持相等，较好地维持调压风路中的风量。

对于单一工作面来说，其漏风及均压措施主要通过采取减小距离的方式，使漏风风流尽可能少地流经后部采空区，可以在回风巷安装调节门的方式，减少风量，提高其风压。并适当缩短工作面的长度，或将较长的工作面通风方式加以改变，使之成为一种“E”型的通风形态，采用上下两巷进风、中间巷回风或中间巷进风、上下两巷回风的方式，调节工作面进回风端点的压差，减少漏风采空区的风量，进行合理的调压。

②闭区均压防灭火措施的应用

当煤矿井下实施均压技术的区域处于封闭状态时，可以采用闭区均压防灭火措施，根据均压装置的不同可以分为以下防灭火措施：连通管-气室均压技术；风机-气室均压技术，结合单侧气室和双侧气室实施防灭火措施，具体来说，单双侧气室连通均压技术是由连通管实现短路分流，能够保持火区漏风方向的恒定，然而无法使火区两侧漏风压差为零，体现出安全可靠、便捷化的管理优点，其缺陷在于均压范围小、受大气影响较大、连通管成本较高。风机-气室均压技术则是将均压风机直接安装于气室墙上，调节火区压力并使之均衡，体现出均压范围大、密闭墙构筑质量要求不高、可能使火区漏风压差为零的优点，然而其不足之处在于要求风机有较高的防爆性能，管理难度较大。

3.工作面漏风检测

(1)SF6漏风检测技术

在需要检测的井巷风流中的漏风源处连续稳定地释放固定量的SF6示踪气体，进行气体采样和定量判断，获悉漏风方向、漏风量的变化情况，较好地把握漏风的规律特点。

具体的漏风检测方法为：在局部正压漏风的巷道中，将释放装置放于漏风点的进风侧，连续定量释放出SF6示踪气体，测定其浓度，分别计算不同点的漏风量和漏风率。

(2)工作面漏风量的测定

工作面采用均压通风系统，安装两台风机，分别为主运行风机和备用风机，实现双风机、双电源条件下的自动切换，为了保证工作面漏风量测定的准确性，取SF6示踪气体释放速度为12.6L/min，选择两处释放点，即：进风巷均压风机连接风筒的末端位置、回风巷距离工作面的20m处；接收点则选择在回风侧风窗前部10m处。测定SF6示踪气体的浓度，力求测定的精准度，并准确记录SF6示踪气体的释放地点和释放量。

(3)漏风量的测定

在一定通风条件下进行漏风测定，在调整回风侧风窗面积的条件下，测定工作面的漏风量，并在不同风窗面积下测定工作面进回风风量，主要是由于工作面存在漏风通道，且两侧存在风压差；并采用调大风窗的方式进行采空区的降压，减少向采空区的漏风，降低自然发火的概率。

(4)采空区自燃“三带”的分布特征

在工作面回风顺槽和辅运顺槽内侧布设两个测点，获悉采空区自燃“三带”的分布特征：①进风侧采空区自燃“三带”的分布。由进入采空区的测点开始，至测点埋入采空区后氧气浓度降至10%以下为止，可知不易自燃带、氧化带、窒息带的范围分别为0m-26m、26m-71m、采空区71m以内。②回风侧采空区自燃“三带”分布。在工作面不断推进的过程中，回风侧两测点氧气浓度体积分数下降，当进入工作面28m时的氧气浓度体积分数降至18%以下；进入工作面测点84m处时的氧气浓度体积分数降至7.8768%。由此判断采空区回风侧自燃“三带”范围为：不易自燃带、氧化带、窒息带的范围分别为0m-28m、28m-74m、74m以内。

4.结语

综上所述，要分析和把握影响均压防灭火技术在煤矿的影响因素，合理选用均压防灭火措施和方法，分析工作面漏风情况、风流稳定性、安全推进速度和采空区气体，有效保证覆火区工作面的安全回采。