煤炭自然發(fā)火是煤礦開采面臨的主要災(zāi)害之一，據(jù)統(tǒng)計，超過50%的國有重點礦井有煤層自然發(fā)火傾向。而采空區(qū)又是礦井下較易發(fā)生煤自燃的區(qū)域，因為采空區(qū)屬于冒落空間，其內(nèi)裂隙發(fā)育并且留有遺煤，氧氣進(jìn)入到采空區(qū)使煤發(fā)生氧化、放出熱量，但熱量無法及時被漏風(fēng)產(chǎn)生的對流換熱和表面導(dǎo)熱作用帶走，造成溫度不斷升高導(dǎo)致火災(zāi)。

根據(jù)煤氧化動力學(xué)自燃機理和煤自燃條件：破碎遺煤、氧氣、蓄熱條件、時間，分析可知，防治煤層自燃主要從降低煤氧接觸濃度、降低煤層溫度抑制煤氧過程、使用阻化劑阻止煤氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和消除可燃遺煤等方面進(jìn)行。

常用的采空區(qū)火區(qū)治理技術(shù)有以下幾個：

（1）注水、注漿降溫。水是最經(jīng)濟(jì)、來源最廣泛的滅火材料。水的熱容很大，1L水轉(zhuǎn)化成蒸汽可以吸收2256.7kJ的熱量，同時生成1.7m3水蒸汽。注水有兩個作用，一是水遇到高溫的燃燒物體后很快汽化，形成大量的水蒸氣，將燃燒煤體包裹起來，使媒體與空氣隔絕室熄，達(dá)到滅火目的；二是水可吸收大量的熱量，使燃燒物體快速降溫，達(dá)到滅火目的。灌漿防滅火技術(shù)在我國應(yīng)用得較為普遍，也取得了良好的效果，成為治理井下內(nèi)因火災(zāi)的主要措施之一。泥漿能夠包裹煤體，其所含水分能增加煤體濕潤性，起到減緩氧化速度的作用；漿流能充填煤體縫隙，起到隔絕漏風(fēng)阻止氧化作用，對地下煤火治有積極的作用。

（2）惰氣防滅火技術(shù)。惰氣防滅火技術(shù)是向火區(qū)注入惰性氣體，惰氣目前發(fā)展起來的主要以氮氣和二氧化碳為主，也可使用其他惰性氣體來降低火區(qū)的氧濃度，達(dá)到防滅火的目的。在使用惰氣防滅火時，惰氣可充滿整個封閉空間，既能撲滅大的明火火災(zāi)，又能抑制并撲滅隱蔽火源。近年來一些煤礦將液態(tài)氮氣和液態(tài)二氧化碳用于煤炭自燃火區(qū)的治理，取得了較好的防滅火效果。液態(tài)氮氣或者液態(tài)二氧化碳通過特殊的設(shè)備灌注到火區(qū)后能夠迅速地汽化膨脹，將火區(qū)內(nèi)的氧氣置換，達(dá)到窒息惰化的目的。同時液態(tài)惰氣的氣化過程吸收大量熱量，能夠?qū)Ω邷孛后w進(jìn)行快速降溫，破壞蓄熱條件，達(dá)到滅火的目的。

（3）阻化劑防滅火技術(shù)。阻化劑是抑制煤氧結(jié)合，阻止煤氧化的化學(xué)藥劑。常用阻化劑是CaCl2、MgCl2等一些吸水性很強的鹽類，當(dāng)它們的水溶液附著在易被氧化的煤表面，在其表面形成一層含水液膜，惰化煤體表面活性結(jié)構(gòu)，阻止了煤和氧的接觸，起到了阻止煤復(fù)合的作用。同時，阻化劑吸水能使煤體長期處于潮濕狀態(tài)，由于水的吸熱降溫作用，使煤體在低溫氧化時溫度不能升高，從而抑制了煤的自熱和自燃。

徐州吉安研發(fā)的普瑞特礦用防滅火專用液（JTF-I）集凝膠、黃泥灌漿、三相泡沫、氮氣和阻化劑的防滅火優(yōu)點于一體，特別是繼承了泡沫的擴(kuò)散性能和凝膠良好的固水特性。一方面，水漿生成泡沫之后，緩慢形成凝膠，能把大量的水固結(jié)在凝膠體內(nèi)，避免了漿液中大量水流失或者潰漿的缺點，大幅度提高了漿水在采空區(qū)里的滯留率；另一方面，形成的凝膠能以泡沫為載體對采空區(qū)的高、中、低位火源或浮煤大范圍全方位的覆蓋，且能固結(jié)90%以上水分并形成凝膠層，防火時能持久保持煤體濕潤并隔絕氧氣，滅火時能長久地吸熱降溫，防止火區(qū)復(fù)燃。

參考文獻(xiàn)：

[1]張云祥.露天礦采空區(qū)火區(qū)發(fā)展規(guī)律及治理技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué),2016.