煤矿井下火灾包括外因火灾和内因火灾,其中以采空区煤自燃灾害为主的内因火灾最为常见,经过研究分析,采空区漏风等煤矿井下通风不良与这些煤自燃灾害的发生有着相辅相成且密不可分的关系。
矿井漏风的分类按其发生地点可分为:①矿井外部漏风(或井口漏风)和矿井内部漏风。矿井外部漏风泛指地表附近如箕斗井井口,地面主要通风机附近的井口、防爆盖、反风门、调节闸门等处的漏风。如图2所示。虚线部分为矿井中从井盖外部漏人回风时的线路,由于此种外部漏风的存在使得有效风量减少。井下风量不足;同时,也使得主要通风机无效功率增加,造成了大量浪费。矿井内部漏风(或井下漏风)。主要是指矿井井下采空区、碎裂的煤柱以及各类通风构筑物的漏风。
(1)井下采空区漏风。
形成原因主要是由于进风巷、回风巷之间存在压差。从工作面向采空区的方向,根据漏风速度的不同,依次将漏风轮廓分成窒息带、自燃带和散热带,这种比较常见的漏风方式为采空区自然发火埋下了隐患,对于易自燃煤层来说威胁很大。
(2)井下巷道、煤柱裂隙漏风。
采空区中的浮煤由于漏风的存在易产生自燃。同样,一些巷道,尤其是综放巷道,在沿煤层底板掘进过程中,通常顶部留有几米厚的煤,在掘进动压及相邻采面回采动压的影响下,顶煤受压而破碎、离层。区段煤柱也被压酥。在掘进过程中还经常出现顶煤冒落,支护后,在棚网上堆积了一定量的松散浮煤,这样就为自燃的发生埋下了隐患。
(3)井下通风构筑物的漏风。
井下通风构筑物分为2大类:①有风流通过的通风构筑物,例如风桥、调节风窗、导风板、反风装置以及主要通风机风硐;②隔断风流的通风构筑物,如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等。而通常所指的构筑物的漏风是指一些密闭、风帘等的漏风。
徐州吉安研发的塑性封堵材料,适用于井下破碎煤岩体、密闭墙漏风裂隙的封堵。塑性封堵材料由A料、B料和骨料三种成分组成,其中A料为高分子聚合物,B料为引发剂,骨料为增效剂。骨料在A、B料中按相同的比例添加,A料和B料混合后,A料中的高分子聚合物质在B料的作用下,分子内产生静电排斥和水合作用,大分子结构由卷曲状态逐渐伸展,周围大量水分子被吸附,自由水减少,粘度升高,最终形成空间网状结构。骨料掺入后,被空间网状结构中的聚合物紧紧吸附并包裹,最终形成更紧密的空间网状结构。空间网状结构达到一定的大小后,分子内的斥力和引力达到一定的平衡,空间网状结构不再进一步增大,此时材料形成的粘度既能保证对裂隙的有效封堵又能保证塑性流动,有效扩散,且材料不易分解变化,能保持持久的封堵效果。