煤矿井下巷道防灭火新技术的实践价值

＊刘俊平

（华阳新材料科技有限公司通风部 山西 045000）

前言

在煤矿的防灭火流程当中，最基本的要求是要有一套完整的防灭火体系，在面对紧急情况时，通过完善的体系安排，能够快速的采取应对措施。防灭火体系涉及到整个煤矿运行的各个体系，在各个体系的运转当中，都需要为防灭火体系的运转留出空间，使紧急情况下的措施执行更加顺利。完善的防灭火体系能够在发生火灾的情况下，最快速度组织火势的蔓延，为工作人员的避险提供时间，减少煤矿企业的损失，同时，防灭火体系的重点不仅在于灭火还在于防火，在日常生产过程中，能够有效地规范工作人员的行为，使煤矿开采工作的安全性得到有效的提升。

1.当前我国煤矿井下巷道防灭火工作存在的问题

研究数据表明，我国一半以上的重点煤矿存在不同程度的自燃火灾隐患，并且每年都会由于煤炭的自燃造成巨大的损失，根据统计，我国过去每年在矿井当中发生的火灾有将近400次，煤矿火灾，尤其是煤矿井下巷道发生的火灾，极大程度的威胁着煤矿开采工作人员的生命安全，也是对国家资源和经济的巨大威胁。煤矿井下巷道发火是井下自然发火的重要组成部分。由于巷道在掘进过程中,对周围煤体的扰动和巷道周边支承压力的作用超过巷道周围煤体所能承受的最大负荷，进而导致煤体出现破裂、松动等现象，增加了火灾发生的可能性。如果煤矿开掘的管理人员不及时采取得当的处理，不严格防范，将会导致自然发火，对煤矿生产和安全造成严重不良影响。

2.我国煤矿火灾防治技术的发展方向

(1)加强理论基础建设，引入技术创新理念

由于煤矿发生火灾的原因同煤所处的环境以及开采技术具有很大的相关性，因此，煤矿开采时的巷道防护和对开采人员技术保障具有十分重要的作用。做好煤矿井下巷道的防灭火理论性研究，能够帮助防火和灭火工作都取得巨大的发展。如今的煤矿井下巷道防灭火技术就十分依赖化学等专业性理论知识，并且发挥了较好的效果，在理论基础研究工作方面，相关单位需要加大力度，为技术发展创新提供基本的理论条件。

(2)突破关键技术增强新技术和装备研发

当煤矿井下巷道发生火灾时，需针对火灾发生的原因进行分析，根据不同类型的火灾选择适当的灭火方式。在火灾防灭技术研究中，对不同类型的火灾进行分析，了解其发生的诱因对于灭火技术的研发具有重要的作用，可使灭火技术具有明显的侧重点和功能性，针对不同类型的火灾可迅速达到灭火的效果。

(3)做好应对火灾的技术准备，避免扩大危害范围

在煤矿地下巷道的防灭火工作当中，防止和处理火灾产生的有毒有害气体，是一项关键的工作。煤矿的井下巷道本身较为封闭，空气流通依赖井下的通风系统，当发生火灾时，井下巷道的通风系统会受到严重的影响，严重威胁到工作人员的生命安全，还有可能由于高温和烟雾，损坏通风系统，产生故障引发其它事故。因此，通风系统应该做好应对烟雾和有毒有害气体的准备，防灭火技术在研究过程中，应该重视起气体处理和预防。

图1 煤矿井下巷道

(4)应用技术

煤矿生产过程中，防火和灭火最重要的是应用技术，高标准的防灭火技术是保障日常生产和应急措施的基础。防灭火技术的应用首先要求在采煤工艺的选择上，首要选择合理的采煤工艺，避免在采煤过程中造成煤矿燃烧引发火灾。其次，在采煤工作中，要注意工作面上存在的漏风现象，在很多煤矿火灾当中，工作面的漏风成为了加剧火势的重要原因。在火灾发生的情况下，可以通过注浆或注水的方式，对煤矿进行包裹和降温，避免煤矿快速氧化，减缓煤炭的升温，避免煤炭燃烧。在对我国过往煤矿灭火经验进行总结时发现，我国针对煤矿灭火的技术研发多种多样，针对不同类型、不同环境的火灾都实现了多种灭火技术的选择与使用，如均压防灭火技术、阻化剂防灭火技术等，并且经过长时间的实践，都可表明这些方法对火灾所发挥不同效果及作用，就实践而言，均压通风防灭火技术所起到的作用最为显著。

3.使用新材料、新技术参与煤矿井下巷道防灭火工作

(1)复合浆体材料的喷涂应用

①配方及添加剂的使用。复合浆体材料主要有粘土、水泥、添加剂以及玻璃纤维等物质组成，使用时将粘土、水泥、添加剂以及玻璃纤维等物质混合搅拌即可得到复合浆体材料，水泥和粘土是基础。其中，水泥能在复合浆体材料中提升其结石强度，提高材料结石率和结石强度。使用的水泥要具备以下几点特点：无硬块、颗粒均匀、未过期、性能稳定、未变质，选用425#普通水泥。粘土则是复合浆体材料配制成功的另一项关键所在，由于其成本低廉、取材方便，所以在选用时有几个要点值得关注：

A.有机物含量需小于3%；

B.塑性指数要大于15；

C.黏土粒径需小于0.005mm。

添加剂作为促成复合浆体材料结构成型的一部分，主要起到以下作用：

A.进一步增加浆液的粘稠度；

B.使浆体的悬浮性更好，避免出现水泥、粘土在管道内沉淀现象；

C.提升浆体材料在空隙处的渗入程度，使孔道堵塞更加充分，提高材料的强度及密度；

D.节省浆液喷涂的首次凝固时长。玻璃纤维添加和使用的作用是防止水泥浆凝固后出现开裂，起到拉筋作用，以增强隔风效果。不同条件下复合浆体材料有不同的性能参数，主要有粘度、比重、析水率等，通过相关研究人员的研究可知，对浆体早期塑性强度及浆液粘度产生影响的参数主要有水泥用量、粘土浆比重及添加剂用量等，即影响最小的是水泥用量，影响较大的是粘土浆比重，影响最大的是添加剂。复合浆体材料配方原则：1m3复合浆体材料制备添加剂用量为5L～10L，水泥用量为0.3t～0.5t，并控制粘土浆比重在1.13～1.20之间，粘土:水泥:添加剂:水:玻璃纤维=1.5:1:0.02:2:0.003。

②复合浆体材料在煤矿巷道防灭火中的应用。例如，有一矿井的煤层平均厚度为5m，采用倾向长壁后退式采煤法进行煤矿采掘、全高全部跨落法进行回采，煤柱宽度为3.5m，空侧巷道向采空区域漏风严重，利用复合浆体材料可具有较高的隔风性，并且与其他混凝土材料相比具有更高的经济效益。

(2)防灭火技术的应用

首先，在采煤工艺的选择上，学要选择合理的采煤工艺，避免在采煤过程中造成煤矿燃烧引发火灾。

其次，在采煤工作中，要注意工作面上存在的漏风现象，在很多煤矿火灾当中，工作面的漏风成为了加剧火势的重要诱因。在火灾发生的情况下，可以通过注浆或注水的方式，对煤矿进行包裹和降温，避免煤矿快速氧化，减缓煤炭的升温，避免煤炭燃烧。

最后，在防灭火技术上，还可以应用注氮技术，氮气能够有效地隔爆，在发生火灾的情况下，氮气能够快速地稀释氧气的浓度，减少煤燃烧的辅助条件，做好以上准备工作能够使整个煤矿开采期间安全性得到加强，有效的防止火灾的发生。

(3)预防措施

对矿山进行地质勘查能够便于在工作中，全面的了解井下巷道对火灾风险带来的影响，提高矿山开采的安全性和工作效率。

因此，为了满足矿山开采的质量要求，在矿井的开采工作前，要对整个开采工作的各个工作环节做好提前的工作规划，同时，针对地质结构当中容易对温度产生的影响因素进行科学合理的评估，将评估结果作为参考，制定好出现紧急情况时的应急措施，通过勘探工作中获得的详细勘探结果，作为制定措施和规划的重要依据，探究各种因素的变化概率和对井下巷道安全性将会产生的影响。

在对煤矿进行开采之前，需要做好充分的准备工作。首先，由于矿山的地质环境、地表温度、地下温度等条件都会对煤矿的开采起到影响作用，因此，开采前需要对该矿山进行专业的地质勘查。采用地质勘查设备，对当地的地质条件、煤矿所处位置、地层中空的位置、地下水位置等的分布情况进行详细的了解，并绘制地址分布图，以便于进行开采时能够有效避免危险区域。

做好煤矿开采的准备工作后，还需对煤矿开采工作进行规划与统筹，结合对矿山地质条件的了解，设计一条科学合理的开采路线，为保障安全，该路线需要避开地层松动的区域、避开演示坚硬难以挖掘的区域以及地下水通过的区域。计划好路线后，开采时还需一边开采，一边对地下巷道进行加固，开采过程中还要使用尖端的设备对周围的数据进行精准勘测，实时了解开采时巷道周围岩层及煤体的变化情况，根据实际情况制定合理的安全防护措施，避免火灾出现。

4.结语

要想使煤矿开采工作的安全性得到可靠保障，对人员、技术、制度的改进必不可少，只有优先做好预防工作才能防患于未然。

不仅如此，在安全措施上，防火和整个煤矿开采工程的安全都是重要的内容，目前我国这方面，更多依赖的是过去的处置经验和学习到的处置技术，在相关的管理人才培养工作上应该加大力度培养专业能力更加强大的专业型人才，提升工作的科学性。还要建立起完善的防灭火体系，完善的防灭火体系能够在发生火灾的情况下，最快速度组织火势的蔓延，为工作人员的避险提供时间，减少煤矿企业的损失。同时，防灭火体系的重点不仅在于灭火还在于防火，在日常生产过程中，能够有效地规范工作人员的行为，使煤矿开采工作的安全性得到有效的提升。同时对于潜在的威胁，要防微杜渐，做好预防措施，避免各种诱因导致煤矿工程火灾或各种意外事故，保障工作人员的生命安全和煤矿开采的效益。