惰气防灭火是指向拟处理区域注入惰性气体,稀释氧气浓度,从而抑制煤氧化自燃的技术。惰性气体抑制煤自燃机理概括为三步:①在煤自燃区域内注入惰性气体降低O2浓度,并形成惰性气膜,隔绝O2与煤体表面的接触;②气膜内的惰性气体进入煤体孔隙,置换附着的O2分子;③惰性气体分子会吸收部分热量,促使煤体温度和氧化速率持续降低,从而达到阻止或减缓煤自燃的效果。
目前,我国煤矿开采深度和范围不断加深扩大,煤岩体所处的赋存环境被概括为“高地应力、高地温、高渗透压”,单纯依靠注人惰性气体的防灭火措施已经无法满足矿井安全生产需求。同时,伴随着使用液态N2液态CO2等防灭火技术的发展,液态惰气在矿井火灾防治领域受到广泛关注。相比气态N2、CO2液态惰气会吸收更多的热量,能够迅速降低火区温度,避免火势扩散,同时有效避免了注人惰气过程中混入O2而造成的不利影响。但液态N2与液态CO2在使用过程中存在一定的危险性,尤其是液态CO2进入采空区后迅速汽化,会使邻近区域的O2,浓度急剧降低,这对防灭火工作的安全性提出了更高要求。