[摘 要]本文通过在深部复杂地质条件下回采期间的综合防灭火的应用，有效地预防和防治了煤炭自燃事故的发生，降低了煤炭自燃火灾事故的预防和防治成本，提高了安全生产系数，保障了安全生产和职工的生命健康。

[关键词]煤矿深部 复杂地质条件 煤炭自燃 防灭火

中图分类号：TD75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0390-02

1.矿井深部防灭火技术的现状分析

1.1 深部多煤层联合开采

多煤层联合开采是根据矿井实际条件，从采煤工艺上入手，采用放顶煤形式一次性将两层煤全部采出。回采期间利用支架后面的刮板输送机、插板反复动作将所采煤层及上方的煤层全部放出，利用后溜将煤运出。联合回采的条件：①两层煤的层间距不能太厚，应在0-0.5m；②煤质不宜太硬，应有一定的松散性；回采工艺的优越性不言而喻，但推进速度、采空区遗煤、漏风严重等一系列防灭火难题接踵而来。

1.2 矿井深部地热对防灭火的影响

在-650m以下的采掘工作面，夏季三个月份，回采工作面的风流温度突破30℃，煤巷掘进工作面温度高达32℃～33℃，综合国内外最新研究成果，以目前的气候标准为基础，气温每增加1℃，矿井生产效率则降低6～8%，而温度对煤炭自燃起到关键性的作用。根据煤炭自燃危险性复合指标可得：当温度处于26～30℃时煤炭发火期外因值取5℃/min，当温度大于30℃时煤炭发火期外因值取10℃/min。

1.3 矿井深部地质条件的影响

深部开采受地压的影响造成煤层出现落差较大的断层、倾角扭曲、褶曲构筑发育等一系列现象。受煤层埋藏深度、高温等因素的影响导致自然发火期减短，CO、O2等各项气体指标变化较快。

针对综放无煤柱开采的特点，将现有防灭火技术完全融合并根据综放面实际情况采取单一或多项措施。坚持“防范胜于救灾”的信念，通过合理预埋管路、惰化采空区气体、减少采空区漏风、束管监测等防治煤层自然发火技术。根据工作面地质条件预埋管路，分别采用单趟定期布置、单趟交替布置、双趟迈步布置、三趟迈步布置、特殊地点专项布置5种方法。

2.综合防灭火技术应用

目前煤矿井下常用的防灭火技术主要有：堵漏、均压、惰气、用水灭火、灌浆、胶体防灭火技术等，姚桥煤矿近年来采取的防灭火技术按其主要作用和功能可归纳为以下几类：

2.1 预埋管路技术

采煤工作面采空区预埋措施管是我矿防灭火的一项基本工作，根据采煤工作面埋藏深度、走向（倾向）角度、自燃发火期等各项指标在工作面上巷布置措施管，布置方式主要以下五种。

⑴单趟定期布置：主要用于埋藏深度浅、压力小、仰采等防灭火压力小的工作面，铺设一趟注浆管路，定期在机尾断开措施管，释放口经过工作面推进自行埋入采空区，可在较短时间内满足注浆要求。如图4-1

⑵单趟交替布置：主要用于煤层埋藏在较深、平巷推进、两道压力较小等工作面，先铺设一趟注浆管路，然后每隔100米再铺设第二趟长度约40米的管路，当40米管路即将埋入采空区时，断开第一趟管路同时将40米管路与第一趟注浆管合通，保证采煤工作面采空区40-140米范围内能够随时采取措施。如图4-2

⑶双趟迈步布置：主要用于发灭火压力较大的工作面，铺设双趟管路，利用阀门控制，每隔50米布置一个释放口，保证采空区50--100米范围内始终有释放口。

⑷三趟迈步布置：主要用于工作面拆除、长期停产及防灭火压力极大的工作面，铺设三趟管路，每个释放口间隔30米，并依次断开，保证采空区内30、60、90米处均有释放口存在。如图：4-3

⑸特殊地点专项布置：当工作面出现大角度俯采、伪倾斜、多煤层联采等特殊情况时，除上述措施外在开切眼内、下顺槽等地点安装辅助措施管。如图4-4

2.2 控制漏风技术

主要目的：减少或杜绝松散煤体氧气的供给。技术手段有：水泥喷浆；泡沫喷涂；纳米改性弹性体材料涂抹；均压。

水泥喷浆工作量大，回弹多，抗动压性差，堵漏效果不十分理想；泡沫堵漏性能好，抗动压性好，但其成本较高，高温时分解，释放出有害气体；纳米改性弹性体材料具有气密性好、伸长率大等性能，可刮、涂、抹在煤岩体、木材及闭墙漏风处，操作简单，使用方便，可根据施工需要调整固化时间，固化后表面形成弹性体。

闭区均压可减少向封闭区域内的漏风，开区均压则可降低采空区周边的压差，减少向采空区浮煤漏风，从而降低自燃危险程度，但对于已经或曾经发生过自燃的火区，仅依靠均压达到完全杜绝漏风，防止自燃的目的是不现实的。

2.3 火区惰化技术

主要目的：降低火区O2浓度，窒息火区。技术手段有：注入N2和CO2等惰性气体。

惰气可充满整个空间，既能迅速窒息明火，又能抑制煤层自燃高温火区的发展，但对大热容的煤体降温效果不好，灭火周期长，火区易复燃，且对现场堵漏风工作要求较高。

惰泡和三相泡沫能起到固氮、降温、减少漏风、降低采空区氧浓度、包裹煤体等作用，但泡沫稳定时间短，在碎煤中压注，发泡性能差，起泡倍数低，若仅起阻化剂作用，则成本太高，效率低，对已形成高温的浮煤，仅依靠惰泡隔氧灭火，需注惰泡量很大，且易复燃。

2.4 煤体阻化技术

主要目的：降低煤体的氧化活性，抑制煤氧结合。技术手段有：喷注MEA-1、MCA促凝剂等一些吸水性很强的有机材料；惰化阻化剂。

当MEA-1、MCA促凝剂的水溶液附着在煤体表面时，形成一层含水液膜，阻止煤氧接触，同时能使煤体长期处于潮湿状态，在低温氧化时温度不易升高，从而抑制了煤的自热和自燃；阻化剂防火效果较好，但当煤中水份蒸发，减小到一定程度时，阻化作用就会停止，转而变为催化作用，促进煤的氧化与自燃。

惰化阻化剂在煤温超过一定温度时，开始吸热气化，产生惰性阻化气体，阻碍火区的自由基链锁反应过程，高温分解后的剩余物在煤表面生成一层薄膜，冷却后成为脆性覆盖物，使煤与空气隔绝；但该材料不易均匀地分散到煤体内，充分发挥其防灭火效能，如用其水溶液注入煤体则易流失。

2.5 吸热降温技术

主要目的是：降低高温煤体温度，彻底熄灭高温火区，防止火区复燃。技术手段有：注水；灌浆；液态CO2。

熄灭煤层火区的关键是降低煤温。水是最经济、来源最广泛吸热降温材料，其热容量大，1L水转化成蒸汽时吸收2256.7kJ热量，同时生成1.7m？水蒸汽，能很快降低煤温，大量水蒸汽具有冲淡空气中的氧浓度、包围、隔离火源、窒息火源的作用；灌浆防灭火技术在我国有自然发火危险的矿井中用得较普遍，泥浆能够吸热降温，对煤体还有包裹作用，达到隔氧的目的，对于采空区的防灭火效果显著，已成为与井下内因火灾斗争的主要措施之一。

2.6 胶体防灭火技术

凝胶、胶体泥浆、稠化胶体和复合胶体等防灭火技术集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体，使易于流动的水溶液在指定时间和部位发生胶凝，包裹高温煤体，充分发挥水的吸热降温作用，较好地解决了灌浆和注水的泄漏流失问题。且在近1000℃的明火中不会迅速汽化，仅因水份缓慢蒸发而逐渐萎缩，灭火安全性好，在井下湿度90%，温度28℃的环境下，13个月后仍保持完好。

同时，在该技术的现场使用和推广过程中，研制开发出了井下移动式、管网式、地面移动式和地面固定式多功能灌浆注胶防灭火系统等多种应用工艺，可根据矿井实际条件进行灵活地设计与使用。

高分子胶体灭火剂MCJ12使用工艺简单，工作量小，成本高，胶体强度大，耐压性高，但渗透性不好。该材料主要用于小范围内煤层火灾的快速控制和熄灭，也可用于巷道顶部、采空区两道等区域的防火、灭火。

3.总结

深部防灭火工作是建矿以来所面临的新的挑战，地温的升高，更有利于煤炭蓄热，对回采速度提出新的要求，而长距离大角度俯采、多处高冒点、7、8#煤联合回采等一系列复杂的地质条件恰恰制约着回采的速度。因此要求防灭火管理人员要有防范胜于救灾的信念；防火要讲究因地适宜、灭火要讲究科学合理，要在长期的灭火工作经验中寻找最科学、实用的措施，当发生自燃发火时要根据采煤工作面的现状、预埋管路、各项气体指标等制定出科学合理的方案及措施，才能避免顾此失彼、乱作一团的局面，才能有效的控制局面。通过对该技术的研究，成功的建立了矿井防灭火新技术，为深部复杂条件下防灭火工作提供了新的方法和经验。

作者简介

姚宏章（1967.5.27），男，汉族，江苏泰州人，大学文化，工程师，现从事大屯煤电公司矿山救护工作。