我国矿井防灭火技术的研究与应用

我国矿井防灭火技术的研究与应用

1矿井火灾防治技术研究的现状20世纪50年代，中国开始研究并在煤矿上推广黄岩桩防灭火技术。从60年代到70年代，我们研究了阻止火灾、通风、高倍泡沫灭火等技术。20世纪80年代，对矿山自然火灾预测系统、单气采集、快速高效堵塞和逃炉的火灾防治进行了研究，逐步形成了适应普通煤矿法和高性能开采法的综合灭火技术。但是,我国煤矿内因火灾基础理论研究起步晚,防灭火关键设备和技术有待完善和配套,并有一批急待解决的技术问题,矿井火灾防治工作依然是一项很艰巨的任务。为此,本文将介绍我国近年来开发、研究成功的矿井防灭火技术与手段,供有关单位参考并正确选用。2预测火灾预警系统2.1自然发酵期的测定80年代前,煤自然发火危险性的判定沿用原苏联的着火温度法鉴定煤自然发火倾向,其结果和开采后证实的情况基本相符,但高硫煤的差异较大。近年来,研究色谱动态吸氧法测定吸氧量和吸氧速度,判定自然发火倾向,并研制了ZRJ—1型色谱自燃性测定仪,在煤矿已推广使用。在研究煤的自然发火期及其影响因素中,近年来采用了两种技术途径:一是用煤堆实验装置在模拟条件下测定并解算发火期;二是测定煤的吸氧速度氧化反应速度以热传导及热平衡原理推算最短自然发火期,并结合地质、开采、通风等影响因素的修正系数确定煤的发火期。2.2自然火灾预测2.2.1co与火灾过去,矿井火灾预测预报指标主要采用CO。但随最新的研究表明,CO已不是在任何情况下都可作为唯一的和最灵敏可靠的判别煤自燃火灾的指标。最新的研究结果为:使用CO、C2.2.2束管监测系统预报自然发火的手段,在70年代前是用井下人工采气样,地面仪器分析,并结合温度检测和人的感知来判断发火危险性。80年代煤矿普及气相色谱分析方法,并研究应用束管监测系统抽吸井下气体、地面集中分析、微机自动数据处理和预报自然发火。束管监测系统已成为工作面自然发火预报和采空区注氮防火的主要监测手段。最早使用的KHY-1、ASZ-2等型束管监测系统因分析组份较为单一,为此新近研制了KHY-2型束管监测系统,其分析仪器采用色谱分析仪,分析组份可扩充为CO、CO此外,最近研究了在TF-200型环境监测系统分站联接CO、CH2.3监控控制系统我国煤矿近年曾发生胶带输送机或机电硐室火灾,并造成重大经济损失或人员重大伤亡。为此,近年相继开发出几种装置和仪器设备,如煤炭科学研究总院重庆分院研制开发的KHJ-1型矿井火灾监控系统及自动灭火装置及MPZ-1A型胶带输送机自动灭火装置,它们由速差、温度、烟雾、紫外线、热敏电缆等五种传感器和电源控制箱联接,控制箱由单片微机实现监测控制,智能判断、控制喷洒泡沫或水喷雾灭火,为我国煤矿外因火灾的预测预报及防治增添了新的手段和能力。这些系统都是我国自己研制开发的产品,适应我国的具体情况,可供有关矿井选用。上述系统已在河南平顶山、山西西山等多个矿区得到应用,在安全生产中发挥着很好的作用。3煤层赋存条件煤矿火灾防治中的另一个重要的方面,是煤层开采时期的火灾防治。此问题的复杂性在于,采煤方法多种多样,煤层的赋存条件也十分复杂,很难使用一种单一的方法去防治所有采煤方法下的火灾,必须根据具体的情况选用适当的防治措施。目前我国煤矿煤层开采时期采用的火灾防治技术措施,从总体上说有惰化、阻燃、堵漏、降温等以及它们中的综合共同发挥作用来实现防灭火的目的3.1yzmop-400型生物处理装置惰化技术主要是指将惰性气体送入拟处理区,抑制煤自燃的技术。主要用在当发生外因火灾或因煤自燃火灾而导致的封闭区。我国研制了燃油型DQ-150、DQ-1000型惰气发生装置,装备了我国煤矿救护队,成为灭火救灾的重要设备。此外还研制了BGP-200型高倍发泡机,以及YZWP-180型惰泡发生装置。随高产高效综采,特别是放顶煤综采面的发展,矿井火灾日趋严重。为适应新的煤矿防灭火发展形势,近年来,注氮防灭火技术已在我国煤矿迅速推广应用。除部分煤矿用深冷固定制氮机组和管输下井注氮系统外,有些矿井开始装备近年来新研制的地面移动式碳分子筛变压吸附制氮机组(BXND-500型、KYZD-800型),井下移动变压吸附制氮机组(JXZD-400),井下移动膜分离制氮机组(MD-350型)等。由束管监测系统连续监测测定,确定采空区氧化、自燃、窒息三带宽度后,用埋管或打钻向采空区自燃带连续注氮,惰化自燃带,达到防火的目的。在扑灭巷道火灾中,建临时密闭后,向封闭区注氮气,使火区气体氧浓度降至10%以下可灭明火,降至1%～2%可快速灭火,燃烧深度大的火源,注氮量应达到火区体积的2～3倍。3.2防灭火目的原则阻燃物质防灭火技术主要是指将一些阻燃物质送入拟处理区,从而达到防灭火目的。除已作为常规防灭火措施使用的黄泥浆外,近年来发展起来的有粉煤灰、页岩泥浆、选煤厂尾矿浆、阻化剂和阻化泥浆等,已经得到较广泛的应用。3.3速凝粉煤灰浆注浆工艺工作面推过后,及时封闭和采空区相连通的巷道,无煤柱工作面顺槽巷旁充填隔离带,隔离煤柱裂隙注浆堵漏风等,均属于堵漏风防灭火,我国近年研究了双料型高水速凝充填料和液压快速注浆设备,并进行了无煤柱工作面顺槽巷旁充填隔离带的试验,已获成功。新研制了KBJ-100/5、KBJ-50/3型速凝粉煤灰浆注浆设备和注浆工艺,灰浆输送距离达800m,用于构筑永久密闭、煤壁裂隙、巷道冒高区灌注、胶结等作业。该设备和材料还可用于快速构筑密闭。3.4条件三：适用于1.2—综合防灭火技术综合防灭火技术重点体现在综合二字上综合防灭火技术中的各项措施,虽有主次之分,但并不意味一些辅助措施不重要。对于目前矿井防灭火出现的复杂性,若采取单一方法,通常不能取得理想的防灭火效果,因而必须强调采取综合防灭火措施。该项技术已在山西阳泉、安徽淮南等矿区成功应用。如煤炭科学研究总院重庆分院与淮南矿业集团公司合作开展的“淮南矿区防灭火技术的研究”项目,通过应用综合防灭火技术,既实现了综采放顶煤、普通综采及急倾斜煤层伪倾斜掩护支架开采等三种采煤工艺条件下工作面的安全回采,同时实现了综放面火区的成功启封及安全撤架。通过实施综合防灭火措施,为淮南矿区带来了较好的社会及经济效益。综合防灭火技术还体现在措施“实施工艺”上。如“淮南矿区防灭火技术的研究”项目所实施的综合防灭火技术的“打钻注浆措施”,一改传统的“采空区埋管注浆”方式,在条件允许的情况下,实施“顶板走向钻孔注浆”、“穿层钻孔注浆”、“地面打钻注浆”等,同时在重点区域注浆时,在泥浆中加入阻化剂等,取得了良好的效果。3.5急救专家系统研究我国研究火灾时期风流稳定性和风流控制,还处于建立物理数学模式进行通风网路解算和灾变风流模拟的阶段,未达到实用化阶段。近年还开展了救灾专家系统的研究,试图将众多防灭火专家的技术经验,经计算机软件形成人工智能,组成救灾专家决策系统以便在各火灾发生时快速选择救灾方案,避免人为因素的片面性。由于该研究的工作量大、难度大,还没有正规产品问世。自动防火控风门、自控防火水幕也是开发研究的内容,已达实用化阶段。4创新技术手段综上所述,我国煤矿近年来的防灭火技术与手段,不容置疑,的确