煤田火区灭火降温方法-徐州吉安矿业科技

在煤田火区的发展过程中，火源温度不断升高，不断地和周边的煤岩体发生热量交换，将高温区域不断向周边的立体空间拓展，根据煤氧复合氧化原理，逐渐完成了煤的低温氧化过程。煤火燃烧的超高温度使得煤层的顶底板岩性发生变化，再加上煤炭燃烧消耗造成的空洞区，在重力及地应力共同作用下造成塌陷和地表裂隙，在火风压和自然风压的共同作用之下，新鲜空气会通过裂隙源源不断地进入火区内部，加快煤火燃烧和火区范围拓展的速度。

煤田火区的灭火工程周期很长，一般为几个月甚至几年时间，合理地选择灭火降温材料，熄灭火区燃烧中心明火、降低火源温度，对控制煤田火区火势、减缓煤田火灾扩展的速度以及实现煤田火区的快速熄灭，具有非常重大的意义。

水力灭火降温是煤田火区治理中最常用的方法，水是自然界中比热容最大的物质，其比热容4.2×103J/kg·℃，即1千克的水升高或降低1℃时吸收或释放4200焦耳的热量，当水气化为水蒸气时，它的比热也达到了2.1×103J/kg℃。水来源广泛、成本低廉，同时注水降温系统操作简单可靠，是很好的火区灭火降温材料。

但是水力灭火降温也有着不可忽视的缺点：①灭火慢，根据火区规模和燃烧程度，通过注水将燃烧中心从高达一千摄氏度的高温降到100℃以下，需要持续不断的供水，注水施工时间占到了整个灭火工期的三分之一以上。②注入的水吸收热量变为水蒸气，在高温条件下会与煤炭发生反应产生的水煤气（H2、CO）遇明火会发生剧烈爆炸，造成更多的裂隙甚至会导致上覆岩层的塌陷。③对于缺乏水资源的大型火区，注水灭火降温就不能实施了。④由于火区煤层燃烧造成煤层的顶底板岩层破碎松散，注入的水将有很大一部分沿裂隙流向发火煤层的底部，造成注水灭火的效率低下。

徐州吉安研发的普瑞特矿用防灭火专用液（JTF-I）集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。一方面，水浆生成泡沫之后，缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在火区里的滞留率；另一方面，形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。

参考文献：

[1]李兵.煤田露头火区注液态CO2快速灭火技术数值模拟研究[D].辽宁工程技术大学,2016.