我國礦井防滅火技術(shù)的研究與應(yīng)用

我國礦井防滅火技術(shù)的研究與應(yīng)用

1礦井火災(zāi)防治技術(shù)研究的現(xiàn)狀20世紀50年代，中國開始研究并在煤礦上推廣黃巖樁防滅火技術(shù)。從60年代到70年代，我們研究了阻止火災(zāi)、通風(fēng)、高倍泡沫滅火等技術(shù)。20世紀80年代，對礦山自然火災(zāi)預(yù)測系統(tǒng)、單氣采集、快速高效堵塞和逃爐的火災(zāi)防治進行了研究，逐步形成了適應(yīng)普通煤礦法和高性能開采法的綜合滅火技術(shù)。但是,我國煤礦內(nèi)因火災(zāi)基礎(chǔ)理論研究起步晚,防滅火關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)有待完善和配套,并有一批急待解決的技術(shù)問題,礦井火災(zāi)防治工作依然是一項很艱巨的任務(wù)。為此,本文將介紹我國近年來開發(fā)、研究成功的礦井防滅火技術(shù)與手段,供有關(guān)單位參考并正確選用。2預(yù)測火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)2.1自然發(fā)酵期的測定80年代前,煤自然發(fā)火危險性的判定沿用原蘇聯(lián)的著火溫度法鑒定煤自然發(fā)火傾向,其結(jié)果和開采后證實的情況基本相符,但高硫煤的差異較大。近年來,研究色譜動態(tài)吸氧法測定吸氧量和吸氧速度,判定自然發(fā)火傾向,并研制了ZRJ—1型色譜自燃性測定儀,在煤礦已推廣使用。在研究煤的自然發(fā)火期及其影響因素中,近年來采用了兩種技術(shù)途徑:一是用煤堆實驗裝置在模擬條件下測定并解算發(fā)火期;二是測定煤的吸氧速度氧化反應(yīng)速度以熱傳導(dǎo)及熱平衡原理推算最短自然發(fā)火期,并結(jié)合地質(zhì)、開采、通風(fēng)等影響因素的修正系數(shù)確定煤的發(fā)火期。2.2自然火災(zāi)預(yù)測2.2.1co與火災(zāi)過去,礦井火災(zāi)預(yù)測預(yù)報指標主要采用CO。但隨最新的研究表明,CO已不是在任何情況下都可作為唯一的和最靈敏可靠的判別煤自燃火災(zāi)的指標。最新的研究結(jié)果為:使用CO、C2.2.2束管監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)報自然發(fā)火的手段,在70年代前是用井下人工采氣樣,地面儀器分析,并結(jié)合溫度檢測和人的感知來判斷發(fā)火危險性。80年代煤礦普及氣相色譜分析方法,并研究應(yīng)用束管監(jiān)測系統(tǒng)抽吸井下氣體、地面集中分析、微機自動數(shù)據(jù)處理和預(yù)報自然發(fā)火。束管監(jiān)測系統(tǒng)已成為工作面自然發(fā)火預(yù)報和采空區(qū)注氮防火的主要監(jiān)測手段。最早使用的KHY-1、ASZ-2等型束管監(jiān)測系統(tǒng)因分析組份較為單一,為此新近研制了KHY-2型束管監(jiān)測系統(tǒng),其分析儀器采用色譜分析儀,分析組份可擴充為CO、CO此外,最近研究了在TF-200型環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)分站聯(lián)接CO、CH2.3監(jiān)控控制系統(tǒng)我國煤礦近年曾發(fā)生膠帶輸送機或機電硐室火災(zāi),并造成重大經(jīng)濟損失或人員重大傷亡。為此,近年相繼開發(fā)出幾種裝置和儀器設(shè)備,如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院研制開發(fā)的KHJ-1型礦井火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及自動滅火裝置及MPZ-1A型膠帶輸送機自動滅火裝置,它們由速差、溫度、煙霧、紫外線、熱敏電纜等五種傳感器和電源控制箱聯(lián)接,控制箱由單片微機實現(xiàn)監(jiān)測控制,智能判斷、控制噴灑泡沫或水噴霧滅火,為我國煤礦外因火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報及防治增添了新的手段和能力。這些系統(tǒng)都是我國自己研制開發(fā)的產(chǎn)品,適應(yīng)我國的具體情況,可供有關(guān)礦井選用。上述系統(tǒng)已在河南平頂山、山西西山等多個礦區(qū)得到應(yīng)用,在安全生產(chǎn)中發(fā)揮著很好的作用。3煤層賦存條件煤礦火災(zāi)防治中的另一個重要的方面,是煤層開采時期的火災(zāi)防治。此問題的復(fù)雜性在于,采煤方法多種多樣,煤層的賦存條件也十分復(fù)雜,很難使用一種單一的方法去防治所有采煤方法下的火災(zāi),必須根據(jù)具體的情況選用適當(dāng)?shù)姆乐未胧Ｄ壳拔覈旱V煤層開采時期采用的火災(zāi)防治技術(shù)措施,從總體上說有惰化、阻燃、堵漏、降溫等以及它們中的綜合共同發(fā)揮作用來實現(xiàn)防滅火的目的3.1yzmop-400型生物處理裝置惰化技術(shù)主要是指將惰性氣體送入擬處理區(qū),抑制煤自燃的技術(shù)。主要用在當(dāng)發(fā)生外因火災(zāi)或因煤自燃火災(zāi)而導(dǎo)致的封閉區(qū)。我國研制了燃油型DQ-150、DQ-1000型惰氣發(fā)生裝置,裝備了我國煤礦救護隊,成為滅火救災(zāi)的重要設(shè)備。此外還研制了BGP-200型高倍發(fā)泡機,以及YZWP-180型惰泡發(fā)生裝置。隨高產(chǎn)高效綜采,特別是放頂煤綜采面的發(fā)展,礦井火災(zāi)日趨嚴重。為適應(yīng)新的煤礦防滅火發(fā)展形勢,近年來,注氮防滅火技術(shù)已在我國煤礦迅速推廣應(yīng)用。除部分煤礦用深冷固定制氮機組和管輸下井注氮系統(tǒng)外,有些礦井開始裝備近年來新研制的地面移動式碳分子篩變壓吸附制氮機組(BXND-500型、KYZD-800型),井下移動變壓吸附制氮機組(JXZD-400),井下移動膜分離制氮機組(MD-350型)等。由束管監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測測定,確定采空區(qū)氧化、自燃、窒息三帶寬度后,用埋管或打鉆向采空區(qū)自燃帶連續(xù)注氮,惰化自燃帶,達到防火的目的。在撲滅巷道火災(zāi)中,建臨時密閉后,向封閉區(qū)注氮氣,使火區(qū)氣體氧濃度降至10%以下可滅明火,降至1%～2%可快速滅火,燃燒深度大的火源,注氮量應(yīng)達到火區(qū)體積的2～3倍。3.2防滅火目的原則阻燃物質(zhì)防滅火技術(shù)主要是指將一些阻燃物質(zhì)送入擬處理區(qū),從而達到防滅火目的。除已作為常規(guī)防滅火措施使用的黃泥漿外,近年來發(fā)展起來的有粉煤灰、頁巖泥漿、選煤廠尾礦漿、阻化劑和阻化泥漿等,已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用。3.3速凝粉煤灰漿注漿工藝工作面推過后,及時封閉和采空區(qū)相連通的巷道,無煤柱工作面順槽巷旁充填隔離帶,隔離煤柱裂隙注漿堵漏風(fēng)等,均屬于堵漏風(fēng)防滅火,我國近年研究了雙料型高水速凝充填料和液壓快速注漿設(shè)備,并進行了無煤柱工作面順槽巷旁充填隔離帶的試驗,已獲成功。新研制了KBJ-100/5、KBJ-50/3型速凝粉煤灰漿注漿設(shè)備和注漿工藝,灰漿輸送距離達800m,用于構(gòu)筑永久密閉、煤壁裂隙、巷道冒高區(qū)灌注、膠結(jié)等作業(yè)。該設(shè)備和材料還可用于快速構(gòu)筑密閉。3.4條件三：適用于1.2—綜合防滅火技術(shù)綜合防滅火技術(shù)重點體現(xiàn)在綜合二字上綜合防滅火技術(shù)中的各項措施,雖有主次之分,但并不意味一些輔助措施不重要。對于目前礦井防滅火出現(xiàn)的復(fù)雜性,若采取單一方法,通常不能取得理想的防滅火效果,因而必須強調(diào)采取綜合防滅火措施。該項技術(shù)已在山西陽泉、安徽淮南等礦區(qū)成功應(yīng)用。如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院與淮南礦業(yè)集團公司合作開展的“淮南礦區(qū)防滅火技術(shù)的研究”項目,通過應(yīng)用綜合防滅火技術(shù),既實現(xiàn)了綜采放頂煤、普通綜采及急傾斜煤層偽傾斜掩護支架開采等三種采煤工藝條件下工作面的安全回采,同時實現(xiàn)了綜放面火區(qū)的成功啟封及安全撤架。通過實施綜合防滅火措施,為淮南礦區(qū)帶來了較好的社會及經(jīng)濟效益。綜合防滅火技術(shù)還體現(xiàn)在措施“實施工藝”上。如“淮南礦區(qū)防滅火技術(shù)的研究”項目所實施的綜合防滅火技術(shù)的“打鉆注漿措施”,一改傳統(tǒng)的“采空區(qū)埋管注漿”方式,在條件允許的情況下,實施“頂板走向鉆孔注漿”、“穿層鉆孔注漿”、“地面打鉆注漿”等,同時在重點區(qū)域注漿時,在泥漿中加入阻化劑等,取得了良好的效果。3.5急救專家系統(tǒng)研究我國研究火災(zāi)時期風(fēng)流穩(wěn)定性和風(fēng)流控制,還處于建立物理數(shù)學(xué)模式進行通風(fēng)網(wǎng)路解算和災(zāi)變風(fēng)流模擬的階段,未達到實用化階段。近年還開展了救災(zāi)專家系統(tǒng)的研究,試圖將眾多防滅火專家的技術(shù)經(jīng)驗,經(jīng)計算機軟件形成人工智能,組成救災(zāi)專家決策系統(tǒng)以便在各火災(zāi)發(fā)生時快速選擇救災(zāi)方案,避免人為因素的片面性。由于該研究的工作量大、難度大,還沒有正規(guī)產(chǎn)品問世。自動防火控風(fēng)門、自控防火水幕也是開發(fā)研究的內(nèi)容,已達實用化階段。4創(chuàng)新技術(shù)手段綜上所述,我國煤礦近年來的防滅火技術(shù)與手段,不容置疑,的確