張迎新 ，楊 康 ，李日軍 ，王佳偉 ，唐 露

（1.黑龍江科技大學(xué) 安全工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000；2.西安科技大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710000）

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主體地位，礦井火災(zāi)的發(fā)生將會直接凍結(jié)和燒毀井下部分豐富的煤炭資源，井下開采煤炭的設(shè)備和財產(chǎn)也將會被封閉在火區(qū)，導(dǎo)致煤炭開采工作終止，井下大范圍火災(zāi)蔓延產(chǎn)生的煙氣會直接危害井下作業(yè)職工的生命安全。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有的重點煤礦中存在自燃傾向?qū)е掳l(fā)生火災(zāi)危險的礦井約占 51.3%，由于井下煤體自燃引起的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的90%以上[1]。針對礦井火災(zāi)造成的多方面影響與危害性，研究防滅火材料成為解決礦區(qū)火災(zāi)最有效的技術(shù)手段。目前從總體上來看，治理煤炭自燃的防滅火材料主要包括注漿、噴灑阻化劑、注惰性氣體、注三相泡沫和凝膠等材料[2-3]。這些材料注入發(fā)火區(qū)起到了降溫、隔氧、阻燃的作用，并且應(yīng)用在不同礦井發(fā)生的不同程度的火災(zāi)防治上均取得良好的效果[4-5]。針對煤自燃火災(zāi)發(fā)生的機理，基于國內(nèi)外的相關(guān)文獻，對當(dāng)前常用的幾種防滅火材料的滅火機理進行了闡述，并對目前我國防滅火材料的研究現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)全面的概括。同時對未來防滅火材料的發(fā)展進行了展望。

1 礦井煤自燃火災(zāi)的誘因

煤炭自燃要經(jīng)歷一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，煤自然氧化的鏈式循環(huán)反應(yīng)模型如圖1。

圖1 煤自然氧化的鏈式循環(huán)反應(yīng)模型Fig.1 Chain cycle reaction model of coal natural oxidation

首先氧分子貼附在煤體表面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)并放出熱量，產(chǎn)生的熱量會將持續(xù)升高煤體表面溫度，煤體溫度的不斷升高促使煤體表面貼附的煤分子與空氣中的氧分子表面活性官能團發(fā)生深度氧化反應(yīng)，生成小分子氣體，并釋放大量反應(yīng)熱，這些熱量在煤體內(nèi)部積聚起來，最終導(dǎo)致了煤炭的自燃。煤體自燃的影響因素主要包括煤自身的孔隙度、煤巖組合、煤化程度、水分以及硫含量等，這些要素互相作用產(chǎn)生的結(jié)果是成為誘發(fā)煤炭自燃的主要原因[6]。同時水分也嚴重影響著煤的自燃。煤炭中的水分對煤自燃過程有2 方面截然不同的影響：一方面，在煤炭自燃準備階段（蓄熱期）中，水分會發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象而散失，因此，一部分熱量就會因為蒸發(fā)吸熱的作用而被水蒸氣帶走，這一過程降低了煤體自身的溫度；另一方面，空氣中的水分也會進入煤體。產(chǎn)生的吸收熱會促使煤的溫度升高。煤自燃的傾向性也就越來越高。煤炭自燃經(jīng)常發(fā)生在礦工難以進入的采空區(qū)或煤柱內(nèi)，火源十分隱蔽，要想準確找出火源并非易事[7-8]。2017—2021 年我國煤礦重大火災(zāi)事故統(tǒng)計見表1，煤自燃引起的火災(zāi)是礦井火災(zāi)研究的重點。

表1 2017—2021 年我國煤礦重大火災(zāi)事故統(tǒng)計Table 1 Statistics of major coal mine fire accidents in China from 2017 to 2021

2 傳統(tǒng)防滅火材料與滅火機理

2.1 注漿防滅火

灌漿技術(shù)是治理我國礦井火災(zāi)常用的一種技術(shù)手段之一。制備漿體的材料是不燃性的黏土、粉煤灰、砂石等原料，將這些原料細粒化后并與水按一定比例制成懸浮液，再利用靜壓或動壓注漿裝置通過灌漿管路將漿體輸送到礦井防火區(qū)。漿體防滅火阻燃機理如圖2。

圖2 漿體防滅火阻燃機理Fig.2 Mechanism of slurry fire retardant

煤在氧化升溫過程中，煤體表面的各種活性基團會吸附氧氣，產(chǎn)生新的自由基并放出熱量。據(jù)自由基鏈式反應(yīng)理論。更多的自由基連續(xù)不斷的進行反應(yīng)，導(dǎo)致熱量團聚引起煤體自燃。注漿主要對煤體有隔熱降溫的作用。漿體包裹煤體，直接隔絕了煤體與氧氣接觸，防止煤體發(fā)生氧化反應(yīng)。趙建會等[9]研究了粉煤灰漿液的自懸浮性能，并且研究了向漿液加入復(fù)合膠體添加劑后的漿液懸浮性，最后分析了管路中的固液兩相流動特性；ZHENG 等[10]基于兩相滲流理論，建立了考慮滲流效應(yīng)的多孔介質(zhì)中灌漿滲透數(shù)值模型，研究了灌漿運動規(guī)律。獲得了灌漿過程中的壓力分布、滲透性的時空分布和穿透距離。灌漿技術(shù)因制漿體的所需原材料成本低，制備過程簡單且材料來源廣，得到了廣泛應(yīng)用。

2.2 阻化劑防滅火

阻化劑是一種噴灑于采空區(qū)、煤柱裂隙內(nèi)等對煤炭的氧化有著抑制和延緩作用的化學(xué)藥劑。復(fù)合阻化劑對煤氧化過程的阻化機理如圖3。

圖3 復(fù)合阻化劑對煤氧化過程的阻化機理Fig.3 Inhibition mechanism of compound inhibitor on coal oxidation process

圖4 三相泡沫產(chǎn)生流程圖Fig.4 Flow chart of three-phase foam generation

在煤氧化升溫過程中，復(fù)合阻化劑中的化學(xué)組分熱分解產(chǎn)生惰氣附于煤體表面，減少煤分子間的氧氣量，抑制煤繼續(xù)氧化。達到物理阻化作用；同時阻化劑熱分解產(chǎn)生的水分貼附到煤分子表面，起到吸熱降溫作用；當(dāng)煤體溫度較高時，有機化學(xué)組分側(cè)鏈斷裂產(chǎn)生羥基，羥基會捕捉煤氧化階段產(chǎn)生的含氧自由基生成比較穩(wěn)定的醚鍵，中斷了氧化反應(yīng)，起到了化學(xué)抑制煤自燃的的作用。李金亮等[11]通過2 組對比實驗研究了阻化前后煤樣自燃特性的變化，并且微觀上分析阻化前后煤樣主要活性基團的變化規(guī)律；姜峰等[12]根據(jù)2 種物質(zhì)不同階段的阻化特性，開展了復(fù)合阻化劑的實驗研究，驗證了復(fù)合阻化劑在抑制煤自燃過程中起著高效阻化的效果。因阻化技術(shù)工藝成熟、簡單、防火效果好。所以利用阻化劑治理礦區(qū)火災(zāi)是國內(nèi)外正在應(yīng)用的一種有效措施。

2.3 注惰氣防滅火

我國在20 世紀80 年代開始對氮氣惰化防滅火技術(shù)展開了研究和試驗，通過管路輸送技術(shù)成功將生產(chǎn)的氮氣輸送到綜采工作面，防止了遺煤發(fā)生自燃[13]。對防滅火區(qū)域注入大量的惰性氣體后，被注入惰氣區(qū)域內(nèi)所含的氧氣體積分數(shù)會相對降低，注入后的氮氣稀釋了區(qū)域氧氣體積分數(shù)并且部分氮氣代替氧氣進入到煤體裂隙表面，降低了氧氣在煤體表面的吸附量，而且氮氣相對溫度較低，注入的氮氣流經(jīng)煤體會帶走煤氧化產(chǎn)生的部分熱量，從而將煤因氧化產(chǎn)生的熱量釋放出來。對采空區(qū)長期持續(xù)注入氮氣還可以使采空區(qū)內(nèi)形成正壓，使得漏風(fēng)量減少，長期處于缺氧環(huán)境中的遺煤更不容易發(fā)生氧化。 LIU 等[14]研究提出了一種新型氮氣抑制劑細水霧（NIWM）技術(shù)來解決煤礦采空區(qū)的防火滅火問題；ZHOU 等[15]針對液氮灌注存在的效率低、管線堵塞等問題，提出了一種液氮即時灌注滅火應(yīng)用；邵昊等[16]利用數(shù)值模擬的方法,研究了惰性氣體二氧化碳在采空區(qū)中的流動規(guī)律及特點；宋宜猛[17]根據(jù)二氧化碳的理化性質(zhì)和滅火機理。推導(dǎo)出液態(tài)二氧化碳注入量的計算公式并分析討論了液態(tài)二氧化碳的注入工藝和注入位置等參數(shù)。二氧化碳密度大于空氣，二氧化碳注入火區(qū)后會使氧氣體積分數(shù)下降從而形成惰化帶；煤體對二氧化碳的吸附性強于氧氣，大量的二氧化碳注入火區(qū)會對煤體形成包裹，阻止其繼續(xù)燃燒。綜上所述，注惰氣防滅火的實質(zhì)就是控制防火區(qū)域的氧氣含量來抑制燃燒，從而達到滅火的目的。

2.4 膠體防滅火

凝膠是介于固液兩相之間的一種特殊狀態(tài)的物質(zhì)，它既有固態(tài)物質(zhì)所具有的特性，同時還存在部分液體的特點。凝膠主要分為3 大類，分別是：高分子凝膠、無機凝膠、復(fù)合膠體，廣泛應(yīng)用于煤礦火災(zāi)的防治。鄧軍等[18]對選取了多種不同膠體防滅火材料，并對用膠體處理后的煤樣氧化性進行程序升溫試驗，在同等的試驗條件下通過測定煤樣的各個自然參數(shù)分析判定所選取膠體材料的阻化性能；HUANG 等[19]研究了以硅酸鈉為基料，碳酸氫鈉為助凝劑復(fù)合膠體配方，并對新材料進行了現(xiàn)場試驗；CHEN 等[20]研究了一種完全綠色和可再生的交聯(lián)凝膠，提出了其滅火機理和凝膠形成機理；劉亞榮[21]提出了一種新型防滅火復(fù)合膠體，通過實驗驗證了其阻化性、保水性、吸熱性的特性，證明了該復(fù)合膠體在治理礦井火災(zāi)具有一定的優(yōu)越性。凝膠防滅火實際是利用膠體的流動性和黏附性，通過壓注裝置將膠體輸送到發(fā)火區(qū)，對發(fā)火區(qū)的煤體進行覆蓋和充填，被充填后的煤層裂隙形成膠體層。這層膠體阻止了煤體繼續(xù)氧化放熱；膠體中的水分在浸濕煤體表面時汽化吸收掉因煤氧化而放出的熱量，降低了煤體的表面溫度。從而達到了治理礦井火災(zāi)的效果。凝膠防滅火技術(shù)因無毒無害，原材料來源廣泛，工藝設(shè)備簡單，耐高溫并且堵漏性能好，廣泛應(yīng)用于礦井發(fā)火區(qū)的治理。利用膠體滅火的典型案例見表2。

表2 膠體防滅火應(yīng)用典型案例Table 2 Typical application cases of colloid fire prevention

2.5 三相泡沫防滅火

三相泡沫是由固相（粉煤灰）、液相（水）、氣相（N2，CO2等難溶于水的惰性氣體）3 種成分的物質(zhì)通過三相泡沫物理發(fā)泡裝置所形成。經(jīng)物理發(fā)泡形成的三相泡沫可對高出和低處的浮煤進行有效覆蓋，有效解決了注漿技術(shù)因重力勢能無法向高出進行灌注的缺點。注入后的三相泡沫中的固相不燃物對煤體起到包裹、隔絕氧氣、封堵煤體裂隙和采空區(qū)漏風(fēng)通道的作用；三相泡沫的液相水可以提高煤體表面的濕潤性能，使煤體可以吸收更多的水，同時含有發(fā)泡劑的水再煤體表面形成1 層水膜，阻斷了煤與氧氣的反應(yīng)；三相泡沫中的氮氣能有效地固封于泡沫之中，隨泡沫下落到火區(qū)底部，隨即泡沫破滅釋放出氮氣，充分發(fā)揮了氮氣的惰化、抑爆作用。上述內(nèi)容表明三相泡沫具有降溫、阻化、惰化、抑爆等綜合性防滅火性能。

2004 年中國礦業(yè)大學(xué)王德明教授首次提出了一種防治煤炭自燃的新技術(shù)—三相泡沫[22]，此后越來越多的科研人員投入到了三相泡沫和泡沫凝膠防火材料當(dāng)中來；王增林等[23]研究粉煤灰三相泡沫的穩(wěn)定機制并且研制高性能三相泡沫體系；左希希等[24]對5 種試劑通過正交試驗進行三相泡沫發(fā)泡劑的復(fù)配優(yōu)化；朱紅青等[25]基于響應(yīng)曲面法優(yōu)化了三相泡沫防滅火材料的基礎(chǔ)配方，優(yōu)化后的三相泡沫性能分別提高了 9.6%與8.7%；呂科宗等[26]自主設(shè)計實驗并且搭建實驗平臺，研究了三相泡沫流動性及滅火性能之間的關(guān)系。早期的泡沫材料為兩相泡沫，是由惰氣與水組成，將惰氣與水混合再添加發(fā)泡劑，通過物理發(fā)泡的形式制作泡沫，因其發(fā)泡倍數(shù)低，穩(wěn)定性較差，所以沒能在礦井火災(zāi)防治領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。之后陸續(xù)有學(xué)者研制出三相泡沫、凝膠泡沫、無機固化泡沫等防滅火材料。三相泡沫產(chǎn)生流程圖如4。

3 傳統(tǒng)防滅火材料的缺陷及改善方法

煤是一種包含多種有機物以及無機物的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的物質(zhì)，同時煤自燃也是1 個階段性性的過程，引起煤體自燃的內(nèi)部原因也有許多種，傳統(tǒng)的防滅火材料的滅火性能單一，在一定程度上不能完全解決防火區(qū)域煤炭自燃的問題，灌漿技術(shù)因制漿的所需原材料成本低，制備過程簡單且材料來源廣，得到了廣泛應(yīng)用但是制作的漿液保水性差；因重力勢能無法向高處灌輸；灌注漿體時因混合漿體內(nèi)的細沙容易出現(xiàn)沉降引起輸送管路出現(xiàn)堵塞的風(fēng)險[27]。面對注漿防滅火遇到的以上問題可以研究制備出一種保水性強的稠化劑，這種稠化劑可以保持沙子長時間懸浮在液體中不發(fā)生沉降。改進漿體壓注裝置解決因重力勢能引起的漿體跨高度輸送問題。

阻化劑防滅火有3 種滅火工藝：①向采空區(qū)遺煤噴灑阻化劑溶液防治煤自燃；②往已經(jīng)開始氧化蓄熱的煤壁內(nèi)打孔注入阻化液；③汽霧阻化劑。這些阻化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在我國礦井取得了良好的防火效果。但大多阻化劑均是具有腐蝕效果的化學(xué)藥劑，會對井下的設(shè)備造成損壞，阻化劑揮發(fā)后產(chǎn)生的有害氣體甚至?xí)鹿ぷ魅藛T造成傷害，注入后的阻化劑會在煤表面覆蓋1 層液膜，液膜易蒸發(fā)，阻化時間短，不適用于撲滅大面積的火災(zāi)。研制復(fù)配阻化劑可以很好地解決以上問題。通過物理阻化劑和化學(xué)阻化劑的復(fù)配，可以提高阻化劑的阻化效果。QIN等[28]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚丙烯酸高吸水脂和 VC 復(fù)配時，達到了高效隔絕氧氣和減少煤體表面活性基數(shù)量的效果。

注惰氣的本質(zhì)是將可燃物與氧氣隔絕從而達到延緩遺煤氧化的一種防滅火技術(shù)。惰性氣體具有流動性強、容易擴散、快速有效的滅火特點，但是惰氣注入后由于氣體擴散性強，不易滯留在防治區(qū)；有密閉不嚴的通道時，惰氣可隨著漏風(fēng)通道泄漏到采煤工作面或鄰近采空區(qū)，并且較高濃度的氮氣還會對人體有窒息作用。研發(fā)先進工藝的注氣系統(tǒng)和操作系統(tǒng)成為解決惰氣防滅火的關(guān)鍵問題。TANG 等[29]提出了一種密閉采空區(qū)注氮滅火的新方法—置換注氮；MUCHO 等[30]利用GAG 3A 噴氣發(fā)動機系統(tǒng)應(yīng)用于撲滅大型失控火災(zāi)從而整個礦井處于惰性狀態(tài)。礦井在應(yīng)用惰氣防滅火技術(shù)時，應(yīng)因地制宜，合理的采用技術(shù)和管理措施。充分發(fā)揮其性能。

三相泡沫集固、液、氣三相材料的防滅火特點于一體，對采空區(qū)煤體自然發(fā)火，大型火區(qū)及綜采工作面高冒火區(qū)的治理和預(yù)防起到了顯著效果。但是三相泡沫穩(wěn)泡時間短導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，灌注至火區(qū)的泡沫液易流失且保水性不高，無法穩(wěn)定地覆蓋煤體，發(fā)泡倍率低，起不到持續(xù)性的滅火效果。朱紅青等[31]對三相泡沫發(fā)泡劑進行了復(fù)配優(yōu)化實驗，極大提高了泡沫的發(fā)泡體積；蔣新生等[32]通過向泡沫滅火劑中加入一定比例的復(fù)配超細粉體，將泡沫在高溫條件下的穩(wěn)定時長延長了10 倍以上。三相泡沫的發(fā)泡體積取決于發(fā)泡劑的選取，選用適當(dāng)?shù)膹?fù)配發(fā)泡劑可以顯著提高泡沫發(fā)泡體積。

凝膠防滅火技術(shù)因其成膠前的流體特性可以滲入到煤體的裂隙中以及成膠后的固相性質(zhì)封堵煤體空隙和采空區(qū)漏風(fēng)通道的特性，在對礦井發(fā)火區(qū)的防治起到了較好的效果，但是單一的凝膠材料具有成膠時間短，流動性能差的缺點，使其很難向高處堆積。制備凝膠需要大量的水資源，限制了我國西北缺水地區(qū)礦井的發(fā)火區(qū)治理。1 種特殊的凝膠—KCD 懸砂稠化劑克服了以上缺陷。王德明等[33]研制了一種環(huán)保經(jīng)濟型稠化劑，降低了砂漿對注漿管道的磨損，增強了其流動性。

4 新型滅火材料與滅火機理

4.1 凝膠泡沫防滅火材料

凝膠泡沫是一種具有泡沫滅火材料和凝膠滅火材料的滅火優(yōu)點于一身的復(fù)合型滅火材料。主要由發(fā)泡劑、膠凝劑、穩(wěn)泡劑、交聯(lián)劑組成[34]。泡沫膠體微觀結(jié)構(gòu)如圖5。將發(fā)泡劑發(fā)泡后產(chǎn)生的泡沫內(nèi)的氣體均勻分散在凝膠體系中，膠凝劑和交聯(lián)劑賦存在泡沫表面會發(fā)生反應(yīng)，形成一種具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且含氣體的泡沫凝膠體。使水既具有發(fā)泡性，又具有保水性。張新花等[34]采用了Waring－Blender 法篩選出了用量少、發(fā)泡倍數(shù)高的發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑并兩兩復(fù)配，研制出發(fā)泡倍數(shù)高的發(fā)泡劑和穩(wěn)泡時間長的穩(wěn)泡劑；王建國等[35]通過三水平四因素正交試驗研制出了一種抗溫性好、失水率低的凝膠泡沫材料。凝膠泡沫技術(shù)彌補了凝膠無法在高位火區(qū)裂隙的擴散和泡沫穩(wěn)泡性差、失水率高的缺點，同時還可利用“微膠囊技術(shù)”實現(xiàn)水分經(jīng)發(fā)泡后的膠凝，對煤體進行持續(xù)的吸熱降溫。

圖5 泡沫膠體微觀結(jié)構(gòu)Fig.5 Microstructure of foam colloid

圖6 EG 凝膠阻燃機理圖Fig.6 Flame retardant mechanism of EG gel

4.2 可膨脹石墨防滅火材料

近幾年出現(xiàn)了一些新型防滅火材料，可膨脹石墨（EG）因其阻燃效率高，制作成本較低，受到越來越多的關(guān)注[36]。EG 是由天然石墨鱗片經(jīng)化學(xué)處理后得到，受到高溫時會快速膨脹分解，形成一種多孔隙、結(jié)構(gòu)疏松、可吸收熱量的“蠕蟲”狀碳層[37]。EG 作為一種新型的碳材料,具有防火阻燃的優(yōu)異特性，EG 凝膠阻燃機理如6。

當(dāng)EG 凝膠注入采空區(qū)，凝膠順著巖體裂隙流至高溫火源區(qū)域受熱迅速膨脹。石墨疏松多孔，吸收大量的熱量；膨脹后的石墨堵住了巖體間的裂隙，隔絕了氧氣；膨脹瞬間可釋放出惰性氣體，達到稀釋氧氣體積分數(shù)的效果?；谄鋬?yōu)異的防滅火特性，部分研究學(xué)者將其應(yīng)用到礦井防滅火領(lǐng)域，得到了良好的實驗效果。張迎新等[38]采用逐步插層法制備了高倍膨脹石墨，膨脹體積可達406 mL/g,后期實驗又利用化學(xué)氧化直接插層的工藝對實驗進行了優(yōu)化，使可膨脹石墨的膨脹體積達到590 mL/g；ZHANG 等[39]制備了一種新型滅火材料—EG 凝膠?？膳蛎浭哂形鼰?、隔熱、填充火區(qū)的優(yōu)良功能，有望成為未來治理礦井火災(zāi)的極佳滅火材料。

4.3 液態(tài)二氧化碳防滅火材料

CO2因其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在常溫常壓下不易于和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此被作為一種窒息性氣體。井下移動直注式液態(tài)二氧化碳注入工藝如圖7。

圖7 液態(tài)二氧化碳注入示意圖Fig.7 Schematic diagram of liquid carbon dioxide injection

當(dāng)CO2被注入工作面采空區(qū)時，CO2會將采空區(qū)內(nèi)的氧氣驅(qū)離從而降低采空區(qū)氧氣的體積分數(shù)，當(dāng)氧氣體積分數(shù)低于一定值時，采空區(qū)遺落的碎煤氧化速度將因氧氣體積分數(shù)低而延緩。隨著CO2的不斷注入，采空區(qū)空氣含氧量持續(xù)降低，遺煤氧化自燃現(xiàn)象將得到完全抑制。液態(tài)CO2不僅可以降低氧氣體積分數(shù)，還可以降低火區(qū)溫度。當(dāng)液態(tài)CO2從滅火器中噴放出來，產(chǎn)生巨大的壓力差，CO2迅速汽化由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，液體汽化吸收了大量的熱量，破壞燃燒的必要條件從而阻止了燃燒反應(yīng)繼續(xù)進行。液態(tài)CO2很容易吸附在煤巖表面，形成對煤體的包裹，極大程度阻斷了采空區(qū)煤氧復(fù)合作用，達到抑制采空區(qū)遺煤自燃的效果。張長山等[40]自主設(shè)計了液態(tài)二氧化碳罐裝儲運設(shè)備，將二氧化碳直接運輸?shù)矫旱V井下高溫區(qū)附近，采用直接灌注方式對高溫區(qū)進行快速降氧降溫作用；吳虎等[41]利用模擬軟件ASPEN HYSYS V8.4 管道二氧化碳的輸送過程進行模擬，得到最佳的輸送管道直徑和輸送流量；YU 等[42]基于自主設(shè)計實驗系統(tǒng)，研究了液態(tài)CO2注入碎煤過程觸發(fā)的特性影響相以及各個物理參數(shù)對二氧化碳冷卻效果的影響，實驗為預(yù)測液態(tài)CO2噴射對煤粉溫度的影響提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和機制；GE等[43]利用傳感器裝置以及分析軟件等對井下的氣體成分和分布進行了監(jiān)控，為定量注入二氧化碳滅火及稀釋有毒氣體提供了指導(dǎo)；YU 等[44]建立了一種模型來模擬液態(tài)二氧化碳在碎煤條件下的擴散和熱行為，提出一種數(shù)值方法，描述出二氧化碳各物理參數(shù)的狀態(tài)方程，并且通過試驗驗證了該模型的有效性；徐明亮[45]采用直接向采空區(qū)氧化帶注入液態(tài)二氧化碳的方式，明顯降低注入?yún)^(qū)域的溫度以及氧氣濃度，治理效果明顯。液態(tài)二氧化碳因其優(yōu)異的降溫性能和高效的滅火效果使得其逐步擴大應(yīng)用在礦井火災(zāi)治理中。

5 新型防滅火材料發(fā)展方向

煤自燃是一個非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程。目前各類防滅火材料主要采用的是堵漏、移熱降溫、控氧以及微觀阻化技術(shù)。移熱降溫因介質(zhì)保水性差難以得到持續(xù)性的效果，堵漏不嚴密依然會出現(xiàn)漏風(fēng)的現(xiàn)象，考慮到井下流動人員的影響，一切防滅火材料在使用過程中會產(chǎn)生有毒有害氣體，使人的活動范圍受限。所以研究新型綠色環(huán)保滅火材料對可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

6 結(jié) 語

礦井火災(zāi)嚴重影響我國煤炭行業(yè)的安全發(fā)展，研究防滅火材料可以加強煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著煤炭開采深度的增加，對采煤工藝、煤自燃防治、井下職工的生命安全有著更嚴峻的考驗。所以未來防滅火材料的發(fā)展應(yīng)是復(fù)合型的綠色防治兼顧材料，改進防滅火設(shè)備應(yīng)對難以覆蓋的火區(qū)也是研究防治礦區(qū)火災(zāi)的重中之重。并且對易自燃的遺煤區(qū)精準定位和監(jiān)測預(yù)警也應(yīng)繼續(xù)深入研究。