惰性气体防灭火技术原理

近些年以来随着机械化以及安全技术的进步，我国安全生产水平也在逐步提高，煤炭死亡人数逐渐呈下降的趋势，但同美国等发达国家相比还有较大的差距。煤自燃不仅能够产生大量有毒有害性气体，而且容易引发瓦斯爆炸等热动力灾害事故。在煤自燃发展的初期并不产生大量的烟和明显的火焰，但能够产生大量的有毒有害性气体，对煤矿井下工人造成了巨大的生命威胁。煤矿在开采的过程中容易累积大量的可燃易爆性气体，煤体在自燃时容易引爆易燃易爆性气体，在引爆气体后煤尘在相对密闭的空间中积聚，在点火源的作用下，容易引发煤尘爆炸。煤矿井下爆炸后，高温下火焰的传播和流动引起的紊乱所形成的冲击波导致工作环境中的气体再次积聚，形成进一步的燃烧和爆炸，最终造成煤矿坍塌、人员伤亡等损失。

惰性气体防灭火技术应用于煤的自热阶段和活化阶段，主要是指在特定的区域注入惰性气体，降低氧气体积分数，抑制煤氧接触氧化。常见的惰性气体主要有N2、CO2，部分惰性气体在影响煤自燃时不仅具有广泛的覆盖率，同时还有较强的冷却抑制效果，在流动的过程中能够吸收部分煤样反应产生的热量，进而破坏煤体的蓄热环境。惰性气体由于经济型、易获取性、稳定性好、无污染性等特点而被广泛的应用。大量的研究表明CO2比N2具有更好的作用效果，且煤吸附CO2的量是N2的10倍。CO2灭火技术主要依靠CO2的窒息、惰化隔氧、吸附阻化的作用进行灭火，而液态CO2或干冰在气化或升华时，需要吸收环境中的热量，因此能够降低环境温度起到冷却的作用。有学者研究表明当煤体处于低温时期时，吸附CO2能力大于吸附O2的能力，因此采空区煤自燃治理可以通过注CO2气体的方式进行治理。因此惰性气体的防灭火技术的发展有利于煤自燃的进一步防控。

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采空区里的滞留率；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。