二氧化碳在煤礦防火中的優(yōu)勢分析

　 1煤礦生產(chǎn)過程中安全管理至關重要，井下作業(yè)環(huán)節(jié)，有毒或易燃易爆氣體對于生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境以及人員有著極大的威脅，為此必須加強對這些氣體的安全管理，通過采取科學高效的防控技術來降低危險等級，提高井下作業(yè)的安全性和高效性。本文主要對二氧化碳在井下施工防火中的應用進行了論述，希望給業(yè)內(nèi)人士帶來思路和啟發(fā)。
　　2 二氧化碳性質(zhì)分析
　　二氧化碳是一種十分廉價和常見的氣體，來源廣泛，污染小。其分子量為44kg/moL，常態(tài)下，該物質(zhì)呈現(xiàn)氣體形式，在低溫加壓的條件下，或者在常溫高壓的條件下，該物質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。當溫度降低到-78.5℃后，液態(tài)的二氧化碳會轉(zhuǎn)變成固態(tài)，又稱干冰。由于二氧化碳氣體具有良好的惰性，因而在煤礦防火工程中有著很大的潛在價值。
　　3 二氧化碳的滅火機理
　　二氧化碳的滅火機理主要是基于該物質(zhì)的著火點高，而且氣態(tài)的二氧化碳能夠在滅火后極快的散逸，對作業(yè)環(huán)境的污染小，所需要的設備少，性價比較高。
　　在具體的滅火過程中，二氧化碳所起到的作用有以下兩方面：一方面是起到環(huán)境惰化作用。當井下采空區(qū)注入二氧化碳之后，不僅可以直接對井下空間內(nèi)的氧氣或易燃易爆氣體進行稀釋，而且還可以形成大量的惰化氣體區(qū)域，這些區(qū)域可以有效覆蓋到井下的煤帶，形成良好的的隔離區(qū)，防止煤炭燃燒。另一方面是起到降溫冷卻的作用。井下煤帶的氧化燃燒需要經(jīng)歷一個過程，該過程與氧氣的量有著十分緊密的關系。當供氧量充足時，煤帶燃燒劇烈，會迅速放熱并積聚越來越多的熱量，造成井下環(huán)境的極大威脅。當注入二氧化碳后，液態(tài)的二氧化碳在高溫條件下瞬間氣化，因此可以伴隨溫度的降低，繼而吸收掉環(huán)境中大量的熱，減緩煤帶升溫速度，繼而切斷或阻隔反應條件。
　　4 二氧化碳在煤礦防火中的優(yōu)勢分析
　　二氧化碳防火具有多種優(yōu)勢：首先，相對于氮氣防火，二氧化碳的相對密度更大，因此在滅火過程中可以進一步下沉，形成底部空間的惰性隔離層。其次，二氧化碳的純度更易于控制，目前工業(yè)產(chǎn)的二氧化碳純度打到100%較為容易，而想要打到100%純度的氮氣并不容易，這樣也會造成兩種氣體原料價格差異，二氧化碳的性價比更高。其三，注入二氧化碳的氧氣濃度降低速度比注入氮氣后氧氣濃度降低速度更快，對于節(jié)省時間，提高生產(chǎn)效率更有幫助。其四，二氧化碳的抑爆效果更優(yōu)。在瓦斯環(huán)境中，注入二氧化碳后能夠提高甲烷等混合氣體爆炸濃度的限度值，這樣就降低了瓦斯氣體爆炸幾率，提高了作業(yè)環(huán)境的安全性。其五，二氧化碳防火所需要的設備設施少，對環(huán)境的污染小。其六，二氧化碳防火工藝難度不高，操作簡單，設備維護容易。
　　5 二氧化碳在煤礦防火中的實際應用
　　對界溝煤礦1022采空區(qū)CO進行取樣分析，發(fā)現(xiàn)采空區(qū)CO濃度多次超過45ppm，詳見表1 采空區(qū)CO濃度.
　　依據(jù)界溝煤礦10 煤層自燃發(fā)火標志性氣體測試結(jié)論：CO濃度達到10ppm，則溫度在70℃～80℃左右；進一步升溫達到80℃～93℃區(qū)間后，CO生成量快速增加，很快會達到24ppm的指標值；即現(xiàn)場一旦監(jiān)測到CO濃度達到24 ppm，則說明可能存在80C°～93C°的高溫點。此時應加強現(xiàn)場監(jiān)測，當10煤連續(xù)檢測到CO濃度大于24ppm，且增加到45ppm，并繼續(xù)增加的趨勢，此時應采取滅火措施。
　　采取措施如下：
　　加強1022采空區(qū)取樣分析。提高取樣頻率，增加為每天三班取樣分析。保證采空區(qū)取樣分析的連續(xù)性。及時將采空區(qū)取樣分析的數(shù)據(jù)和圖表上報分管領導和礦長、書記、總工程師。在3月14日夜班分析發(fā)現(xiàn)采空區(qū)CO濃度超過50ppm，達到51ppm。3月15日將采空區(qū)CO濃度情況向集團公司領導匯報請示，接到指令后準備采空區(qū)注碳工作。
　　3月15日按照礦生產(chǎn)調(diào)度安排對采空區(qū)進行注碳工作。注碳期間通風區(qū)安排專人現(xiàn)場跟班參與整個施工過程，并及時對注碳后的采空區(qū)及時取樣分析，并將數(shù)據(jù)制成表格。（詳見表2 采空區(qū)注碳記錄）。