摘要：在煤矿事故之中，矿井火灾为五大灾害之一，一旦井下发生火灾，受到空间有限的影响，井下全部人员的生命安全均会受到严重威胁，所以，为了能够对“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针进行切实贯彻，以促使矿井中的安全程度以及安全管理工作水平得到提升，必须对相应的防灭火措施进行应用，所以在本文中，将主要探讨液态二氧化碳在矿井防灭火中的应用。
关键词：液态CO2；矿井；防灭火；应用
液态二氧化碳具有灭火范围广、灭火速度快以及无二次污染等多方面优势，当前已经在各种火灾治理工作中得到广泛应用，但是因为我国相关工作的起步较晚，所以在对液态二氧化碳进行制备和储存的工作方面，仍然存在诸多不完善之处，也就导致矿井防灭火工作水平难以得到有效提升。近几年来，我国科学技术水平得到高速发展，液态二氧化碳防灭火技术已经逐渐趋于成熟，并能够在矿井的防灭火工作之中起到十分重要的影响作用[1]。
一、矿井概述
某矿井位于我国中部，共含煤11层，煤系总厚为168.00m，煤层平均厚度为22.35m，含煤系数为13.3%，可采煤层总厚度为19.25m，可采含煤系数为11.5%。在该矿井之中，可采煤层共有3层。
二、矿井通风机防灭火系统
在该矿井之中，主要采用机械抽出式方法进行通风，主要形式则为中央并列式。由副立井、主斜井以及副斜井共同进风，由回风立井进行回风。在该矿井之中使用的通风机为FBCDZ-10-No36型防爆轴流对旋通风机，数量为两台，一台应用于日常开展工作，另一台则作为备用，其中的电机功率为2×710kW，转速为580r/min。矿井总进风为16328m3/min，总回风为16577m3/min，矿井负压则为1710Pa。
采煤工作面中所应用的通风方式为“两进两回”的通风方式，总配风量为4800m3/min，煤吸氧量为0.65cm3/g，自然发火期为72天。已经对火灾束管监测系统、黄泥灌浆防灭火系统以及阻化剂喷洒防灭火系统进行建立。
三、液态二氧化碳防灭火原理
（一）液态二氧化碳的特性
在液态二氧化碳的储存环境之中，温度的变化能够引起其密度的变化。在-37℃的环境当中，液态二氧化碳的密度约为1101kg/m3,若将其进行汽化，其吸热量约为137kcal/kg，若其环境温度上升至15℃，处于标准大气压下时，每吨液态二氧化碳的气化体积能够膨胀至原有的640倍左右。
（二）液态二氧化碳防止煤自燃
（1）液态二氧化碳能够于煤表面进行吸附
煤能够对氮气、甲烷、二氧化碳等气体进行吸附，且对于二氧化碳的吸附能力相对较强，而且二氧化碳的稳定性较强，所以能够降低煤对于氧气的吸附量，也就能够促使煤发生氧化反应的速度大幅度降低。
（2）液态二氧化碳能够吸热降温
液态二氧化碳的温度较低，对其进行应用的过程中，其能够对大量的热量进行吸收，从而导致周围的温度降低，也就能够促使煤进行氧化升温的速度降低。将液态二氧化碳应用于火区，其在对热量进行吸收的过程中，能够对火区进行惰化，并逐渐熄灭火区[2]。
四、液态二氧化碳在矿井防灭火中的应用
在常温环境下，煤炭能够对空气中的氧气进行吸附，发生氧化之后能够产生相应的热量。若氧化过程中生成的热量相对较少，且能够及时散失，煤温就不会升高，但是，如果氧化所生成的热量相对于周围已经散失的热量来说较大，煤温则能够持续升高，随之，氧化的速度也就能够大幅度提升，进而产生大量热量，并导致煤温再次发生急速的上升，一旦煤温到达着火点，即能够自燃。
将液态二氧化碳注入到管道之中，应将系统压力保持在1——3MPa之间，管道必须能够承受40kg/m3以上的能量，所以必须对管道的质量进行保障。在管道中注入二氧化碳之前，应首先使用氮气开展实验工作，确保管道无异常情况，方可将液态二氧化碳注入其中。液态二氧化碳进行流动的过程中，除了纯液态以外，还存在部分气态，于管道口喷出时，即能够形成干冰，也就需要进行第二次汽化。所以使用液态二氧化碳进行灭火时，需要首先将管道深入至采空区，保障煤层的承载力至少为12MPa，以避免出现二氧化碳喷射导致管道断裂等不良情况。
受到工作面条件以及设备等因素影响，该煤矿停产30天，在停产过程中，束管监测显示采空区一氧化碳浓度已经上升至980PPm，为了避免其中出现遗煤自燃的情况，应将液态二氧化碳注入其中，以对防灭火措施进行落实。
针对采空区进行钻孔，孔径约为95mm，孔间距约为5m，将液态二氧化碳注入其中。
工作面存在发火征兆，一氧化碳浓度最高已经上升至990PPm，针对此情况，应及时进行液态二氧化碳注入操作，以对防灭火措施进行落实。先后共进行6次注入操作，每次注入液态二氧化碳20吨，使一氧化碳浓度下降至20PPm，已经达到正常数值，从而有效避免了一次煤矿火灾[3]。
在对液态二氧化碳进行灌注的过程中，应将影响区域内的全部人员撤离，并每隔一段时间即向指挥中心进行一次汇报，汇报内容包括气体成分以及压力情况，并且不可将连接泵断开，以保障管道内能够持续处于压力均衡的状态，否则能够导致液态二氧化碳形成固态并出现管道堵塞的情况[4]。
结束语：
根据上文，将液态二氧化碳应用于矿井的防灭火工作中，其能够起到十分重要的作用，但是需要注意，必须根据实际情况对具体的应用方案进行制定，在尽量避免出现灭火损失的基础上，促使灭火效率得到提升。
参考文献：
[1]邓军,习红军,翟小伟, 等.煤矿采空区液态CO2灌注防灭火关键参数研究[J].西安科技大学学报,2017,37(5):605-609.
[2]任袁甫.高应力瓦斯矿井煤层自燃综合防灭火技术研究[J].当代化工研究,2018,(12):79-80.
[3]张鹏飞.晋北煤业井底泵房火区治理中的防灭火技术应用实践[J].能源与节能,2020,(1):180-182,186.
[4]金永飞,赵先科,郭军, 等.液态CO2灭火技术在花山矿大采区封闭火灾治理中的应用[J].煤矿安全,2016,47(2):155-157.