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[摘 要]煤炭是工业的粮食，我国一次能源消耗结构中，煤炭占75%以上。煤炭作为国家的基础能源，在国民经济发展中的地位十分重要。但是由于矿井井下开采环境差，地质条件复杂，井下空间狭小，矿井事故就无法完全避免。
[关键词]矿井防火 灌浆技术 材料应用
中图分类号：TD75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0000-01
1、当前矿井火灾防治技术
1.1 防止煤炭自燃的开采技术措施
矿井开拓系统和采煤方法是影响煤炭自燃的重要因素。
①合理地进行开拓布置：尽可能采用岩石巷道；分层巷道垂直重叠布置；分采分掘布置区段巷道；推广采用无煤柱开采技术
②选择合理的采煤方法：长壁式采煤法巷道防火性能好，煤壁暴露时间短，采空区顶板冒落及时压实，遗煤与漏风接触时间短。
③选择合理的管理顶板方法：控制矿山压力集中，能减少煤体的破碎、减少煤粉的存在。有利与降低矿井火灾的发生几率。
④选择合理的开采顺序。开采易燃煤层时最好采用边界后退的开采顺序，自上而下依次开采。
1.2 合理的通风系统
通风网络在技术及实际要求下尽量简单，通风压力分布合理，降低风阻。可以减少自然发火中的供氧因素。加强通风技术管理，以“以风管火”为主导，加强漏风源的监测，从根本上根除火的隐患。
1.3 预防性灌浆
灌浆防灭火技术是较为常见的一种防灭火技术，也是最有效，最可靠，最传统的一种方法。我国煤矿采用的预防性灌浆方法多种多样，大体可分为：采前预灌、随采随灌、采后灌浆三种类型。
1.4 阻化剂防火
阻化剂亦称阻氧剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些盐类物质。起氧化阻隔和吸热降温的作用。
1.5 氮气防灭火技术
用氮氣来防治火灾历来被煤矿安全工作者所重视。目前这种防治技术推广很快，已经成为我国矿井常用的技术手段之一。
1.6 均压通风技术
均压是通过降低漏风通道两端的风压差，即削弱漏风的动力源来达到减少漏风的目的，主要用于煤层自燃火灾预防、封闭火区等。
1.7 新注砂防灭火技术
由于传统注砂方法有材料来源广泛、价格低的优点，但实际效果不理想。基于传统注砂技术上发展起来的新的注砂防灭火技术克服传统注砂技术在实际运用中技术上的局限性，加入研制的山砂悬浮剂，使砂充分悬浮起来，解决了山砂极易沉淀在管路中造成管道堵塞和对管路磨损严重的问题，
2、火灾监测技术
2.1 火灾信息探测方法和火灾探测器
火灾信息探测以物质燃烧过程中产生的各种火灾现象为依据，以早期发现火灾为前提，可形成不同的火灾探测方法。
（1）空气离化探测法：
是利用放射性同位素释放的α射线将空气电离产生正、负离子，使得带电腔室（称为电离室）内空气有一定的导电性，在电场作用下形成离子电流；当烟雾气溶胶进入电离室内，比表面积较大的烟雾粒子将吸附其中的带电离子，产生离子电流变化。这种离于电流变化与烟浓度有直接线什关系，并可用电子线路加以监测.从而获得与烟浓度有直接关系的电信号，用于火灾确认和报警。
（2）光电探测法：
根据火灾所产生的烟雾颗粒对光线的阻挡或散射作用来实现感烟式火灾探测的方法。根据烟雾颗粒对光线的作用原理，光电感烟探测法分为减光式和散射光式两类。
（3）热（温度）探测法：
根据物质燃烧释放出的热量所引起的环境温度升高或其变化率的大小，通过热敏元件与电子线路来探测火灾。感温探测器是响应异常温度、温升速率和温差等参数的探测器。
（4）火焰（光）探测法：
是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射的大小，其中主要是红外辐射和紫外辐射的大小，通过光敏元件与电子线路来探侧火灾现象。这类探测法一般采用被动式光辐射探测原理，用于火灾发展过程中火焰发展和明火燃烧阶段，其中紫外式感光原理多用于油品和电气火灾，红外式感光原理多用于普通可燃物和森林火灾。
（5）可燃气体探测法：
对于物质燃烧初期产生的烟气体或易燃易爆场所泄漏的可燃气体，可以利用热催化式元件、气敏半导体元件或电化学元件的特性变化来探测易燃可燃气体浓度或成分，预防火灾和爆炸危险。
2.2 火灾报警与联动控制系统
①、火灾报警：119电话报警、手动报警按纽、感烟感温感光探头。
②、火灾警报系统：应急广播、水力警铃。
③、自动喷淋系统：水源、消防泵、喷头、水流指示器和水力警铃。
④、应急照明及逃生指示系统：应急灯、安全出口指示灯等。
⑤、内部消防辅助系统：防火卷帘、防排烟风机、消防泵、灭火系统等。
2.3 束管监测系统
束管监测系统包括监测中心站、束管系统和煤炭自燃预报指标。
地面监测站基本组成：采样系统、气体分析仪、微机测控系统。
束管系统束管监测点布置原则：总回风或集中回风道内；工作面停采线；采空区丢煤处、三角煤柱等处；采、掘面升温地段；火区密闭内。
2.4 计算机在防灭火中的应用
现代计算机技术和燃烧学、传热学、空气动力学和人机工程学等理论的迅速发展和完善，为救灾的计算机模拟演练提供了可靠的基础。利用计算机的高效和智能，建立了火灾最佳避灾、救灾路线计算模型，智能化考虑巷道有无有害有毒气体、风流温度、巷道长度、高度、倾角、障碍物等影响因素，以最短行走时间和安全性为目标进行求解，自动判定并图形显示灾区内任一点从烟雾区到无烟区的最佳避灾路线，使救灾决策科学化、实用化。 3、防灭火材料
3.1 灌浆防灭火材料
灌浆材料主要是黄泥，粉煤灰，此外还有矸石、砂子、水泥砂浆、石膏、高水材料等。近年来，又较广泛地采用了凝胶、胶体泥浆、阻化汽雾、泡沫树脂等防灭火技术。
3.2 三相泡沫防灭火
防治煤炭自燃的三相泡沫由固态不燃物（粉煤灰或黄泥等）、惰性气体（N2）和水三相防灭火介质组成，集固、液、气三相材料的防灭火性能于一体：利用粉煤灰或黄泥的覆盖性，氮气的窒息性和水的吸热降温性进行防灭火，大大提高了防灭火效率。这些物质除各自发挥它们的作用外，互相之间还存在协同、促进、制约等影响。同时由于三相泡沫发泡倍数较高，单位体积的泡沫材料成本大幅下降，具有较高的经济效益。
3.3 新型凝胶防火
凝胶阻化剂防灭火的原理是根据所选用的基料和促凝剂，按一定比例配成溶液以后，注入钻孔或喷洒到煤体裂隙中，发生凝胶作用形成乳状胶体，扩散于煤体中的胶体充满着大量水分子和乳状胶体，胶体起框架作用，把流动的水分子固定在胶体内，对煤炭颗粒进行包裹，以达到防止或降低煤的氧化进程，防止煤炭自燃。
3.4 注凝胶、注浆、注水防灭火的比较
1）传统常规的注浆冲砂工艺防灭火方式，在预防性注浆处理高温火点过程中，注入采空区的浆水经常出现拉沟现象，只是局部起到防火作用。注入的大量浆水又必须从采空区下方排出来，否则易发生坍塌遗水事故。
2）注浆、注水处理高温火区，灭火工期较长，个别火区熄灭后又复燃。采用打钻注凝胶灭火方式，由于凝胶注入后短时间凝结成晶体状，将高温火点大面积覆盖充填不断完善，能完全做到隔绝高温火点作用，使之高温火点很快消失，而且不会重新氧化，其防灭火效果较好。
3）凝胶防灭火工艺比较简单，同注浆相比不用大量的供水过程，作业系统比较小搬运较方便，操作人员比较少。
4）同灌浆冲砂工艺相比，凝膠防灭火成本较低，碳酸钙1400元Pt左右，硅酸钠在1000元Pt左右。
4、应用现状分析
开采实践表明自然发火危险程度不仅受煤炭自身自然倾向性的影响，还受到煤层地质赋存条件、开采技术条件等外部因素的影响。目前我国矿井采空区采用的防灭火技术最主要采用注氮和灌浆灭火技术。在采空区注氮可以降低空气中的氧气含量，缩小氧化带的范围，使采空区浮煤耗氧速度降低，氧化产生热量减少，从而达到预防和治理采空区自然发火的目的。预防性灌浆最初使用的是黄泥，现在浆液的原料已经扩展到页岩、矸石、粉煤灰浆液等，不仅原料便宜，对保护农田和环境也起到了很好的效果。
参考文献
[1] 徐永圻，煤矿开采学，徐州：中国矿业大学出版社.
[2] 王恺德.降低矿井通风阻力与防止煤层自燃.
[关键词]矿井防火 灌浆技术 材料应用
中图分类号：TD75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0000-01
1、当前矿井火灾防治技术
1.1 防止煤炭自燃的开采技术措施
矿井开拓系统和采煤方法是影响煤炭自燃的重要因素。
①合理地进行开拓布置：尽可能采用岩石巷道；分层巷道垂直重叠布置；分采分掘布置区段巷道；推广采用无煤柱开采技术
②选择合理的采煤方法：长壁式采煤法巷道防火性能好，煤壁暴露时间短，采空区顶板冒落及时压实，遗煤与漏风接触时间短。
③选择合理的管理顶板方法：控制矿山压力集中，能减少煤体的破碎、减少煤粉的存在。有利与降低矿井火灾的发生几率。
④选择合理的开采顺序。开采易燃煤层时最好采用边界后退的开采顺序，自上而下依次开采。
1.2 合理的通风系统
通风网络在技术及实际要求下尽量简单，通风压力分布合理，降低风阻。可以减少自然发火中的供氧因素。加强通风技术管理，以“以风管火”为主导，加强漏风源的监测，从根本上根除火的隐患。
1.3 预防性灌浆
灌浆防灭火技术是较为常见的一种防灭火技术，也是最有效，最可靠，最传统的一种方法。我国煤矿采用的预防性灌浆方法多种多样，大体可分为：采前预灌、随采随灌、采后灌浆三种类型。
1.4 阻化剂防火
阻化剂亦称阻氧剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些盐类物质。起氧化阻隔和吸热降温的作用。
1.5 氮气防灭火技术
用氮氣来防治火灾历来被煤矿安全工作者所重视。目前这种防治技术推广很快，已经成为我国矿井常用的技术手段之一。
1.6 均压通风技术
均压是通过降低漏风通道两端的风压差，即削弱漏风的动力源来达到减少漏风的目的，主要用于煤层自燃火灾预防、封闭火区等。
1.7 新注砂防灭火技术
由于传统注砂方法有材料来源广泛、价格低的优点，但实际效果不理想。基于传统注砂技术上发展起来的新的注砂防灭火技术克服传统注砂技术在实际运用中技术上的局限性，加入研制的山砂悬浮剂，使砂充分悬浮起来，解决了山砂极易沉淀在管路中造成管道堵塞和对管路磨损严重的问题，
2、火灾监测技术
2.1 火灾信息探测方法和火灾探测器
火灾信息探测以物质燃烧过程中产生的各种火灾现象为依据，以早期发现火灾为前提，可形成不同的火灾探测方法。
（1）空气离化探测法：
是利用放射性同位素释放的α射线将空气电离产生正、负离子，使得带电腔室（称为电离室）内空气有一定的导电性，在电场作用下形成离子电流；当烟雾气溶胶进入电离室内，比表面积较大的烟雾粒子将吸附其中的带电离子，产生离子电流变化。这种离于电流变化与烟浓度有直接线什关系，并可用电子线路加以监测.从而获得与烟浓度有直接关系的电信号，用于火灾确认和报警。
（2）光电探测法：
根据火灾所产生的烟雾颗粒对光线的阻挡或散射作用来实现感烟式火灾探测的方法。根据烟雾颗粒对光线的作用原理，光电感烟探测法分为减光式和散射光式两类。
（3）热（温度）探测法：
根据物质燃烧释放出的热量所引起的环境温度升高或其变化率的大小，通过热敏元件与电子线路来探测火灾。感温探测器是响应异常温度、温升速率和温差等参数的探测器。
（4）火焰（光）探测法：
是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射的大小，其中主要是红外辐射和紫外辐射的大小，通过光敏元件与电子线路来探侧火灾现象。这类探测法一般采用被动式光辐射探测原理，用于火灾发展过程中火焰发展和明火燃烧阶段，其中紫外式感光原理多用于油品和电气火灾，红外式感光原理多用于普通可燃物和森林火灾。
（5）可燃气体探测法：
对于物质燃烧初期产生的烟气体或易燃易爆场所泄漏的可燃气体，可以利用热催化式元件、气敏半导体元件或电化学元件的特性变化来探测易燃可燃气体浓度或成分，预防火灾和爆炸危险。
2.2 火灾报警与联动控制系统
①、火灾报警：119电话报警、手动报警按纽、感烟感温感光探头。
②、火灾警报系统：应急广播、水力警铃。
③、自动喷淋系统：水源、消防泵、喷头、水流指示器和水力警铃。
④、应急照明及逃生指示系统：应急灯、安全出口指示灯等。
⑤、内部消防辅助系统：防火卷帘、防排烟风机、消防泵、灭火系统等。
2.3 束管监测系统
束管监测系统包括监测中心站、束管系统和煤炭自燃预报指标。
地面监测站基本组成：采样系统、气体分析仪、微机测控系统。
束管系统束管监测点布置原则：总回风或集中回风道内；工作面停采线；采空区丢煤处、三角煤柱等处；采、掘面升温地段；火区密闭内。
2.4 计算机在防灭火中的应用
现代计算机技术和燃烧学、传热学、空气动力学和人机工程学等理论的迅速发展和完善，为救灾的计算机模拟演练提供了可靠的基础。利用计算机的高效和智能，建立了火灾最佳避灾、救灾路线计算模型，智能化考虑巷道有无有害有毒气体、风流温度、巷道长度、高度、倾角、障碍物等影响因素，以最短行走时间和安全性为目标进行求解，自动判定并图形显示灾区内任一点从烟雾区到无烟区的最佳避灾路线，使救灾决策科学化、实用化。 3、防灭火材料
3.1 灌浆防灭火材料
灌浆材料主要是黄泥，粉煤灰，此外还有矸石、砂子、水泥砂浆、石膏、高水材料等。近年来，又较广泛地采用了凝胶、胶体泥浆、阻化汽雾、泡沫树脂等防灭火技术。
3.2 三相泡沫防灭火
防治煤炭自燃的三相泡沫由固态不燃物（粉煤灰或黄泥等）、惰性气体（N2）和水三相防灭火介质组成，集固、液、气三相材料的防灭火性能于一体：利用粉煤灰或黄泥的覆盖性，氮气的窒息性和水的吸热降温性进行防灭火，大大提高了防灭火效率。这些物质除各自发挥它们的作用外，互相之间还存在协同、促进、制约等影响。同时由于三相泡沫发泡倍数较高，单位体积的泡沫材料成本大幅下降，具有较高的经济效益。
3.3 新型凝胶防火
凝胶阻化剂防灭火的原理是根据所选用的基料和促凝剂，按一定比例配成溶液以后，注入钻孔或喷洒到煤体裂隙中，发生凝胶作用形成乳状胶体，扩散于煤体中的胶体充满着大量水分子和乳状胶体，胶体起框架作用，把流动的水分子固定在胶体内，对煤炭颗粒进行包裹，以达到防止或降低煤的氧化进程，防止煤炭自燃。
3.4 注凝胶、注浆、注水防灭火的比较
1）传统常规的注浆冲砂工艺防灭火方式，在预防性注浆处理高温火点过程中，注入采空区的浆水经常出现拉沟现象，只是局部起到防火作用。注入的大量浆水又必须从采空区下方排出来，否则易发生坍塌遗水事故。
2）注浆、注水处理高温火区，灭火工期较长，个别火区熄灭后又复燃。采用打钻注凝胶灭火方式，由于凝胶注入后短时间凝结成晶体状，将高温火点大面积覆盖充填不断完善，能完全做到隔绝高温火点作用，使之高温火点很快消失，而且不会重新氧化，其防灭火效果较好。
3）凝胶防灭火工艺比较简单，同注浆相比不用大量的供水过程，作业系统比较小搬运较方便，操作人员比较少。
4）同灌浆冲砂工艺相比，凝膠防灭火成本较低，碳酸钙1400元Pt左右，硅酸钠在1000元Pt左右。
4、应用现状分析
开采实践表明自然发火危险程度不仅受煤炭自身自然倾向性的影响，还受到煤层地质赋存条件、开采技术条件等外部因素的影响。目前我国矿井采空区采用的防灭火技术最主要采用注氮和灌浆灭火技术。在采空区注氮可以降低空气中的氧气含量，缩小氧化带的范围，使采空区浮煤耗氧速度降低，氧化产生热量减少，从而达到预防和治理采空区自然发火的目的。预防性灌浆最初使用的是黄泥，现在浆液的原料已经扩展到页岩、矸石、粉煤灰浆液等，不仅原料便宜，对保护农田和环境也起到了很好的效果。
参考文献
[1] 徐永圻，煤矿开采学，徐州：中国矿业大学出版社.
[2] 王恺德.降低矿井通风阻力与防止煤层自燃.