矿井下火灾防灭火新技术体系的实践价值

＊许国平

（山西省中阳县应急管理局 山西 033400）

矿井防灭火工作，在突发火灾时，必须借助完善的控火工作机制，方可实现火灾的控制。就实际而言，防灭火工作机制通常覆盖煤矿各个工作单元，同时各个工作单元均需为防灭火体系预留一定的工作空间，确保其灭火工作顺利实施。标准化的防灭火体系可在确定火灾点位后，迅速反应并自动报警，为工作人员提供应对时间，减少煤矿企业的损失，在矿井防灭火技术的研究和实践中，煤矿企业的防灭火技术水平将持续的提高，改进目前在技术应用中存在的不足问题，补充漏洞，降低火灾事故所带来的风险。由此可见积极探究煤矿井下防灭火工作技术研究对于提高煤矿生产安全性具有重要的现实意义。

1.煤矿井下巷道防灭火技术现状

根据相关资料显示，国内煤矿中存在自燃问题的煤矿数量约占总数的五成左右，受此问题影响，多数煤炭企业的经济损失巨大，对于煤矿生产开采造成严重负面影响。煤矿火灾的发生不仅影响了正常矿井开采作业进度，同时对矿井设备、技术人员等造成严重威胁[1]，因而针对煤矿防灭火建立完善的应急防火工作体系意义重大。目前，国内多数煤矿在吸收了多次防灭火经验后，逐步引入了混合式防灭火技术，在灭火过程中同时采用均压灭火、喷洒阻化剂、注浆、注氮等技术；借助巷道风门合理调整控制采空区和巷道中的压力数值，经过长期的实践应用后，均压通风以及喷洒阻化剂等技术获得较为广泛的应用。此外，部分研究单位结合实验研究数据，综合中国煤种，研制了本地化煤矿防火专用药剂，发现了硅酸钠、氢氧化钙等煤矿新型阻燃材料。在研究过程中，阻化寿命、阻化率是决定防火实际作用的关键因素之一，这两项指标越高，其在防火阻火方面的整体效用越大。此外，氮气填充技术也是常见的防火技术之一，通过惰性气体阻燃作用，可有效降低煤体中的O2浓度，从而进一步降低煤炭自然的概率。该种防灭火技术现阶段已经在国内北部多数煤矿获得大规模应用，整体评价较高，实际阻燃效果较好。此外，凝胶防灭火技术通过多种惰性材料与水混合而成，其整体技术优势较为明显，在矿井防火作业中，可直接向火源点进行喷射作业，经过实践验证发现，其整体阻化、降温效果较为明显，可在短时间内迅速抑制火灾，并阻止煤炭自燃，实践应用价值较高[2]。

2.现阶段我国煤矿井下巷道防灭火工作存在的问题

研究数据显示，我国超过五成的煤矿出现自燃问题，由于自燃所造成的经济损失较为严重，同时少数煤矿的年均自燃发火量达到数百次。就实际而言，煤矿火灾以及矿井巷道火灾危害极大，若缺少对应的防范措施则可能威胁工作人员的生命安全，造成资源以及设备的严重损失。煤炭自燃问题是导致煤矿火灾的重要诱因之一，其基本形成原因多由于煤矿开采作业过程中对于周边岩层产生较强应力，在出现采空区岩层坍塌、松动而导致煤层外露，进而增加了煤矿井下火灾自燃的概率在实际工作中，若缺少完善的监督管理机制，则可能导致矿井出现频繁自燃问题，严重时可能造成大面积火灾，对煤矿生产和安全造成严重不良影响[3]。

3.煤矿火灾防治技术发展的基本思路

现阶段的防灭火工作理论研究中，主要是以防止明火点燃以及失控的高温热源问题为主，对爆破引火问题进行防范和治理，使用不燃性材料进行支护，所有的井下巷道支护都需要使用安全水平较高的不燃性材料。

（1）逐步完善防灭火理论，引入技术创新理念。由于煤炭自燃问题的形成原因多与外界环境因素以及开采作业相关，因此，在煤矿巷道作业方案优化以及采掘技术方面进行升级迭代对于防灭火工作意义重大。从理论层面积极落实矿井防灭火研究工作，可逐步推动防火和灭火技术的研究与发展。目前，多数矿井防灭火技术的产生与发展均依靠其它学科的基础理论，且整体作用相当明显，因此积极落实理论基础研究工作，科研单位应加大力度，在理论层面实现突破。

（2）核心技术的研究与拓展。针对巷道自燃火灾问题，首先应明确火灾诱发因素，结合具体因素挑选合适的火灾防控手段以及技术。在火灾防灭设备研究中，各类设备的核心技术方向不尽相同，因此对于火灾防控的效果也存在一定差异，因此为进一步提高矿井火灾防控效果，在防灭火设备的核心技术方面也尽可能实现技术全覆盖，综合多种火灾诱发原因，提高防灭火设备的应用范围，以此提高灭火的效果。

（3）强化火灾应急技术研究，降低危害范围。在煤矿防灭火工作过程中，如何消除伴随自燃而形成的各类毒害气体，是防灭火工作的重点内容之一。由于井下空间基本处于全封闭状态，空气流通完全依靠通风系统，因此出现火灾时，若通风系统工作出现问题，则将导致井下通风不畅，进而出现毒害气体的聚集问题。因此，在防灭火工作研究过程中，相关单位应结合火灾应急工作机制，深入研发通风系统的应急技术，确保其在突发火灾中具备长期连续排除毒害气体的基本功能，以此控制火灾危害范围。

（4）应用技术。煤矿作业过程中，防灭火是维持生产的必备技术之一，体系化的防灭火工作机制是保障突发情况下人员设备安全的主要手段之一。在防灭火技术引入时需结合采掘设备进行合理筛选，其技术工作特点应与采掘工艺相互融合，以免在工作过程中引发煤矿火灾。在采掘工作中，应严密观察开采作业中的漏风现象，结合多数防灭火工作经验，漏风是导致火势蔓延的重要原因。在火灾出现扩散后，技术人员可采用喷射阻燃剂或凝胶等方式，进行氧气隔绝，阻断煤炭的氧化反应，减缓煤炭的升温，以此控制自燃问题。针对历史煤矿灭火经验进行梳理后发现，煤矿灭火技术类型较多，其主要作用机制以及防控方式与环境相对应，因此在防灭火处理过程中，技术人员应结合具体环境以及火灾自燃机制进行合理安排。经过实践验证发现，在不同煤矿环境下，均压通风防灭火技术的适用范围最广且整体防灭火效果最为显著。

4.煤矿井下巷道防灭火工作的技术以及材料应用

（1）复合浆体材料。①配方及添加剂。该类型防灭火材料的主要成分为黏土、砼、辅助剂以及纤维材料等，使用时将通过特定比例进行拌和，从而形成具有防火效果的复合浆体材料。其中，砼以及黏土等材料主要起到结构稳定作用，可增强复合浆体材料的强度，从而提升整体防火效果。在选用砼的过程中，应综合考虑材料多项标准具体应包括无结块、状态稳定、性能稳定的425#普通水泥。黏土材料则是影响其整体防火功效的另一关键因素，因而在进行配合拌料的过程中应注意以下几点内容：一是确保其中有机物总量低于4%；二是粒径直径需低于0.005mm。此外在诸多配料中添加剂对于复合浆体材料的作用较为明显，具体包括：一是增加浆液粘滞力；二是增加溶质溶解度，其中的拌合料出现沉淀问题；三是增加浆体材料的渗透作用，使孔道填充更加完善，提高材料的强度及密度；四是可在防火灭火作业中快速发挥凝固作用。其中配料中的纤维材料则可在防火层形成后增强整体结构的韧性，避免在应力作用下出现结构开裂等问题。根据不同需求配置的复合浆体材料性能差异较大，具体表现为黏度、比重等数值差异，通过实践分析发现，若要切实提高塑性强度及浆液粘滞力则应在材料配比过程中尽可能增加砼、黏土及添加剂的用量，在这三种材料中作用效果最为明显的材料为添加剂。在记性复合浆体材料制备过程中，要切实提高整体材料强度，则应以1m3复合浆体添加8～10L添加剂为标准，砼则为0.4～0.5t，黏土浆比率则为1.15～1.20之间。

②复合浆体材料的实际应用。例如，某煤矿的煤层平均厚度为8m，在进行采煤作业后煤柱宽度为3.5m，且在作业周边的采空区域存在漏风问题，针对此类问题则可采用复合浆体材料对漏风位置进行填充，同时结合其他防灭火材料进行整体控制。

（2）防灭火技术应用。就实际而言，为确保防灭火工作的实际效果，首先应确保采掘工艺科学合理，避免因采掘作业误操作导致火灾问题。其次，在采掘作业中，应详细检查工作面中的漏风现象利用红外热成像等新技术及时发现煤体发热的地点和范围并进行及时处理，避免出现空气流动而加剧矿井火灾。针对突发类型的火灾，技术人员应通过注浆或注水等方式，阻止煤炭与氧化物质接触，降低煤炭表面温度，从而阻止燃烧。最后，在技术应用方面，煤炭企业也可结合实际需求引入注氮技术，通过惰性气体的阻滞作用实现火势控制，借助氮气的隔绝作用可有效降低氧气浓度，从消除氧化反应的必要条件，从而阻止氧化反应继续，进一步降低火灾的发生概率（如图1）。

图1 某型煤矿氮气防灭火设备

（3）预防措施。在进行防灭火作业过程中，相关单位应积极开展地质勘查作业工作，针对防控区域内的井下巷道分布情况进行记录与分析，确保防控工作安全高效。为实现上述目的，相关技术人员应在煤矿作业准备阶段针对矿井防灭火技术设备的架设安装做好工作规划，同时，调取目标区域的地质结构历史数据，对容易导致火灾出现的主要影响因素开展调查以及评估，同时结合数据报告结果，及时调整对应的火灾应急防控方案，结合勘探工作中的相关调查数据，可确保火灾防控工作机制发挥应有效果，从而在面临突发性火灾问题时可在最短时间内实现火灾的全面控制。在时间应用过程中，煤矿预防工作内容如下。首先，由于煤矿自燃问题与周边环境密切相关，因此技术人员在设备调试以及技术选用方面需将技术指标与周边环境的地质信息进行详细比对，同时结合地质活动的历史记录数据极值同步调整对应的防控火技术设备。同时应人工进行勘察并详细标记周边区域煤层所处位置、周边中空区域位置、地下水系分布等详细数据，同时将上述信息进行整合并制图，如此一来，则可确保在实际防控火工作中最大限度地发挥相关设备以及人员的作用。在初期防控火准备工作结束后，管理人员仍需对煤矿采掘作业设备进行对应调整，根据矿山环境图，规划合理的采掘作业路线，此外应确保作业路线周边避免出现高应力岩层区域、松动区域、以及水系丰沛通区域。在规划路线后，作业人员需根据采掘作业路线，进一步布置防火控火设备安装路线，作业过程中也需结合其他勘察设备获取周边的环境数据，并随时调整防火设备的安装作业路线，确保安装的防火作业设备符合相关防火标准要求，根据实际情况制定合理的安全防护措施，避免火灾出现。

5.结语

综上所述，切实提高煤矿开采作业的稳定性，降低自燃问题的出现概率，需针对人员、技术、制度进行多方面优化，如此一来，方可确保实际工作顺利落实。此外，在安全防控方面，防火以及维护开采环境稳定是煤矿日常工作的重要内容之一，现阶段，多数煤矿在处理自燃问题时多以传统经验为基础，因此，在人才建设方面缺乏相关机制，对此，煤企管理单位应进一步强化管理人才的引入机制，拓展煤炭防控火工作机制的适用范围。此外，为进一步巩固防灭火体系的实际工作效果，管理部门也应在日常生活管理过程中积极落实防火防控规范制度，避免在日常采掘作业中出现违规行为操作，尽可能降低火灾问题的出现。