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煤自燃是煤與氧自發產生的氧化放熱反應，煤自然升溫的實質取決于氧化放熱速率和環境散熱速率的大小，如果氧化放熱速率占優勢時，才會發生自燃現象。因此，通過控制煤的氧化環境來抑制煤自燃是一種有效的方法。

我國煤礦安全規程規定，綜放開采有自燃傾向性的煤層時，要采用以注入惰性氣體為主的綜合防滅火措施。惰氣防滅火技術的主要目的是為了減少氧含量，降低煤氧化或燃燒的速度，可用于煤礦井下防滅火的惰性氣體主要有氮氣、二氧化碳及燃料燃燒后形成的混合氣體等。

用惰氣阻止煤體氧化和窒息火區的基本思想比較簡單，在具體使用上主要需考慮兩個方面的問題，一是能否供給防滅火現場有效的惰性氣體；二是在一定時間內能否向現場輸送足夠的惰性氣體。早在五六十年代，世界上一些主要采煤國家就嘗試用氮氣來撲滅礦井火災獲得成功，隨后，這一防滅火技術得到了不斷應用和發展。1988年，撫順局采用氮氣防滅火技術成功地防止了厚煤層綜采放頂煤工作面采空區的自然發火，為我國在這一技術領域的應用起到了示范作用，目前，我國多數綜放工作面都采用注氮防滅火技術來防治采空區自然發火。

二氧化碳氣體已被廣泛應用于各種火災的治理，它能在較短的時間內控制和撲滅氣體、液體、固體和電氣火災，具有滅火能力強、速度快、使用范圍廣、對環境不會造成污染等特點。CO₂氣體在礦井煤層火災治理中也起到了積極作用，美國俄亥俄州曾用二氧化碳氣體惰化方法，防止煤的自燃，我國東北和山西等礦區也使用CO₂氣體治理過煤層火災，但由于CO₂氣體的生產成本和應用工藝等問題，使得該技術的推廣使用受到制約。

隨著綜放采煤工藝的推廣應用，CO₂防滅火技術與注氮防滅火技術相比，在初期投資、滅火效益等各方面都有其較強的優勢，這對防止采空區煤層自燃火災有積極的作用，因而在我國具有廣闊的應用前景。

惰性氣體分子結構穩定，化學性質極不活潑，在常溫、常壓條件下很難與其它物質發生化學反應，即使在井下高溫火區內，也不會與可燃性氣體或可燃性物質發生化學反應。且隨著空氣中惰性氣體含量增加，氧氣含量必然降低，當氧氣含量低至5～10％時，可有效抑制煤炭的氧化自燃，氧氣含量降至3％以下時，可完全抑制煤炭等可燃物的陰燃與復燃。

基于惰性氣體的性質及煤的氧化機理，向綜放面采空區及浮煤帶注入惰性氣體，使其滲入到采空區冒落區、裂隙帶及浮煤帶，降低這些區域的氧含量，形成惰化帶，從而能夠達到抑制浮煤自燃的目的。

用惰氣防滅火和阻止瓦斯爆炸的過程稱為惰化，惰化后的火區因氧氣不足而不能燃燒和爆炸。惰氣的防滅火作用是使采空區等有關區域惰化，具體地說，惰性氣體的防滅火作用和特點是：

1）惰氣可以充滿任何形狀的空間并將氧氣排擠出去，從而使火區中因氧含量不足而將火源熄滅，或者使采空區中因氧含量不足而使浮煤不能氧化自燃；

2）在有瓦斯和火存在的氣體爆炸危險區內，注入惰氣能夠使可燃可爆性氣體失去爆炸性；

3）向采空區或火區中注入大量惰氣后，可以使其采空區或火區呈現正壓狀態，致使新鮮空氣難以漏入；

4）在惰氣滅火過程中，不會損壞或污染機械設備和井巷設施，火區啟封后，可較快地恢復生產；

5）惰氣防滅火必須與均壓和其它堵漏風措施配合應用。否則，如果注入惰氣的采空區或火區漏風嚴重，惰氣必然隨漏風流失，難以起到防滅火作用。

二氧化碳分子量為44，在常溫、常壓下是無色略帶酸味的窒息性氣體，它在不同的壓力、溫度條件下有三種形態，其熔點為－56.6℃（5.2個大氣壓），臨界溫度為－31.3℃，臨界壓力為72.80大氣壓，二氧化碳具有升華特性，升華點－78.5℃（1個大氣壓）。在低溫加壓下，CO₂氣體可變為液態，利用蒸發潛熱，可做成雪片狀固體，進一步冷卻加壓可制成干冰。

氣態二氧化碳的密度為1.976kg/m³（0℃，1個大氣壓），是空氣密度的1.529倍，液態二氧化碳的密度與溫度關系較大，－20℃時的密度為1.01kg/L，在溫度15℃、1大氣壓下，1噸液態二氧化碳體積膨脹約640倍。

液態二氧化碳汽化及固態二氧化碳升華時都吸收大量的熱，固態二氧化碳升華時吸熱137kcal/kg，干冰的制冷能力約是水冰的2倍，液態二氧化碳汽化吸熱隨溫度的不同而不同。

由于二氧化碳是一種窒息性氣體，注入火區后可降低氧氣含量，使火區因缺氧而窒息。此外，液體二氧化碳和固體二氧化碳在汽化和升華過程中，會吸收大量的熱，使火區溫度下降，加快火區的熄滅。因此，液態CO₂用于煤層火災防治除具有惰氣防滅火作用的共性外，還具有下述特點：

1）液態CO₂滅火時，CO₂從儲存系統中噴放出來，壓力會驟然下降，使CO₂迅速由液態轉變為氣態，CO₂比空氣的密度大，在熄滅底部火災時，可快速沉入底部而擠出氧氣，并在火區內擴散充滿其空間，使火區內氧氣濃度急速下降。

2）液態CO₂內沒有氧氣，向煤層自燃高溫火區內壓注時，可完全避免由于注入惰氣時，可能帶入氧氣而造成的不利影響。

3）液態CO₂汽化吸收大量的熱，注入高溫火區的CO₂氣體溫度低，不僅具有對火區惰化和抑爆的能力，而且可以吸收大量的熱，從而降低火區溫度。

液態二氧化碳中無氧氣、溫度低，且對瓦斯有抑爆作用，灌注時系統流量大，易于調控，能夠實現封閉區域的快速惰化、降溫和抑爆。

該系統與注氮防滅火系統相比具有以下優點：

①惰化速度快。對已采完封閉的綜放采空區，使用注氮防滅火系統約需7～10天，注入氮氣20萬m³才能使封閉區域內的氧氣濃度降至5%以下；而壓注液態CO₂，僅需用兩個班的時間，注入約2萬m³的CO₂就可達到該目的，防滅火效率提高約10倍。

②降溫效果明顯。氣化后的CO₂經管路輸送至壓注地點后，出口溫度低，通過現場試驗發現，當氣體出口溫度為16℃時，向封閉的采空區內壓注僅4h，其溫度就會降低2～3℃。

③抑爆效果好。CO₂氣體能使發生瓦斯爆炸的CH₄濃度下限值升高。實驗研究發現，當混合氣體內的CO₂濃度達到20%時，即使氧氣濃度為15%，瓦斯濃度達到9%，也不會發生氣體爆炸。

④灌注流量大。液態CO₂的氣體溫度為-20℃左右,僅需很少的熱量就能使其實現迅速氣化（產氣量可輕易達到1500m³/h以上），而且通過液態CO₂流量與氣化溫度的控制能夠實現氣液兩相輸送，使得其出口溫度更低，輸送氣體流量更大。

⑤系統維護簡單，初期投資小，使用成本相對較低，性價比好。

液態CO₂可從距銅川約100km的興平化工廠購買，每噸價格（含運費）約1000元，氣化后可產生氣態CO₂約600m³，成本約1.6元/m³。由于其防滅火效率是注氮的10倍，因此轉換為氮氣，其成本僅為0.16元/m³。