劉世承，李仲勛

（畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州畢節(jié)551700）

煤炭是我國的主要能源類型，但在開采的過程中很容易產(chǎn)生自燃的情況。行業(yè)內(nèi)工作人員需要盡可能地針對現(xiàn)狀尋找相應(yīng)的超前協(xié)同防控措施，并在落實過程中更注意相關(guān)要點。主要原因在于，煤礦自燃必然產(chǎn)生能源損耗，此種損失完全可以避免，而且我國的防滅火技術(shù)還需要進一步完善，當前難以在礦井自燃的情況下精準確認火源。未來的礦井自燃火災(zāi)需要顛覆傳統(tǒng)的被動防治措施，而是要以超前協(xié)同防治為主，才能有效降低資源損耗。

1 礦井自燃火災(zāi)概述

礦井火災(zāi)的產(chǎn)生過程十分復(fù)雜，在發(fā)生的過程中不僅有物理變化的特點，還有化學(xué)變化。我國是煤礦火災(zāi)現(xiàn)象較為嚴重，且事故發(fā)生率最高的國家，必然要在后續(xù)的工作中提高重視度，為礦井工作人員的生命安全負起責任。

2 礦井火災(zāi)類型

礦井火災(zāi)可以劃分為兩種，即內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)，主要劃分依據(jù)是起火原因[1]。內(nèi)因火災(zāi)一般是由于礦井內(nèi)的空氣稀薄且不流通，即便空氣流通性強，也有可能由于其中的氧氣成分不高產(chǎn)生自燃的現(xiàn)象。內(nèi)因火災(zāi)的產(chǎn)生則主要是由于礦井所在的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，且掘進工作區(qū)域封閉性不好。若礦井下產(chǎn)生自燃火災(zāi)，地面的監(jiān)測人員很難在第一時間發(fā)現(xiàn)地下情況的變化，在發(fā)生的初期只能依靠礦井內(nèi)空氣溫度的上升情況判定，一旦內(nèi)部的火災(zāi)發(fā)展到明火燃燒的階段，由于燃燒的加劇，礦井內(nèi)會產(chǎn)生大量的煙氣，此時地上人員才能明顯感知到井內(nèi)情況不對。由此可見，井內(nèi)火災(zāi)雖然發(fā)展較慢，但實際上一旦起火撲滅難度很高，且在礦井內(nèi)部燃燒過程中帶來的高溫、有毒氣體等對井下工作人員的生命安全會造成嚴重威脅，一旦礦井自燃基本上必然會造成人員傷亡，這也說明了礦井自燃火災(zāi)超前協(xié)同防控工作的展開迫在眉睫。

外因火災(zāi)通常情況下指的是外來熱源引發(fā)的火災(zāi)，如瓦斯爆炸、設(shè)備老化以及機械摩擦產(chǎn)生火花等，礦井的外因火災(zāi)常由于處理不當二次起火[2]。與內(nèi)因火災(zāi)不同，外因火災(zāi)的起火速度極快，且事發(fā)突然，因此造成的損失與內(nèi)因火災(zāi)相比更加嚴重。經(jīng)統(tǒng)計世界范圍內(nèi)的煤礦火災(zāi)事件中，傷亡人數(shù)過百計的大多是外因火災(zāi)。

3 礦井自燃火災(zāi)的特點及危害

根據(jù)上文內(nèi)容可以基本分析出，礦井自燃火災(zāi)具有較強破壞性，不僅如此，還有繼發(fā)性和災(zāi)難性。其中破壞性主要體現(xiàn)在礦井火災(zāi)發(fā)生時，火焰和高溫硫煙在礦井巷道中流動破壞設(shè)備和支護結(jié)構(gòu)，會隨著火災(zāi)發(fā)展造成嚴重的資源浪費。繼發(fā)性則是指在礦井自燃火災(zāi)產(chǎn)生時，不但會在火源地燃燒，而且會蔓延到所有高溫硫煙經(jīng)過的區(qū)域，一旦在這個過程中，火焰接觸到流動空氣，很有可能產(chǎn)生二次起火。礦井自燃火災(zāi)的災(zāi)難性是顯而易見的，燃燒產(chǎn)生的有毒煙氣和粉塵都對人體有較大程度威脅，一旦開始燃燒，有毒氣體就會逐漸蔓延到礦井下的每個巷道當中，若不及時救援，井下工作人員的生命安全根本得不到保障。

4 礦井自燃火災(zāi)基本要素

眾所周知，熱源、可燃物和氧氣被稱為“礦井火災(zāi)三要素”[3]。簡單講就是礦井自燃火災(zāi)的產(chǎn)生，三者需要同時滿足，且會在發(fā)展過程中相互配合，一旦達到符合自燃條件的程度，就會產(chǎn)生火災(zāi)。反之，一旦三者中的一點得到控制，礦井自燃火災(zāi)就不可能發(fā)生，因此未來的超前協(xié)同防控工作必然要從上述三點入手。

（1）熱源。礦井自燃火災(zāi)的熱源來源十分廣泛，常見的有瓦斯爆炸、設(shè)備運轉(zhuǎn)故障、井下工人操作不當、爆破和焊接等，簡單講就是井下產(chǎn)生明火是導(dǎo)致自燃火災(zāi)的主要原因。

（2）可燃物。礦井內(nèi)的煤礦資源本身就是可燃物[4]。煤礦燃燒過程中產(chǎn)生的煙塵、礦井中無處不在的瓦斯氣體，都是能夠引發(fā)礦井自燃火災(zāi)的可燃物。

（3）氧氣。氧氣是燃燒的必須要素，可燃物只有在持續(xù)的氧氣供給環(huán)境中才能維持燃燒。

5 礦井自燃火災(zāi)超前協(xié)同防控措施

（1）自身防控。針對該特點，礦井在設(shè)計和建設(shè)的過程中，可以有意識地采取合理手段控制自燃條件的形成，賦予礦井本身一定程度的防滅火能力。采取無煤柱開采、設(shè)計易于隔絕的采礦區(qū)都能使煤礦減少與氧氣的接觸，降低礦井自燃火災(zāi)發(fā)生的可能性。

（2）灌漿防控。此種防控技術(shù)指的是將粘土、頁巖碎屑等材料按照一定比例與水混合攪拌成漿液，在礦井開采過程中噴灑在采空區(qū)當中，就能夠起到良好的防火效果?；蛘哂么朔N漿液填充井下的煤巖縫隙和表面孔洞，也能達到阻隔氧氣的效果，同時漿液中的水分能夠增加煤礦表面濕度，降低其自燃的可能性。

（3）阻化劑。阻化劑防滅火也是當下礦井工作常見的技術(shù)，指的是在煤的表面形成阻隔，延緩煤礦的氧化過程，也就能達到防護目的。

（4）惰性氣體。惰性氣體防滅火本質(zhì)上是降低礦井內(nèi)空氣中氧氣的濃度，將氧含量降低到能夠抑制瓦斯爆炸的濃度，即可達到防火的目的。且惰性氣體能夠快速充滿采空區(qū)，若礦井已經(jīng)產(chǎn)生自燃火災(zāi)，在內(nèi)部輸入惰性氣體能夠有效控制火情，最終達到熄滅的效果。

（5）一般措施。礦井自燃火災(zāi)除了超前預(yù)防外，也要配合使用一般的防護措施，能夠得到的防護效果也是十分理想的。如：在礦井中使用不可燃的支護材料、每隔一段距離設(shè)置一扇防火門，以及完善消防給水設(shè)施等。

6 礦井自燃火災(zāi)超前協(xié)同防控要點

6.1 超前采礦工程控氧化

礦井自燃火災(zāi)的超前采礦工程控氧化工作可以從三個方面入手分析。首先是礦區(qū)尺度，根據(jù)礦區(qū)煤層的自燃傾向性、發(fā)火期和間距層等細節(jié)，可以將礦井劃分為3個危險等級，具體的礦井自燃火災(zāi)等級的劃分標準如圖1所示。

圖1 礦井自燃火災(zāi)等級劃分標準

其次是礦井尺度。如：某礦井工作人員根據(jù)礦井尺度得出，該煤礦區(qū)在采掘后期應(yīng)采取對角式的分區(qū)和通風(fēng)方式展開工作，且同盤區(qū)的工作面也要注意按照煤層實際走向布置。在設(shè)置推進長度時，該工作人員要求盡可能將長度保持一致，且回采工作也要求工人按順序開采，避免間隔開采提升后續(xù)工作難度。

最后是工作面尺度。在工作面尺度下，工作人員可以分析工作面的采高、長度和影響因素等細節(jié)。具體的工作面長度計算模型如下：

以某礦井的自燃火災(zāi)預(yù)防工作為例，該礦井工作人員從預(yù)防自燃的角度分析，得出了頂煤留設(shè)厚度應(yīng)在30cm 以下的結(jié)論，首層煤開采過程中，按照設(shè)計方案，煤柱應(yīng)預(yù)留16m左右的距離，而下層煤柱的距離應(yīng)預(yù)留18～21m左右。

6.2 超前綜合預(yù)防自燃

礦井自燃火災(zāi)超前綜合預(yù)防控制技術(shù)的具體應(yīng)用以某礦井為例，該礦井屬于典型的礦井煤層煤樣，開采之前工作人員進行了實驗，發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)的自燃火災(zāi)風(fēng)險類型為Ⅱ類。根據(jù)該實驗結(jié)果工作人員選擇使用自燃火災(zāi)超前預(yù)防技術(shù)展開后續(xù)的控制工作，為保障工作效果，工作人員提前設(shè)計了下工作面受到自燃火災(zāi)威脅程度的評估方式，系統(tǒng)地分析了上覆巖層破壞程度和采動裂隙分布規(guī)律，最終推導(dǎo)出了下工作面不受自燃火災(zāi)影響的最小相對靜壓計算方式：

在該公式的幫助下，工作人員能準確計算出超前協(xié)同防控工作落實需要的具體數(shù)據(jù)。

7 結(jié)束語

綜上所述，雖然以往在礦井自燃的處理方式是快速滅火，但隨著煤礦采挖的深入，火災(zāi)也越來越難以控制。針對此種現(xiàn)象，工作人員應(yīng)變被動為主動，即利用超前采礦工程空氧化和綜合防治的方式控制自燃，盡可能減少礦井自燃火災(zāi)的產(chǎn)生次數(shù)。