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摘 要：分析综采工作面在回采过程中，采空区浮煤长期处于自燃带内，防灭火工作难度很大，提出采用三项泡沫防灭火技术进行防灭火工作，介绍了利用三相泡沫灭火的成功经验。
关键词：三相泡沫 采空区 灭火
采空区发火将造成工作面封闭，影响生产和接续，往往会造成上千万综采设备被封闭在火区或被烧毁，甚至有可能引发瓦斯煤尘爆炸事故，所以采空区灭火工作极为重要。
1、三相泡沫灭火原理
1.1 隔绝空气，阻止煤的氧化
三相泡沫中含有的固态不燃物能长时间保持泡沫的稳定性，即使泡沫破碎，也能有一定粘度的固体颗粒均匀覆盖在浮煤上，隔绝空气，从而阻止煤的继续氧化。
1.2 增加煤体外在水分，吸收降温、抑制煤炭氧化
三相泡沫的浆水具有吸热作用，从而降低化学反应速度，减少反应产生热量，避免环境温度升高。浆水和煤接触增加煤的外在水分。水分是以气化方式析出，能消耗氧化产生的热量，阻碍氧化反应过程温度的升高，从而抑制煤的氧化作用。
1.3 惰化采空区
注入氮气后减少采空区，采空区氧气浓度降低，氮气浓度增加，火区因氧供给不足而熄灭。
2、三相泡沫防灭火的特点
发泡性能好，水浆成为泡沫，能有效避免浆液的流失，不影响工作面环境。
泡沫稳定时间长达8小时以上，包裹氮气性能好，能有效惰化充填位置。
使粉煤灰分布更均匀，能有效隔绝氧气，灭火彻底。可利用现有灌浆系统，成本低、设备轻、操作简单，实现快速灭火。
3、三相泡沫制作过程
其主要工艺流程：在制浆站中首先在制浆站中，用高压水枪冲洗山上的粉煤灰，形成适当浓度的泥浆，经过两道过滤网，靠泥浆重力自流至井下；通过定量螺杆泵将发泡剂注入到注浆管路中；浆液与发泡剂在混合器中充分搅拌混合后进入发泡器，在发泡器中接入氮气管路，气体与黄泥浆体相互作用产生出高倍数的三相泡沫。
三相泡沫发泡器主要采用射流喷射的原理，主要部件之一就是内置的文丘里管，文丘里管的流道截面形状是一个先收缩后扩张的圆形管，并在其出口处设有两个可旋转的叶轮，利用泥浆自身的能量冲击叶轮旋转，流体与叶轮间强烈撞击，产生湍流，并使泡沫均匀、细腻和稳定性好。
4、峻德煤矿三水平北11层三四区一段回撤期间灭火实例。
4.1采区概况
该工作面走向平均长530m、倾斜长162m、煤层倾角30°，煤厚1.6～5.2/3.4米；该块段抓顶板回采，采高3.0米，采用走向长壁综合机械化采煤法。
该面于2011年8月开始回采，回采过程中瓦检员于2012年2月1日在回风巷高位钻场抽放管内检测处CO微量，其取样化验为CO 7ppm，确定该工作面存在发火隐患。2012年1月末由于工作面遇断层，推进度缓慢，至2012年8月工作面停采回撤时，共推进65米，平均月推进9.3米。期间通过上隅角观测，采空区内气体中CO为0～24ppm。2012年9月5日，大班瓦检员从上隅角及回风巷绞车窝子高顶处检查CO含量急剧增加，其取样化验最大CO达742ppm，该面发火隐患升级。2012年9月10日，上隅角CO 925ppm，回风流CO 60ppm，9月12日，矿定该面撤人封闭。封闭后，从机道闭向工作面注氮，至10月12日，累计注氮气25万立方米，上隅角CO 1ppm，O2 3.36%，10月13日大班该面破闭恢复通风，通风后，其上隅角CO含量呈上升趋势，化验最大为CO 981ppm，回风流CO最大80ppm，采空区复燃，2012年11月4日，该面第二次撤人封闭。氮气灭火未达到理想效果。
4.2灭火方案确定及灭火经过
在第二次封闭前，通过观测，该撤架面采空区下部未发现CO，只在上隅角及回风巷绞车窝子高顶处检测到CO，并且在回风巷7#钻场上隅角附近的抽放孔内检测CO最大，说明该面火源出现在采空区上部。因此第二次封闭后，在回风巷7#高位钻场内向该面采空区上部施工钻孔，利用该钻孔向采空区注三相泡沫灭火。打钻时每加一根钻杆时都检查孔内有害气体变化情况，根据钻孔内CO浓度最大位置逐步判断火点范围，最后确定火点位置。在灭火过程中有害气体浓度最大为CO 5207ppm、C2H4 44ppm。
在灭火抢险过程中，共打钻孔13个，利用钻孔注三相泡沫，至11月26日，共注三相泡沫10000m3，有害气体迅速下降，上隅角CO 4ppm，O2 4.86%，C2H4为0。矿定于2012年11月27日对该面破闭恢复通风，至2012年12月24日，停采面设备全部安全顺利撤出，25日，通风区对该面进行永久封闭。
5、三相泡沫主要技术指标
（1）发泡倍数大于30倍；
（2）稳定时问高于8h；
（3）水灰比（质量比）为4：1；
（4）耗浆量10-20m3/h；
（5）发泡器进气口压力不小于0.3MPa；
（6）三相泡沫产生量大于300 m3/h；
（7）发泡剂使用的比例0.2%～0.5%。
6、注意事项
（1）黄泥浆的水土比例为4：1左右，制浆之前要用过滤筛对黄泥进行筛选，过滤筛的筛孔直径不能超过8～10mm。
（2）发泡器放置位置距离灌注地点在20～30m之间最佳。
（3）注相泡沫前应先检查整套管路系统是否连接好，包括注浆管道、搅拌器和发泡器装置、气体管路和注发泡剂装置。
（4）发泡剂定量添加泵使用前要预先向抽取发泡剂的1寸胶管里灌满水，然后再开泵。
（5）井下有人专门负责注三相泡沫，当开始注浆后，井上负责人应电话通知井下负责人员，井下负责人员要随时注意管路中的浆液。如果是以氮气为气相，那么在注浆前就可以打开氮气管路；如果是注压缩空气，当浆液快要到达发泡器时，打开气体阀门让空气进入管道，切记不能打开的过早。
（6）每次灌注之前都要从发泡器观察孔观察发泡效果，确保泥浆全部形成细密的泡沫。
（7）每次灌注时要求按照以上灌注时间进行连续不间断的灌注不能间断。
（8）井上浆液的配制、发泡剂及注发泡剂泵的维护应有专人负责；井下注三相泡沫、发泡器的维护应有专人负责。
（9）当下浆受堵时，井下和井上负责人员应该及时通知。
首先關掉注发泡剂泵的电源开关并停止注浆液和气体；然后检查管路和发泡器是否受堵；清理和维修完毕后，恢复正常工作。
（10）当停止注三相泡沫时，应立即关掉注发泡剂泵的电源开关，以免浪费发泡剂。
作者简介：
陈喜龙（1989-），男，黑龙江人，2012年毕业于黑龙江科技学院安全工程工程专业，本科学历，助理工程师。
关键词：三相泡沫 采空区 灭火
采空区发火将造成工作面封闭，影响生产和接续，往往会造成上千万综采设备被封闭在火区或被烧毁，甚至有可能引发瓦斯煤尘爆炸事故，所以采空区灭火工作极为重要。
1、三相泡沫灭火原理
1.1 隔绝空气，阻止煤的氧化
三相泡沫中含有的固态不燃物能长时间保持泡沫的稳定性，即使泡沫破碎，也能有一定粘度的固体颗粒均匀覆盖在浮煤上，隔绝空气，从而阻止煤的继续氧化。
1.2 增加煤体外在水分，吸收降温、抑制煤炭氧化
三相泡沫的浆水具有吸热作用，从而降低化学反应速度，减少反应产生热量，避免环境温度升高。浆水和煤接触增加煤的外在水分。水分是以气化方式析出，能消耗氧化产生的热量，阻碍氧化反应过程温度的升高，从而抑制煤的氧化作用。
1.3 惰化采空区
注入氮气后减少采空区，采空区氧气浓度降低，氮气浓度增加，火区因氧供给不足而熄灭。
2、三相泡沫防灭火的特点
发泡性能好，水浆成为泡沫，能有效避免浆液的流失，不影响工作面环境。
泡沫稳定时间长达8小时以上，包裹氮气性能好，能有效惰化充填位置。
使粉煤灰分布更均匀，能有效隔绝氧气，灭火彻底。可利用现有灌浆系统，成本低、设备轻、操作简单，实现快速灭火。
3、三相泡沫制作过程
其主要工艺流程：在制浆站中首先在制浆站中，用高压水枪冲洗山上的粉煤灰，形成适当浓度的泥浆，经过两道过滤网，靠泥浆重力自流至井下；通过定量螺杆泵将发泡剂注入到注浆管路中；浆液与发泡剂在混合器中充分搅拌混合后进入发泡器，在发泡器中接入氮气管路，气体与黄泥浆体相互作用产生出高倍数的三相泡沫。
三相泡沫发泡器主要采用射流喷射的原理，主要部件之一就是内置的文丘里管，文丘里管的流道截面形状是一个先收缩后扩张的圆形管，并在其出口处设有两个可旋转的叶轮，利用泥浆自身的能量冲击叶轮旋转，流体与叶轮间强烈撞击，产生湍流，并使泡沫均匀、细腻和稳定性好。
4、峻德煤矿三水平北11层三四区一段回撤期间灭火实例。
4.1采区概况
该工作面走向平均长530m、倾斜长162m、煤层倾角30°，煤厚1.6～5.2/3.4米；该块段抓顶板回采，采高3.0米，采用走向长壁综合机械化采煤法。
该面于2011年8月开始回采，回采过程中瓦检员于2012年2月1日在回风巷高位钻场抽放管内检测处CO微量，其取样化验为CO 7ppm，确定该工作面存在发火隐患。2012年1月末由于工作面遇断层，推进度缓慢，至2012年8月工作面停采回撤时，共推进65米，平均月推进9.3米。期间通过上隅角观测，采空区内气体中CO为0～24ppm。2012年9月5日，大班瓦检员从上隅角及回风巷绞车窝子高顶处检查CO含量急剧增加，其取样化验最大CO达742ppm，该面发火隐患升级。2012年9月10日，上隅角CO 925ppm，回风流CO 60ppm，9月12日，矿定该面撤人封闭。封闭后，从机道闭向工作面注氮，至10月12日，累计注氮气25万立方米，上隅角CO 1ppm，O2 3.36%，10月13日大班该面破闭恢复通风，通风后，其上隅角CO含量呈上升趋势，化验最大为CO 981ppm，回风流CO最大80ppm，采空区复燃，2012年11月4日，该面第二次撤人封闭。氮气灭火未达到理想效果。
4.2灭火方案确定及灭火经过
在第二次封闭前，通过观测，该撤架面采空区下部未发现CO，只在上隅角及回风巷绞车窝子高顶处检测到CO，并且在回风巷7#钻场上隅角附近的抽放孔内检测CO最大，说明该面火源出现在采空区上部。因此第二次封闭后，在回风巷7#高位钻场内向该面采空区上部施工钻孔，利用该钻孔向采空区注三相泡沫灭火。打钻时每加一根钻杆时都检查孔内有害气体变化情况，根据钻孔内CO浓度最大位置逐步判断火点范围，最后确定火点位置。在灭火过程中有害气体浓度最大为CO 5207ppm、C2H4 44ppm。
在灭火抢险过程中，共打钻孔13个，利用钻孔注三相泡沫，至11月26日，共注三相泡沫10000m3，有害气体迅速下降，上隅角CO 4ppm，O2 4.86%，C2H4为0。矿定于2012年11月27日对该面破闭恢复通风，至2012年12月24日，停采面设备全部安全顺利撤出，25日，通风区对该面进行永久封闭。
5、三相泡沫主要技术指标
（1）发泡倍数大于30倍；
（2）稳定时问高于8h；
（3）水灰比（质量比）为4：1；
（4）耗浆量10-20m3/h；
（5）发泡器进气口压力不小于0.3MPa；
（6）三相泡沫产生量大于300 m3/h；
（7）发泡剂使用的比例0.2%～0.5%。
6、注意事项
（1）黄泥浆的水土比例为4：1左右，制浆之前要用过滤筛对黄泥进行筛选，过滤筛的筛孔直径不能超过8～10mm。
（2）发泡器放置位置距离灌注地点在20～30m之间最佳。
（3）注相泡沫前应先检查整套管路系统是否连接好，包括注浆管道、搅拌器和发泡器装置、气体管路和注发泡剂装置。
（4）发泡剂定量添加泵使用前要预先向抽取发泡剂的1寸胶管里灌满水，然后再开泵。
（5）井下有人专门负责注三相泡沫，当开始注浆后，井上负责人应电话通知井下负责人员，井下负责人员要随时注意管路中的浆液。如果是以氮气为气相，那么在注浆前就可以打开氮气管路；如果是注压缩空气，当浆液快要到达发泡器时，打开气体阀门让空气进入管道，切记不能打开的过早。
（6）每次灌注之前都要从发泡器观察孔观察发泡效果，确保泥浆全部形成细密的泡沫。
（7）每次灌注时要求按照以上灌注时间进行连续不间断的灌注不能间断。
（8）井上浆液的配制、发泡剂及注发泡剂泵的维护应有专人负责；井下注三相泡沫、发泡器的维护应有专人负责。
（9）当下浆受堵时，井下和井上负责人员应该及时通知。
首先關掉注发泡剂泵的电源开关并停止注浆液和气体；然后检查管路和发泡器是否受堵；清理和维修完毕后，恢复正常工作。
（10）当停止注三相泡沫时，应立即关掉注发泡剂泵的电源开关，以免浪费发泡剂。
作者简介：
陈喜龙（1989-），男，黑龙江人，2012年毕业于黑龙江科技学院安全工程工程专业，本科学历，助理工程师。