5種礦井防滅火技術(shù)適用條件及問題分析
煤自燃防控的主要技術(shù)有阻化、注惰性氣體降氧抑溫、堵漏和均壓、三相泡沫等。針對煤自燃不同危險等級及礦井實際開采條件綜合性的采用防控技術(shù)措施實現(xiàn)煤自燃危險的早期預(yù)防。
1、注惰性氣體降氧抑溫技術(shù)
惰性氣體的防滅火技術(shù)應(yīng)用于煤的自熱階段和活化階段，主要是指在特定的區(qū)域注入惰性氣體，降低氧氣體積分數(shù)，抑制煤氧接觸氧化。
常見的惰性氣體主要有N2、CO2，部分惰性氣體在影響煤自燃時不僅具有廣泛的覆蓋率，同時還有較強的冷卻抑制效果，在流動的過程中能夠吸收部分煤樣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，進而破壞煤體的蓄熱環(huán)境。惰性氣體由于經(jīng)濟型、易獲取性、穩(wěn)定性好、無污染性等特點而被廣泛的應(yīng)用。
大量的研究表明CO2 比N2具有更好的作用效果，且煤吸附CO2的量是 N2 的 10 倍。CO2滅火技術(shù)主要依靠CO2的窒息、惰化隔氧、吸附阻化的作用進行滅火，而液態(tài)CO2 或干冰在氣化或升華時，需要吸收環(huán)境中的熱量，因此能夠降低環(huán)境溫度起到冷卻的作用。有學(xué)者研究表明當(dāng)煤體處于低溫時期時，吸附CO2能力大于吸附O2的能力，因此采空區(qū)煤自燃治理可以通過注 CO2氣體的方式進行治理。因此惰性氣體的防滅火技術(shù)的發(fā)展有利于煤自燃的進一步防控。
2、注漿防滅火技術(shù)
注漿防滅火技術(shù)應(yīng)用于采空區(qū)煤自燃，起到吸熱降溫和覆蓋煤體隔絕氧氣的作用。主要的類型有黃泥灌漿、粉煤灰灌漿和黃泥復(fù)合膠體等，在注入的過程中漿體的流動能夠大面積地將煤體覆蓋，使得破碎堆積狀的煤的外表面形成一層包裹物，隔絕氧氣同時在注入漿體后，在漿體的流動下能夠吸收一部分熱量，降低煤體所處環(huán)境的溫度。
注漿防滅火技術(shù)的制作工藝簡單，能夠利用普通的設(shè)備將漿體注入到有自然發(fā)火傾向的煤體中，流動性好，材料的制作粒度較細，有利于后期的輸送，經(jīng)濟實用性強；注漿技術(shù)中所采用的阻燃材料，阻燃效果較好，顆粒較細，能夠堵塞煤的孔隙，充分的阻止煤體與空氣中的氧氣接觸，起到阻斷鏈式反應(yīng)的作用，漿液在注入采空區(qū)后凝結(jié)，凝結(jié)后有一定的黏附性，能夠?qū)⒍逊e的煤進行包裹，進而達到良好的防滅火效果。
阻化劑主要分為物理阻化劑和化學(xué)阻化劑。
物理阻化劑的阻化機理主要表現(xiàn)在：將阻化劑噴灑至煤體表面，充填并覆蓋其表面裂隙，阻止煤氧接觸。通過蒸發(fā)吸熱作用降低自燃危險區(qū)域溫度，減緩煤氧復(fù)合作用速率，間接延長了煤層自然發(fā)火期�，F(xiàn)階段，常用的阻化劑主要是以氯化鎂、氯化鈣和水玻璃為主要成分的無機鹽類水溶液。
化學(xué)阻化劑的作用機理體現(xiàn)在：煤體活性分子可與阻化劑分子經(jīng)特定反應(yīng)，提高自身活化能和蓄水量，減少了煤中的活性基團（羥基、甲基以及亞甲基）以及煤氧復(fù)合反應(yīng)中間產(chǎn)物（羧基、羰基）的含量，穩(wěn)定的官能團醚鍵的含量增加�；瘜W(xué)阻化劑主要是以離子液體、自由基捕獲劑、水凝膠等。
堵漏和均壓防滅火主要應(yīng)用于煤的初期氧化的自加熱階段。均壓技術(shù)即合理調(diào)配礦井通風(fēng)系統(tǒng)，使得漏風(fēng)源之間的壓差達到某種程度上的均衡，減少或消除漏風(fēng)；或者通過調(diào)節(jié)氣室、風(fēng)門等方式來實現(xiàn)漏風(fēng)通道兩端的正常壓降，減少漏風(fēng)供氧，防治煤炭自燃。
對于堵漏研制出了匹配度較高的材料主要有：兩幫堵漏的水泥漿；高冒區(qū)堵漏的抗壓水泥泡沫和高水速凝材料；采空區(qū)堵漏的黃泥和砂等材料。上述的堵漏材料具有低污染、操作方便和易掌握等優(yōu)勢。
三相泡沫綜合應(yīng)用于煤的裂變和燃燒階段。三相泡沫防滅火材料兼具固、液、氣 3 種滅火材料優(yōu)勢，充分發(fā)揮出黃泥或者粉煤灰的黏附特性、水的蒸發(fā)吸熱特性、氮氣的隔絕窒息性進行綜合防滅火工作。
優(yōu)先考慮三相泡沫防滅火的環(huán)境主要有：采用俯采方式的綜采面采空區(qū)煤自燃、火源位置隱蔽，難以準確預(yù)測的大型火區(qū)以及高位巷火災(zāi)的預(yù)防。
