摘要:通過對中國煤礦火災防治技術(shù)進展與應用現(xiàn)狀研究,探討了煤礦火災監(jiān)測技術(shù)、灌漿防滅火技術(shù)、均壓通風防滅火技術(shù)、阻化劑防滅火技術(shù)、泡沫防滅火技術(shù)、惰化防滅火技術(shù)、凝膠防滅火技術(shù)、堵漏防滅火技術(shù)的技術(shù)特點與適用性.分析了我國煤礦防滅火技術(shù)應用過程中存在的問題,指出了立足系統(tǒng)安全、加強應用基礎研究、突破關(guān)鍵技術(shù)、開發(fā)災害應對專用裝備的總體技術(shù)發(fā)展趨勢.
關(guān)鍵詞:煤礦火災;防滅火技術(shù);適用性;發(fā)展趨勢
???? 煤炭工業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎產(chǎn)業(yè),煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展直接關(guān)系著建設全面小康社會目標的實現(xiàn)和國家能源安全¨ .我國煤礦安全生產(chǎn)危險源多、災害嚴重的形勢非常嚴峻,煤礦百萬噸死亡率與國外相比,差距很大 』.“十五” 期間,全國657處重點煤礦中,有煤層自然發(fā)火傾向的礦井占54.9% ,經(jīng)驗發(fā)火期在3個月以內(nèi)的礦井占50% 以上 ,每年自燃形成的火災近400次,煤自燃氧化形成火災隱患近4 000次,僅我國北方煤田累計已燒毀煤炭達42億t以上 j.煤礦火災防治及其繼發(fā)性災害的防控技術(shù),對煤礦的安全生產(chǎn)具有非常重要的意義.本文系統(tǒng)總結(jié)了目前我國煤礦火災防治技術(shù)特點,并對其應用現(xiàn)狀、適用性和發(fā)展趨勢進行了比較分析,以期對煤礦火災防治技術(shù)的發(fā)展提供借鑒意義.
1 中國煤礦火災防治技術(shù)的現(xiàn)狀 ?
??????? 我國從20世紀50年代起在煤礦推廣灌漿防滅火技術(shù),60—70年代對均壓通風防滅火技術(shù)、阻化劑防滅火技術(shù)、泡沫防滅火技術(shù)進行了研究應用,80—90年代研究了自燃火災預測預報技術(shù)、惰氣防滅火技術(shù)、凝膠防滅火技術(shù)、火區(qū)快速密閉技術(shù)、堵漏風技術(shù)、帶式輸送機火災防治技術(shù)、內(nèi)外因火災監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)等,9O年代以后主要集中在原有防滅火技術(shù)裝備性能提升以及新型防滅火材料研制等方面_6].煤礦火災防治技術(shù)經(jīng)過5O余年的發(fā)展,已形成了火災預測、監(jiān)測、預防、治理相結(jié)合的綜合火災防治技術(shù)體系,并且在災變時期風流流動及控制、救災決策輔助系統(tǒng)、災后搶險救災技術(shù)等方面取得了較大進展.
1.1 煤礦火災監(jiān)測技術(shù) ? ?????? 氣體分析法的監(jiān)測手段主要有檢知管、氣體傳感器、便攜儀表及色譜分析儀等.檢知管操作手段落后,自動化程度低;氣體傳感器具有體積小、電信號輸出、使用方便等特點,但多數(shù)氣體傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度和壽命尚有不盡人意的地方;色譜分析法是氣體分析的最精確、穩(wěn)定和可靠的方法.2O世紀7O年代初,煤炭科學研究總院撫順分院首先將氣相色譜技術(shù)應用于煤礦氣體分析,突破了原有單一CO指標及其派生指標的缺陷,創(chuàng)新性地提出了以CO、C:H 、C:H 、鏈烷比、烯烷比等為主指標的綜合指標體系,并以典型煤種為例,提出了褐煤、長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、無煙煤八大煤種的標志氣體優(yōu)選原則.在眾多礦井火災早期監(jiān)測中得到實際應用,收到了良好的效果.
?????? 煤礦火災是一種非控制性燃燒,其發(fā)生發(fā)展過程中表現(xiàn)出了一些宏觀特征及規(guī)律性,人們往往利用這些特征及規(guī)律來進行火災危險I生識別,即煤礦火災監(jiān)測.煤礦火災早期監(jiān)測技術(shù)主要有氣體分析法和測溫法,最常用的監(jiān)測特征參數(shù)有氣體、溫度及煙霧等.
?????? 測溫法也是煤自然發(fā)火監(jiān)測的常用方法,主要用于煤層巷道異常點溫度的監(jiān)測.測溫法可分為2類:
① 直接用檢測到的溫度值進行預報或報警;② 通過監(jiān)測點溫度的變化特性進行預報.溫度監(jiān)測用的傳感器主要有熱電偶、測溫電阻、半導體測溫元件、集成溫度傳感器、熱敏材料、光纖、紅外線、激光及雷達波等.其中熱電偶、測溫電阻、半導體元件、熱敏材料和便攜式激光測溫儀表得到較廣泛的普及,而紅外熱成像、雷達探測等因受穿透距離、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響應用受到一定限制.“九五”期間,我國在熱敏電纜溫度監(jiān)測技術(shù)和光纖溫度監(jiān)測技術(shù)方面進行了研究,其裝置可用于多個地點的火災早期監(jiān)測[7,8]
1.2 灌漿防滅火技術(shù)
?????? 灌漿防滅技術(shù)的原理是通過漿液包裹煤塊保水增濕減緩煤體氧化速度、漿體固化沉淀物充填煤體縫隙隔絕漏風阻止氧化來達到防滅火的效果. 按與回采工藝關(guān)系灌漿方法可分為采前預灌、隨采隨灌、采后灌漿;按實施方法可分為埋管灌漿、鉆孔灌漿與工作面撒漿.灌漿防滅火技術(shù)是我國煤礦普遍應用和行之有效的方法,傳統(tǒng)的灌漿材料主要用黃土,從2O世紀8O年代開始,對黃泥灌漿的代用材料如頁巖、矸石、電廠粉煤灰等材料進行了應用性研究,并在芙蓉、兗州、開灤、平項山、撫順等礦務局進行了推廣_9j.
1.3 均壓防滅火技術(shù)
?????? 均壓通風防滅火技術(shù)就是采用通風的方法減少自燃危險區(qū)域漏風通道兩端的壓差,使漏風量趨近于零,從而斷絕氧源起到防滅火的作用.常用的風壓調(diào)節(jié)技術(shù)主要包括:風門、風窗調(diào)節(jié)法,風機調(diào)節(jié)法,風機、風窗調(diào)節(jié)法,風機風簡調(diào)節(jié)法,氣室調(diào)節(jié)法,調(diào)整通風系統(tǒng)法等.這些具體措施,從調(diào)節(jié)后的風壓變化情況來看,實質(zhì)上可分為2種類型,即增加風壓的措施和減少風壓的措施,或者ABC論文坊說分為增壓調(diào)節(jié)法和減壓調(diào)節(jié)法;根據(jù)作用原理、使用條件不同,均壓技術(shù)大體可分為2類:開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓.我國自2O世紀5O年代初開始研究和應用均壓通風防滅火技術(shù), 先后在全國許多煤礦進行了實踐.1984年由波蘭專家、煤炭科學研究總院撫順分院與大同礦務局煤峪口礦,共同協(xié)作在該礦采用了大面積均壓通風防滅火技術(shù),防治了大面積火區(qū),安全采出煤炭超過150萬t,取得了良好的效果.在煤礦的正常開采過程中均壓通風已經(jīng)成為一項系統(tǒng)的、常規(guī)的、行之有效的礦井防滅火技術(shù)措施 .
1.4 阻化劑防滅火技術(shù)
?????? 阻化劑防滅火技術(shù)是指利用阻化原理將具有阻化性能的藥劑送人擬處理區(qū),利用阻化劑的負催化作用,煤炭經(jīng)阻化處理后,在煤炭表面上形成一層能抑制氧與煤接觸的保護膜,阻止了氧氣和煤結(jié)構(gòu)上的活動鏈環(huán)的羧基反應,使煤炭和氧的親合力降低,阻化劑有一種主動排斥氧和煤化合的功能,但它并不和煤、氧等物質(zhì)化合,從而達到防滅火的目的. 目前常用的阻化劑主要是氯化物.阻化劑防滅火技術(shù)包括:① 噴灑阻化劑防滅火技術(shù),是將含有阻化劑的水溶液均勻噴灑到煤體表面,以達到防滅火的目的.② 汽霧阻化防滅火技術(shù),是將受一定壓力下的阻化劑水溶液通過霧化器轉(zhuǎn)化成為阻化劑汽霧,汽霧發(fā)生器噴射出的微小霧??梢月╋L風流為載體飄移到采空區(qū)內(nèi),從而達到采空區(qū)防滅火的目的 .1974年,煤炭科
學研究總院撫順分院開始研究阻化劑防滅火技術(shù),并于沈陽、平莊等地實驗成功.20世紀80年代又在銅川礦務局試驗成功采空區(qū)汽霧阻化技術(shù).阻化劑防滅火技術(shù)由于其成本低、工藝簡單,在全國范圍內(nèi)得到了廣泛應用.