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摘 要：本文围绕二氧化碳在煤矿防火中的应用优势进行了研究和探讨，文章首先对二氧化碳的气体性质进行了分析，然后概述了二氧化碳的灭火机理，最后对二氧化碳在煤矿采空区防火的应用优势进行了分析论述，旨在不断提高我国煤矿生产安全技术管理水平的提升，更好地保障企业的经济效益，提高企业的社会价值。
关键词：二氧化碳；煤矿生产；采空区；安全防火
1 引言
煤矿生产过程中安全管理至关重要，井下作业环节，有毒或易燃易爆气体对于生产作业环境以及人员有着极大的威胁，为此必须加强对这些气体的安全管理，通过采取科学高效的防控技术来降低危险等级，提高井下作业的安全性和高效性。本文主要对二氧化碳在井下施工防火中的应用进行了论述，希望给业内人士带来思路和启发。
2 二氧化碳性质分析
二氧化碳是一种十分廉价和常见的气体，来源广泛，污染小。其分子量为44kg/moL，常态下，该物质呈现气体形式，在低温加压的条件下，或者在常温高压的条件下，该物质可以转变为液态。当温度降低到-78.5℃后，液态的二氧化碳会转变成固态，又称干冰。由于二氧化碳气体具有良好的惰性，因而在煤矿防火工程中有着很大的潜在价值。
3 二氧化碳的灭火机理
二氧化碳的灭火机理主要是基于该物质的着火点高，而且气态的二氧化碳能够在灭火后极快的散逸，对作业环境的污染小，所需要的设备少，性价比较高。
在具体的灭火过程中，二氧化碳所起到的作用有以下两方面：一方面是起到环境惰化作用。当井下采空区注入二氧化碳之后，不仅可以直接对井下空间内的氧气或易燃易爆气体进行稀释，而且还可以形成大量的惰化气体区域，这些区域可以有效覆盖到井下的煤带，形成良好的的隔离区，防止煤炭燃烧。另一方面是起到降温冷却的作用。井下煤带的氧化燃烧需要经历一个过程，该过程与氧气的量有着十分紧密的关系。当供氧量充足时，煤带燃烧剧烈，会迅速放热并积聚越来越多的热量，造成井下环境的极大威胁。当注入二氧化碳后，液态的二氧化碳在高温条件下瞬间气化，因此可以伴随温度的降低，继而吸收掉环境中大量的热，减缓煤带升温速度，继而切断或阻隔反应条件。
4 二氧化碳在煤矿防火中的优势分析
二氧化碳防火具有多种优势：首先，相对于氮气防火，二氧化碳的相对密度更大，因此在灭火过程中可以进一步下沉，形成底部空间的惰性隔离层。其次，二氧化碳的纯度更易于控制，目前工业产的二氧化碳纯度打到100%较为容易，而想要打到100%纯度的氮气并不容易，这样也会造成两种气体原料价格差异，二氧化碳的性价比更高。其三，注入二氧化碳的氧气浓度降低速度比注入氮气后氧气浓度降低速度更快，对于节省时间，提高生产效率更有帮助。其四，二氧化碳的抑爆效果更优。在瓦斯环境中，注入二氧化碳后能够提高甲烷等混合气体爆炸浓度的限度值，这样就降低了瓦斯气体爆炸几率，提高了作业环境的安全性。其五，二氧化碳防火所需要的设备设施少，对环境的污染小。其六，二氧化碳防火工艺难度不高，操作简单，设备维护容易。
5 二氧化碳在煤矿防火中的实际应用
对界沟煤矿1022采空区CO进行取样分析，发现采空区CO浓度多次超过45ppm，详见表1 采空区CO浓度.
依据界沟煤矿10 煤层自燃发火标志性气体测试结论：CO浓度达到10ppm，则温度在70℃～80℃左右；进一步升温达到80℃～93℃区间后，CO生成量快速增加，很快会达到24ppm的指标值；即现场一旦监测到CO浓度达到24 ppm，则说明可能存在80C°～93C°的高温点。此时应加强现场监测，当10煤连续检测到CO浓度大于24ppm，且增加到45ppm，并继续增加的趋势，此时应采取灭火措施。
采取措施如下：
加强1022采空区取样分析。提高取样频率，增加为每天三班取样分析。保证采空区取样分析的连续性。及时将采空区取样分析的数据和图表上报分管领导和矿长、书记、总工程师。在3月14日夜班分析发现采空区CO浓度超过50ppm，达到51ppm。3月15日将采空区CO浓度情况向集团公司领导汇报请示，接到指令后准备采空区注碳工作。
3月15日按照矿生产调度安排对采空区进行注碳工作。注碳期间通风区安排专人现场跟班参与整个施工过程，并及时对注碳后的采空区及时取样分析，并将数据制成表格。（详见表2 采空区注碳记录）。
6 结语
依据地区的煤炭开采作业指导规范：当采倔工作面风流中CO浓度达到24ppm（确定为放炮原因的除外）；煤柱内，高冒处、采空区等地面CO浓度达到50ppm或者出现发火预兆（煤壁挂汗、有煤焦油味、汽油味等）、发生发火事故，矿调度必须立即向上级调度汇报。得到上级指令后采取相应防火措施。通过采取二氧化碳注入措施，有效降低了CO浓度和瓦斯浓度，确保了作业环境的安全性，是一种十分有效的防火策略，值得推广应用。
参考文献
[1]液態二氧化碳在矿井防灭火中的应用，黄元金，《山东工业技术》，2017（1）
[2]综合防灭火技术在煤矿中的应用，邓声炜，《内燃机与配件》，2017（13）
[3]二氧化碳治劣技术及在煤矿安全生产中的应用研究，张家行，《煤炭科学研究总院》，2017
[4]井下液态二氧化碳灭火装备的研究，葛亮，邵毅敏，蒋德献，张广勋，刘林，唐彦昌，《中国安全科学学报》，2017，27（6）
[5]浅谈液态二氧化碳在防治采空区煤炭自燃中的应用，齐更亮，路拴成，《煤矿现代化》，2009（6）
（作者单位：宿州煤电集团有限公司界沟煤矿通风区）
关键词：二氧化碳；煤矿生产；采空区；安全防火
1 引言
煤矿生产过程中安全管理至关重要，井下作业环节，有毒或易燃易爆气体对于生产作业环境以及人员有着极大的威胁，为此必须加强对这些气体的安全管理，通过采取科学高效的防控技术来降低危险等级，提高井下作业的安全性和高效性。本文主要对二氧化碳在井下施工防火中的应用进行了论述，希望给业内人士带来思路和启发。
2 二氧化碳性质分析
二氧化碳是一种十分廉价和常见的气体，来源广泛，污染小。其分子量为44kg/moL，常态下，该物质呈现气体形式，在低温加压的条件下，或者在常温高压的条件下，该物质可以转变为液态。当温度降低到-78.5℃后，液态的二氧化碳会转变成固态，又称干冰。由于二氧化碳气体具有良好的惰性，因而在煤矿防火工程中有着很大的潜在价值。
3 二氧化碳的灭火机理
二氧化碳的灭火机理主要是基于该物质的着火点高，而且气态的二氧化碳能够在灭火后极快的散逸，对作业环境的污染小，所需要的设备少，性价比较高。
在具体的灭火过程中，二氧化碳所起到的作用有以下两方面：一方面是起到环境惰化作用。当井下采空区注入二氧化碳之后，不仅可以直接对井下空间内的氧气或易燃易爆气体进行稀释，而且还可以形成大量的惰化气体区域，这些区域可以有效覆盖到井下的煤带，形成良好的的隔离区，防止煤炭燃烧。另一方面是起到降温冷却的作用。井下煤带的氧化燃烧需要经历一个过程，该过程与氧气的量有着十分紧密的关系。当供氧量充足时，煤带燃烧剧烈，会迅速放热并积聚越来越多的热量，造成井下环境的极大威胁。当注入二氧化碳后，液态的二氧化碳在高温条件下瞬间气化，因此可以伴随温度的降低，继而吸收掉环境中大量的热，减缓煤带升温速度，继而切断或阻隔反应条件。
4 二氧化碳在煤矿防火中的优势分析
二氧化碳防火具有多种优势：首先，相对于氮气防火，二氧化碳的相对密度更大，因此在灭火过程中可以进一步下沉，形成底部空间的惰性隔离层。其次，二氧化碳的纯度更易于控制，目前工业产的二氧化碳纯度打到100%较为容易，而想要打到100%纯度的氮气并不容易，这样也会造成两种气体原料价格差异，二氧化碳的性价比更高。其三，注入二氧化碳的氧气浓度降低速度比注入氮气后氧气浓度降低速度更快，对于节省时间，提高生产效率更有帮助。其四，二氧化碳的抑爆效果更优。在瓦斯环境中，注入二氧化碳后能够提高甲烷等混合气体爆炸浓度的限度值，这样就降低了瓦斯气体爆炸几率，提高了作业环境的安全性。其五，二氧化碳防火所需要的设备设施少，对环境的污染小。其六，二氧化碳防火工艺难度不高，操作简单，设备维护容易。
5 二氧化碳在煤矿防火中的实际应用
对界沟煤矿1022采空区CO进行取样分析，发现采空区CO浓度多次超过45ppm，详见表1 采空区CO浓度.
依据界沟煤矿10 煤层自燃发火标志性气体测试结论：CO浓度达到10ppm，则温度在70℃～80℃左右；进一步升温达到80℃～93℃区间后，CO生成量快速增加，很快会达到24ppm的指标值；即现场一旦监测到CO浓度达到24 ppm，则说明可能存在80C°～93C°的高温点。此时应加强现场监测，当10煤连续检测到CO浓度大于24ppm，且增加到45ppm，并继续增加的趋势，此时应采取灭火措施。
采取措施如下：
加强1022采空区取样分析。提高取样频率，增加为每天三班取样分析。保证采空区取样分析的连续性。及时将采空区取样分析的数据和图表上报分管领导和矿长、书记、总工程师。在3月14日夜班分析发现采空区CO浓度超过50ppm，达到51ppm。3月15日将采空区CO浓度情况向集团公司领导汇报请示，接到指令后准备采空区注碳工作。
3月15日按照矿生产调度安排对采空区进行注碳工作。注碳期间通风区安排专人现场跟班参与整个施工过程，并及时对注碳后的采空区及时取样分析，并将数据制成表格。（详见表2 采空区注碳记录）。
6 结语
依据地区的煤炭开采作业指导规范：当采倔工作面风流中CO浓度达到24ppm（确定为放炮原因的除外）；煤柱内，高冒处、采空区等地面CO浓度达到50ppm或者出现发火预兆（煤壁挂汗、有煤焦油味、汽油味等）、发生发火事故，矿调度必须立即向上级调度汇报。得到上级指令后采取相应防火措施。通过采取二氧化碳注入措施，有效降低了CO浓度和瓦斯浓度，确保了作业环境的安全性，是一种十分有效的防火策略，值得推广应用。
参考文献
[1]液態二氧化碳在矿井防灭火中的应用，黄元金，《山东工业技术》，2017（1）
[2]综合防灭火技术在煤矿中的应用，邓声炜，《内燃机与配件》，2017（13）
[3]二氧化碳治劣技术及在煤矿安全生产中的应用研究，张家行，《煤炭科学研究总院》，2017
[4]井下液态二氧化碳灭火装备的研究，葛亮，邵毅敏，蒋德献，张广勋，刘林，唐彦昌，《中国安全科学学报》，2017，27（6）
[5]浅谈液态二氧化碳在防治采空区煤炭自燃中的应用，齐更亮，路拴成，《煤矿现代化》，2009（6）
（作者单位：宿州煤电集团有限公司界沟煤矿通风区）