一七礦用滅火系統(tǒng)——煤礦火災(zāi)防治創(chuàng)新系統(tǒng)
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馬克斯·托馬斯·施托特訥1 迪特·布呂姆克2
（1．德國一七有限公司，德國盧肯瓦爾德，14943；
2．德國礦山安全與健康咨詢與培訓(xùn)公司，德國多特蒙德，44388）
摘 要 數(shù)年來，德國公司致力于研發(fā)一種采空區(qū)消防的新型高科技設(shè)備。最近，通過在水中添加一種特殊的發(fā)泡劑和壓縮空氣，一七礦用系統(tǒng)可以產(chǎn)生出壓縮空氣泡沫，也被稱
為CAF。這種發(fā)泡劑是一種表面活性劑，不是像苯酚或聚氨酯硬質(zhì)泡沫一樣的可燃物質(zhì)。這種泡沫具有很強的滲透性和持久的抑制性。通過將大量泡沫注入采空區(qū)，完全防止爆炸性氣體涌出，并且粘附的泡沫將隔絕煤與氧氣的接觸。這種礦用設(shè)備可生產(chǎn)泡沫多達200 L/s。
位于土耳其阿瑪斯拉煤礦的卡琳達瑪煤層的火勢持續(xù)了5個半月之久，2014年7月16
日至8月3日，通過連續(xù)20天參與該煤層的井下火災(zāi)救援，利用一七礦用6000型設(shè)備和A
類濃縮泡沫劑可以撲滅煤礦陰燃著火�？刂苹饏^(qū)消耗干泡沫和濕泡沫的總量約為91000 m3，
總消耗水量為4200m3，A類濃縮泡沫劑的總消耗量為6320 L。
最終得出結(jié)論，若應(yīng)用傳統(tǒng)方法（注氮惰化）滅火，火災(zāi)區(qū)域?qū)⒉坏貌粡U棄，但通過使
用一七礦用6000型設(shè)備和泡沫劑，可以將火災(zāi)區(qū)域重新利用，同時采掘設(shè)備恢復(fù)使用，卡
琳達瑪煤層得以繼續(xù)開采。
一七礦用滅火系統(tǒng)包含主體設(shè)備（6000型或12000型）和A類濃縮泡沫劑，對于世界
采煤業(yè)來說是一項高科技創(chuàng)新，是阻止自燃的完美方法。在主動消防中它將替代傳統(tǒng)的注氮
惰化方法。
關(guān)鍵詞 火災(zāi)防治 發(fā)泡劑 消防作業(yè) 一七礦用滅火系統(tǒng)
中圖分類號 TD75
1 一七礦用滅火系統(tǒng)
1.1 命名的由來
通過在1滴水中加入特殊的泡沫劑和壓縮氣體（空氣或氮氣），使其變成7個泡沫，最終獲得壓縮空氣泡沫，即CAF。
1.2-七泡沫劑及其性能
通過此過程形成一個微細包狀的、結(jié)構(gòu)相同的泡沫，并具有以下特性：
(1)優(yōu)質(zhì)的泡沫結(jié)構(gòu)，對撲滅各種類型火災(zāi)至關(guān)重要；
(2)泡沫表面積大，產(chǎn)生超強的降溫能力 (20℃/s)；
(3)高能量值，引發(fā)高速滲透力；
(4)粘合性能，加速冷卻燃料；
(5)強潤濕能力，將泡沫溶液的滲透作用轉(zhuǎn)化為對燃料抑制作用。
發(fā)泡藥劑是一種表面活性劑，不是像苯酚或聚氨酯硬質(zhì)泡沫一樣的可燃物質(zhì)。
1.3 礦用6000型設(shè)備及其性能
該系統(tǒng)主要研發(fā)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)，而且為高難度作業(yè)做了強化設(shè)計。該系統(tǒng)符合歐盟防爆標準(ATEX I)。水和氣體（空氣或氮氣）來源于煤礦井下安裝的管道，二者的運行壓力均為0.2～1 M Pa。該設(shè)備可以產(chǎn)生泡沫多達100 L/s。泡沫附著性能演示如圖l所示。
一七礦用6000型設(shè)備技術(shù)指標如下：
(1)尺寸規(guī)格（長×寬×高）：2550 mm× 990 mm×1420 mm；
(2)凈重：1550 kg;
(3)水消耗量：最大5 L/s(運行壓力為0. 2～1 M Pa)；
(4)氣體（氮氣或空氣）消耗量：最大100 L/s（運行壓力為0.2～1 M Pa）；
(5)泡沫劑：一七A類泡沫劑(0.3%)；
(6)內(nèi)置泡沫罐容量：150 L；
(7)泡沫特性：可調(diào)節(jié)的泡沫，（濕泡沫）用于滅火和（干泡沫）用于防火；
(8)干泡沫持續(xù)作用時間：約5h。
礦用12000型設(shè)備性能更加強勁，可以產(chǎn)生泡沫200 L/s。
煤礦中隨時有火災(zāi)及爆炸的危險，一是由于材料有自燃的危險，如煤炭、廢料等；二是由于存在爆炸性的氣體或粉塵，如瓦斯、煤塵等。
一七礦用系統(tǒng)對以上兩種危險均起到預(yù)防作用，通過覆蓋采空區(qū)危險區(qū)域，阻止采空區(qū)自燃及粉塵爆炸，對機器設(shè)備和煤本身發(fā)生的實際火災(zāi)也能起到抑制作用。
2 卡琳達瑪煤層的消防滅火實例
由于是急傾斜長壁工作面，消防作業(yè)需分3個階段進行：
A階段：7月16日至7月20日，對下部平巷同時也是進風(fēng)道發(fā)泡，以切斷火災(zāi)區(qū)的空氣供應(yīng)。
B階段：7月20日至8月2日，將設(shè)備移至進風(fēng)巷密閉墻附近后，用滅火泡沫完全充填發(fā)火區(qū)至回風(fēng)巷。C階段：8月2日至8月3日，在輔助通風(fēng)條件下，礦山救護隊通過持續(xù)注入滅火泡沫進入發(fā)火區(qū)。
2.1 消防作業(yè)
2. 1.1 A階段
設(shè)備安裝在回風(fēng)巷密閉墻以西約60 m處，如圖2所示，通過一條軟管與密閉墻中直徑為75 mm的管路連接。在7月16日，發(fā)泡作業(yè)開始后，從卡琳達瑪煤層進風(fēng)巷密閉墻附近采取空氣樣品，在實驗室中對樣品進行評估。運行過程中CO、CO2、CH1和O2濃度變化趨勢如圖3所示。在A階段，共27000 m3的泡沫被注入到回風(fēng)巷。
2.1 2 B階段
7月20日，在B階段剛開始向進風(fēng)巷注入泡沫期間，通過相鄰煤層塔萬達瑪煤層2號鉆孔測量CO、CO2、CH4和O2濃度變化趨勢，如圖4所示。8月2日，在B階段快結(jié)束時打開密閉墻，并開啟C階段。B階段中，共計50700m 3泡沫通過1號鉆孔被注入到進風(fēng)巷和1號鉆孔。
2.1.3 C階段
8月3日0點，在保持發(fā)泡（干泡沫）的同時，打開卡琳達瑪煤層進風(fēng)巷密閉墻，在輔助通風(fēng)條件下，礦山救援隊可以進入進風(fēng)巷。從C階段開始，礦山救援隊進入火區(qū)，直到C階段結(jié)束，任務(wù)完成。
井下設(shè)備恢復(fù)使用，為繼續(xù)開采卡琳達瑪煤層做準備。
2.2 總結(jié)
該實施方案可以簡要描述如下：
(1)在密閉的狀態(tài)下，通過完全注滿泡沫切斷火災(zāi)區(qū)域所有的通風(fēng)和氣體流動。
(2)在輔助通風(fēng)條件下，通過不斷形成泡沫壩，逐段打開火災(zāi)區(qū)域，這種泡沫壩的工作原理類似一個移動面，保護工作區(qū)以免有毒和爆炸性氣體進入。
由于一七A類泡沫劑的冷卻效果．所有潛在易燃材料（例如煤炭、木材等）被首次注入的泡沫打濕后馬上都變成了非易燃物。
（3)恢復(fù)持續(xù)通風(fēng)。
3防火應(yīng)用
防火應(yīng)用的目標是防止采空區(qū)遺煤自燃。一長壁工作面防止采空區(qū)遺煤自燃的應(yīng)用實例如圖5所示，應(yīng)用一七礦用6000型設(shè)備可有效防止火災(zāi)發(fā)生。
捷克共和國煤礦中應(yīng)用下泡沫的部分效果如圖6所爪。為了降低煤炭的氧化反應(yīng)活性，采空區(qū)被十泡沫覆蓋。
