從煤炭在氧化的過程中自然發火的機理角度來看,這個階段是較為複雜和多變的,它受到了很多客觀條件的幹擾,煤炭自燃地充分必要條件有以下幾點:
①能夠自然發火的煤炭必須要有自燃傾向性,並且要較為鬆散破碎,這樣氧氣能夠充分的與煤相互接觸;
②環境有持續的漏風通道能夠為煤自燃提供充足的氧氣;
③在煤體的氧化過程中,釋放出的能量難以揮散,大量聚集;
④這三個條件同時所有的時間較長,大於等於該種煤的自然發火期。
以上所敘述的四個條件中,包括了內部因素和外在的因素,比如①屬於內在原因,這與煤的種類、性質有關不可控;而中間的②和③屬於外部因素,與在井下施工時的技術工藝等有著較大的關係,屬於可控因素。這些條件相互作用,對煤的自燃都很重要,都是不可或缺的。
在煤炭自燃的過程中,從開始到結束大致上可以分為三個階段,分別是準備期、自熱期和自燃當煤的溫度較低,無法上升到臨界溫度情況下,煤炭的自然氧化就會延緩甚至結束,進而到達了冷卻階段。在國家出臺的法律法規中明確指出,當出現以下現象之一時,就可以認定是煤體自然發火:1)出現了肉眼可見的明火或青煙等:2)因自熱原因,煤炭溫度驟升:3)經過監測發現煤的自燃指標性氣體濃度較大,超過指標,且在不斷上升。
煤炭自燃的過程並不是突然之間形成的,而是循序漸進,慢慢溫度升高,發火、發火自燃的,這之間有著準備期、自熱期和燃燒期等這三個時期。所以,當揭露了煤體之後,會有很長的時間進行能量集聚而後才會著火,這一段時間稱作是煤的自然發火期,是一個時間上的量綱,以天或月為單位,最短髮火期指的是所需要的最少的時間。自然發火期越短,證明該煤層發火的危險性越高,反之亦然。
常用的防滅火技術有注水、灌漿、注凝膠、注惰氣、三相泡沫等技術。注水和灌漿容易沿頂板裂隙流失,注惰氣容易隨風擴散,不易滯留火區;注凝膠容易發生堵管現象,並且汙染井下環境;三相泡沫雖然能在防滅火區域向高處堆積,但泡沫破裂後大量水漿容易流失,且其堵漏性能較差。這些方法都不能很有效地防治煤炭自燃,而普瑞特防滅火技術可有效防治煤炭自燃。
普瑞特防滅火新技術集凝膠、黃泥灌漿、三相泡沫、氮氣和阻化劑的防滅火優點於一體,特別是繼承了泡沫的擴散性能和凝膠良好的固水特性。一方面,水漿生成泡沫之後,緩慢形成凝膠,能把大量的水固結在凝膠體內,避免了漿液中大量水流失或者潰漿的缺點,大幅度提高了漿水在採空區裡的滯留率;另一方面,形成的凝膠能以泡沫為載體對採空區的高、中、低位火源或浮煤大範圍全方位的覆蓋,且能固結90%以上水分並形成凝膠層,防火時能持久保持煤體溼潤並隔絕氧氣,滅火時能長久地吸熱降溫,防止火區復燃。