采空区火源监测监控及防治技术措施汇总.docx
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采空区火源监测监控及防治技术措施汇总
采空区火源监测监控及防治技术措施
摘要：
煤矿井下采空区自然发火及其所产生的高温和有毒有害气体是造成井下设备毁损和人员伤亡的主要原因之一，同时，因煤的自燃而引起的瓦斯、煤尘爆炸也是矿井的重大隐患，而我国煤矿多，煤层自然发火情况严重近年来，随着我国以综采放顶煤为主的高产高效工作面的大力发展，工作面的开采和通风强度增加，使采空区体积增大、浮煤增多，加大了采空区自然发火的危险程度采空区火灾往往造成昂贵的综采设备烧毁，带来巨大的经济损失。
对于采空区煤自然发火的治理，其关键问题是准确确定出采空区内火源的位置只有火源位置找准了，才能采取快速高效的治理措施目前，尚无一种经济可靠的采空区火源位置探测技术及装备，即使采空区有早期自然发火征兆，也往往因为不知道火源的准确位置而束手无策，从而导致灭火措施的成功率不高，严重影响煤矿的安全生六对采空区早期火源位置的有效探测是一项世界性技术难题，是一项改善我国煤矿安全状况的关键技术。
采空区煤炭自燃是长期危害煤矿安全生产的主要灾害之一，煤矿采空区煤炭自燃监测对于制定预防自燃措施至关重要。
基于现有采空区参数采样方法存在的不足，笔者设计了一套以矿井原有基站、中心站为基础的采空区煤炭自燃无线监测系统，该系统由设在采空区的多组信号发射器和采掘工作而便携式接收器构成，通过井下监测监控网络实现对采空区参数的地而实时监测。
关键词：
采空区三带划分；无线监测；无线网络；探测技术；煤炭自燃；防灭火技术
0前言
采空区是最易发生煤炭自燃的地点之一，做好采空区煤炭自燃监测对提升煤矿安全水平具有极其重要的意义。
目前，我国煤矿应用的监测系统主要有束管监测系统和光纤布拉格光栅监测系统两种。
束管监测系统能够测量多种指标气体浓度，但束管堵塞、积水、漏气和冬季冻结现象不可避免，影响抽气监测工作的正常进行;同时该系统需使用高精度分析仪器并布设大量束管，初期投资和使用费用都非常高，测试结果还具有延时性等缺点，技术可精确、连续测试采空区温度变化，但不足之处是该方法光纤布设复杂困难、成本高且采样数据比较单一。
为了有效解决采空区参数采样方法的不足。
同时对采空区三带进行划分。
1采空区三带的划分
不同的煤层其自燃性肯定也不会同，但是就算是同一种煤层，如果他们自身所处的环境不同，那么其供氧条件、蓄热条件以及散热条件就也会存在差异，最后其自燃性自然也会不同。
由此可见，煤体自燃是煤体自身的氧化放热性和其供氧条件、蓄热条件等诸多因素共同作用的结果。
另外，工作面的推进速度也是采空区遗煤自燃的一个重要因素。
因此，在实际条件下，煤体的自燃是上述诸多因素相互作用的结果。
煤自燃的条件
通过产生燃烧所需要的必须的条件可知，煤炭要想发生自燃必须同时具备以下条件:
（1）煤具有自燃倾向性，就是煤在常温的时候也有比较高的氧化活性。
（2）有超过一定浓度氧气的空气持续通过，维持煤的氧化过程。
（3）空气流动的速度适中，使煤体有积聚其氧化过程中产生的热量的环境。
（4）上述的三个条件在同一地点，同时具备一段时间，使煤体能够达到着火温度。
以上四个条件是煤炭自燃的必要条件，最后一个条件是充分条件。
其中，第一条是最根本的，是内因，是煤的内部特性，它取决于成煤物质和成煤条件，表示煤与氧相互作用的能力，它是影响自燃倾向性和自然发火期长短的重要因素。
氧是使煤自燃的重要因素。
空气中氧含量低于某个值时，则具有窒息性。
由于种原因，采空区内并不是每个地方都会形成自然发火的。
空气流动速度的大小，是氧化热量能否积聚的重要条件。
在采空区内如果空气渗流速度较大，热量则不能积聚，不易形成煤炭自燃。
如果渗流速度过低，则会供氧不足，氧化非常缓慢，也不能形成自燃煤炭自燃都是在风速比较适中的情况下发生的。
时间也是形成煤炭自燃的重要条件，此条件称为煤自然发火的时空条件。
时空条件可以解释为浮煤分布区、高氧浓度区、易自燃风速区等三区必须重叠足够长的时间。
人们一般用自然发火期来区别煤炭自燃的难易程度或自燃倾向性程度。
在自然发火严重的矿井，常常以自然发火期作为划分采区的依据。
所谓最短自然发火期，是指采煤工作面开切眼形成之日至发生自然发火期之日止的日期，发火期一般以月或天为计算单位。
遗煤自燃的“两区”“三带”
在煤自燃条件的基础上，可以将采空区划分成采空区自燃区域和采空区不自燃区域两个区域。
采空区自燃区域为采空区内某一区域，此区域具有一定浓度的氧气，漏风强度也比较合适，蓄热条件也比较良好，并且区域内的煤炭在氧化过程中产生的热量大于其通过热交换散发的热量，则此区域内就会发生热量积聚，如果此区域有较多的具有自燃倾向的遗煤，并且以上的条件在这片区域内存在的时间大于其最短自然发火周期。
剩余的其他区域则为不自燃区。
根据采空区中不自燃区所处的位置和形成的原因不同，又可将不自燃区分为散热带和窒息带。
如果在采空区中某区域位于紧靠工作面的采空区，或者位于漏风大的漏风源处，由于此区域空隙率大，所以其漏风强度相对较大，此区域的煤炭在氧化过程中产生的热量容易散发，煤体温度就不会变化很大，那么此区域就称为散热带。
如果在采空区某区域位于采空区的深部，由于此区域空隙率小，所以其漏风强度相对较小，此区域的氧浓度较低，不能使煤体维持氧化过程，所以此区域称为窒息带。
“三带”的划分指标
定性而言，“三带”是客观存在的，但如何去精确的划分其范围，的确是一个非常复杂的问题。
国内外很多的学者和研究机构在对此做了大量的深入的研究之后提出了确定划分“三带”的指标有漏风风速砰，采空区氧浓度（C）和温升速率（K）3种:
（1）根据采空区漏风风速（V）划分三带
如果不考虑其他因素，仅仅从理论上考虑，根据漏风风速来划分采空区三带范围相对较好，因为漏风风速不仅能够反映出采空区内氧浓度变化，而且还能反映出采空区内各区域遗煤氧化生热量和其散热量的平衡关系。
这种方法因为漏风风速是矢量，很难进行直接测量，因此主要通过计算机模拟的方法，对不同边界条件下采空区漏风的流线和风速分布进行数值模拟，并根据模拟结果来划分采空区三带。
现在国内外学者普遍认同的利用漏风风速划分采空区三带的指标为:
采空区中漏风风速大于0.9m/min的区域即为散热带;采空区中漏风风速为0.02m/min-0.9m/min的区域即为氧化升温带;采空区中漏风风速小于0.02m/min的区域即为窒息带。
（2）根据采空区内氧浓度（C）分布划分三带
利用采空区氧浓度把其划分为三带在现场实测时使用的比较多，氧气浓度划分的指标为:
采空区中氧气浓度大于18%的区域为散热带;采空区中氧浓度在8%-18%的区域为氧化升温带;采空区中氧浓度小于8%的区域为窒息带。
（3）根据采空区遗煤温升速度（K）划分三带
如果采空区中某一区域内遗煤的温度每天升高10C，即K>10C/d时，那么此区域就被认为是进入可能自燃带。
根据采空区遗煤温升速度划分三带的指标为:
采空区中遗煤温升速度K<10C/d且靠近工作面的区域为散热带;采空区中遗煤温升速度K>10C/d的区域为氧化升温带;采空区中遗煤温升速度K<10C/d的压实区为窒息带。
也有的学者认为完全依靠任何一种方法都具有一定的局限性，应该综合运用各项判别指标来划分采空区三带，能更加准确的对采空区自燃危险区域进行划分，更加全面的研究采空区自然发火机理。
2国内外对井下采空区防灭火的理论及实践发展
煤自燃是一个极其复杂的物理、化学作用过程，其实质是破碎煤体表面力场失去平衡，与空气中的氧发生一系列的物理吸附、化学吸附和化学反应，从而放出热量，在一定的散热环境下，当这些反应产生的热量大于散热时，煤体就会升温。
若供氧充分，煤体温度升高则会加快煤体对氧的化学吸附和化学反应，同时使放出的热量增加，而放热量增加又使煤体升温速度加快，如此反复循环，最终导致煤体自燃发火。
在自燃过程中，煤与氧气相互作用并放出热量与气体，加热周围介质并向外逸出气体。
煤矿自燃火源探测技术就是通过对煤层自燃过程中，煤层本身或周围介质相关物理与化学指标的异常变化量进行监测、分析和判断来实现。
目前国内外煤矿自燃火区火源探测方法主要有:
磁探法、电阻率法、气体测量法、同位素测氧法、无线电波法、遥感法、计算机数值模拟法、温度法、红外探测法为了解决自燃火源探测的难题，国内外科技工作者对此做过一些试验研究，其探测原理均是测煤自嫩过程中其本身或周围介质的物理性质或化学性质的改变量。
目前国内外除同位素测氛法外，大部分停留在试验研究阶段，未形成实用技术，如井下探测法的测温法、无线电波法、地质雷达法、双元示踪法等:
地面探测法的遥感技术、火灾气体测量法、地面物探测法等。
2.1采空区煤炭自燃无线监测系统
从系统总体方案、硬件设计及软件设计3个方面，对采空区煤炭自燃无线监测系统进行设计，解决了现阶段采空区煤炭自燃监测实施难、成本高及监测不具备实时性或采样数据单一的问题。
硬件系统以MSP430单片机为核心处理器，具备多个传感器、运放电路、无线收发模块和声光报警电路等多个功能模块，根据实际需要使用功能模块完成相应的功能。
软件以IAR为开发环境，完成了功能模块的单独硬件仿真调试以及传感器和便携式接收器功能的实现。
2.2抽采影响下采空区气体分布及运移规律研究
煤矿煤柱工作面采用炮采工艺，具有采空区遗留浮煤厚度大，堆积粒度多样，漏风规律复杂多变，推进速度较慢等特点，煤炭自然发火的几率，威胁着矿井的安全生产。
采用常规的综合防灭火技术，虽然效果显著，但由于煤柱工作面回采条件复杂，煤柱横穿老巷较多，周边采空区复杂，常规技术针对性不强，不能完全满足回采期间多变复杂条件的需要。
为此，需对煤柱工作面自然发火的特征、各种防灭火措施的具体应用条件进行研究。
通过束管对该工作面气体进行连续监测，获得了大量的数据，掌握了工作面气体的实时异常变化，实现了工作面煤炭自燃的可靠预报。
判断工作面CO气体主要来源于周边老巷，而不是工作面的采空区，可有效地指导工作面的安全生产及具体防灭火措施的开展。
2.3红外线热成像仪在矿井防灭火工作中的应用
2.3．1原理
在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。
物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有养十分切的关系。
因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78-1000微米的电磁波。
其中波长为。
0.78-2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0-1000微米的部分称为热红外线
我们人眼能够感受到的可见光波长为0.38-0.78微米。
通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。
自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标木身的背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。
同一目标的热图像和可见光图像是不同的，它不是人眼所能看到的可见光图像，是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像，用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理手段，将目标物体温度的分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热成像仪。
2.3．2应用
传统的高冒火区的检查监测往往是通过插管对查明的高冒区渊T氧化碳检查和分析，同时配合测温仪渊T温度检查。
这种点对点式的检查，无法全面掌握整个区域火区分布，很多隐蔽区域无法及尺寸掌握，以至形成检查盲区，最终只能在隐患发生后，才能采取红外热成像仪的引进和应用，提高了高冒火区前期检查的效率和覆盖范围。
不仅保证了检查的准确性，同时也确保了检查的全面性，能够给成功的实现了自燃前期火区的及时发现及处理，保证了矿井的安全生产。
由于这些区域属于巷道石门揭煤和地质构造区域，巷道周围煤岩体完整性差，很多地点虽然采取了一定的充填措施，并喷浆封闭，但高冒区会有遗漏。
在前期的防灭火预防工作中己经提前预留一氧化碳检查管为保证实验的准确性，检查人员分别用传统方法和应用红外线热成像仪对这些区域进行检查，并施工钻孔进行验证。
经对比发现，应用热成像仪发现疑似火点比使用传统方法检查更加的准确。
2.3．3影响因素
红外测温仪的技术指标决定了测温仪的测温精度等，用户须了解测温仪的各个指标后方能选择合适的测温仪。
红外测温仪受多种自然因素的影响，比如被测物体的发射率、形态、光洁度等以及红外测温仪自身的指标是否满足测量需求，比如光学分辨率是否满足，红外测温仪的波长选择等等。
3火源预测方法分类现状
煤炭自然发火早期预报是指在煤层开采后，煤与氧接触氧化放热，进入自热阶段，热量积聚引起温度升高，致使自然发火的危险程度大大增加，在煤体自燃冒青烟或出现明火之前，根据煤被氧化放热时产生的标志气体、温度等参数的变化情况，早发现自燃征兆，预测和推断自燃发展的趋势，超前判识自燃状态，对自然发火进行早期识别并预警的技术称为预报技术。
预报方法主要分为指标气体分析法、测温法、示踪气体法等。
3.1指标气体分析法
指标气体分析法是目前普遍用来预报自燃火灾的方法。
它主要利用束管监测系统、人工采样分析、矿井监控系统等多种手段相结合来获取各类指标气体，通过分析煤自然发火过程中产生的某些气体的浓度、比值、发生速率等特征参数，对煤自然发火发展趋势等作出预报的方法。
指标气体分析法主要分为两类:
一类是利用标志性气体的浓度直接进行预报;另一类是利用某些气体组分的变化特性或某些气体组分之间变化规律进行预测，如链烷比、烯炔比、火灾系数等。
3.2测温法
测温法是指利用温度传感器对被监测地点进行温度监测，确定煤与周围介质的温度变化情况，以发现煤层的自然发火危险区域的预报方法。
此方法可以直观了解煤层的温度及其发火程度，对早期预报有重要的意义。
现有的预报煤自然发火的测温法分为两种:
一是直接用检测到的温度进行预报，另外一种可以根据温度的变化特性对煤所处的环境和条件对自然发火的可能性进行预报。
温度测定法现阶段主要采用的方法有:
热电偶、测温电阻、集成温度传感器等。
近年来普遍推广的是测试简单、操作方便的红外测温仪。
美、俄、英、德等国已成功地利用红外线技术预测预报井下自燃火灾，如红外线测温仪检测了煤壁、煤柱与浮煤堆的自燃，但是它的预测距离有限，而且不连续，为了连续观、测采空区的温度变化情况，需要利用计算机对监测地点进行实时监控。
3.3煤层近距离自燃隐患点红外探测
红外探测技术可以用于地质构造、煤巷及煤柱自燃火源的探测，是研究和应用红外辐射的一门新兴技术。
红外测温和红外探测有着本质的区别。
红外测温是测取一个物体表面的具体温度值，需接触测量。
4煤的自燃危险性预测
煤自燃危险性预测技术主要包括煤自燃倾向性实验测试法、综合评判预测法两种方法，从不同角度对煤自燃危险性进行预测。
4.1自燃倾向性实验测试法
国内外对煤自燃倾向性的测试方法主要分为两类:
一类是以煤的氧化性为基础的测试方法，主要有:
奥尔宾斯基法（波）、奥尔莲斯卡娅一维谢洛夫斯基（B.C.BecenoacxHl3）着火温度降低值法（前苏）、马切雅什法（即双氧水法）（波）等、静态吸氧法和动态吸氧法（如我国抚顺煤科分院研制开发的双气路色谱动态吸氧化法};这类方法均采用少许几克煤样进行实验，与煤自燃的实际条件相差甚远，不能全面地反映出煤的内在自燃性，另一类是以煤的放热性为基础的测试方法。
先后建立了小型、中型及大型实验装置。
实验装置测定煤的自燃倾向性，主要包括有绝热自热法（adiabaticself-heating）测定煤的自热速率指数，绝热炉测定煤炭最小自热温度;静态恒温法测定煤的临界环境温度（criticalambienttemperature）和交叉点温度（thecrossingpointtemperature）;非恒温动态法测试煤的自燃临界温度和CO产生率;恒温。
TA（DifferentiaThermalAnalysis）和程序升温测定煤的自燃特性。
中型和大型（>It煤样）实验装置主要有:
1991年在J.B的指导下，等在新西兰设计建造了长2m、直径0.3m、装煤量110kg的一维自燃实验装置;1991年SmithMironY和Lazzara在美国矿业局建立了装煤量近13t的大型实验台;1998年R.Benne和A.Galvin在澳大利亚昆士兰采矿安全测试与研究中心（SIIVITARS）建立了装煤量16t的大型实验台;1988年~1996年徐精彩、邓军等模拟现场实际条件，相继设计和建造了装煤量1.0t和0.5t的煤自然发火实验台:
湘潭工学院的李仁发等人（2001）构造了可以装90kg碎煤的实验装置:
淮南矿业学院的张国枢等人（1999）研制了实验室内模拟煤炭自燃的试验装置及其参数测定系统。
这一系列装置主要模拟和研究煤炭在常温条件下自燃的发生、发展过程及其影响因素，研究自火源形成及其分布规律等。
4.2综合评判预测法
陈立文（1992）、许波云（1990）和郭嗣踪（1995）等根据影响煤层自燃危险程度内、外因素，进行主观判断、分析评分，然后应用模糊数学理论，逐步聚分析，根据标准模式，计算聚类中心，对开采煤层自燃危险程度进行综合评判预测近年来，王省身、蒋军成（1997）、王德明、王俊（1999）,赵向军、李文平（19981999）等人采用神经网络的方法预测煤层自燃危险程度，虽然他们采用的神经网络结构各不相同，但均是采用影响开采煤层自燃危险性的三个主要因素，即煤炭自身的自燃倾向性、开采煤层的地质赋存条件和开拓开采及通风技术条件，作为预测指标，再对预测指标作进一步细分，来预测煤自燃的危险程度。
施式亮、刘宝深等（1999）用防火系数作为预测指标，建立了人工神经网络的时间序列煤自然发火预测模型来判断自然发火程度。
田水承，李红霞（1998）应用煤自燃倾向性、煤层厚度、煤层倾角、煤的固性系数及开采参数，运用模糊聚类方法对自然发火危险性进行了分类。
原苏联和波兰等国把实验室测定法与井下自燃条件结合起来预测井下自然发火危险程度。
匈牙利根据自燃火灾发生频率、工作面推进速度、瓦斯涌出量、工作面参数以及煤的活化性能等指标的关系，分析并确定出回归函数，计算出实际条件下总的火灾频率，预测煤层自然发火危险程度。
这些方法能定量预测煤层自然发火危险程度，而对自然发火期及可能发火区域无法预测。
4.3数学模型模拟计算预测法
近20年来，美国、日本、澳大利亚和法国等国，针对采空区或地面煤堆的自燃条件，根据传热、传质学和Arrhenius公式建立了多种煤自然发火数学模型，数值模拟煤的自燃过程，预测采空区或煤堆的自然发火危险性。
如日本利用等效暴露时间法估计煤的放热速率，数值模拟煤层暴露空气的温度、氧浓度变化过程，以预测煤堆的自然发火危险程度。
澳大利亚建立有源的非稳态自然发火模型研究预测煤的自燃性，其源项与温度符合阿氏方程，与氧浓度成正比。
新西兰及澳大利亚给出了煤体输运过程中发生自然发火的临界体积及最短自然发火期的数值。
但由于实际开采条件十分复杂，影响煤自燃的因素众多，适用范围较小。
5其他防灭火技术在矿井应用主要现状及其原理构成
采煤时火灾防治是整个矿井安全生产的前提，对保证施工人员安全十分关键，
山于煤矿开采工艺和煤田地质的不同构成了火灾防治的复杂性，加上其复杂的煤
层赋存条件，仅仅用单一的防灭火措施是很难达到防灭火的要求的，这就需要依
据现场的现实情况提出针对性的具体防灭火措施，目前我国主要的防灭火手段无
非从阻燃，防漏，惰化自燃带，降低自燃带温度以及综合以上儿种防火措施等等，
从而以其综合性手段共同防治火灾的发生。
5.1注入含有抑制燃烧的阻化剂溶液防灭火技术原理
阻化剂也称阻氧剂，初始多选用一些工业废渣，继而又发展出某些卤族化合物。
目前，阻化剂的主要作用是将其喷洒在采空区的煤壁或者煤块上，变相提高煤的活化能，起到延缓煤炭的氧化和防止煤自然发火的作用。
现有主流的阻化剂包括如氯化钙（CaCI2）、氯化钠、氯化镁（MgCl2）、水玻璃等无机盐类化合物以及某些工厂的废液。
阻化剂是一些吸水性很强的有机盐类，阻化机理为其能够附着在煤粒的表面，与水结合形成含水液膜，延缓了煤与氧的接触。
同时，阻化剂能使煤体表面处于长期含水潮湿状态，水在蒸发时的吸热降温，加快了煤体和外界的热交换，起到了抑制煤炭自然发火的作用。
煤的外在水分是一种良好的阻化剂，随着煤的外在水分增加，阻化效果也增强。
反之，如果阻化剂离开了水的作用，阻化效果也就会随之消失。
目前，多采用阻化率和阻化衰减期作为衡量阻化剂优劣的两个指标。
阻化率是指煤样在阻化处理前后放出的指标气体量的差值与未经阻化处理放出的指标气体量之百分比;阻化衰减期指煤炭经阻化处理后阻止煤体氧化的有效时间。
应当认识到，阻化剂对煤的自燃只能起延缓、延长发火期之作用，有时间界限。
因此，阻化率和阻化寻命缺一不可，理想的阻化剂应具备阻化率高和阻化寿命长两个特点。
阻化剂防火工艺包括向采空区直接遗煤喷洒阻化剂和打钻孔定点压注阻化液两
种方式。
值得注意的是，喷洒工艺要建立阻化液喷洒系统。
实验研究表明，20%浓度的氯化钙（CaC12）、氯化镁（MgC12）溶液的阻化率较高，防火效果好，在使用阻化剂防火时，应该注意阻化液配比。
（1）使煤体与外界空气隔绝，防治煤体氧化。
由于阻化剂是由一些液固混合材料以及一些有勃度特性的液体制成，它可以很好的将煤体包裹起来，杜绝了煤体与氧气的接触。
（2）使煤层具有一定的水分。
由于起阻化作用的水溶液其具有很多水分，且阻化剂本身也具备吸收空气中水分的特性，这样就保证了煤体的湿度，控制了其自热氧化时的危险性。
（3）阻化剂本身由于其中含有很多化学成分，它可以参与与煤体内部本身的自由基链式化学反应中去，同时会产生稳定链环（即煤内部分子结构被阻化剂内部分子结构取代，从而会使赋存在煤体表面的自由基团与空气中氧气间发生化学反应所生成的促进燃烧的物质失去其灵敏性，从而也减小了发火的风险。
（4）使煤体热量散发速率增强。
这主要存在于2个方面:
1.阻化剂自身相比较于煤本身来说，其导热性能比煤要好的多，尤其对于破碎的煤层其导热性更好。
2.阻化剂本身含有充足的水分，它可以通过蒸发作用带走煤体本身的大量热能。
5.2凝胶防灭火技术
胶体又称胶状分散体，是指分散质粒子直径在1-100nm（1nm=10-9m）的水溶液。
胶体的稳定性介于溶液和浊液之间，在一定条件下能稳定存在，属于介稳体系。
胶体形成的机理是胶体粒子可以通过吸附而带有电荷，带同种电荷的同种胶粒聚沉，就要克服电荷间排斥力，并且胶体粒子在不停的做布朗运动。
凝胶是溶胶或高分子溶液中的分散颗粒，在适当的条件下形成网络结构，成为失去流动性的半凝固状态的胶冻，如明胶、硅胶等，这一过程称为胶凝作用（Gelation）。
凝胶是胶体特殊情况下的存在形式，可分为弹性凝胶和脆性凝胶。
弹性凝胶失去分散介质后，体积显著缩小，而当重新吸收分散介质时，体积又重新膨胀。
但另一方面它又保留某些液体的特点，例如离子的扩散速率在以水为介质的凝胶中与水溶液中相差不多。
胶体材料介于固体和液体之间，同时具备了液体和固体的一些防灭火性质，如胶体中的水良好的吸热降温性;胶体似固体能够堵塞漏风、隔绝氧气。
为了封阻煤体中的裂隙或扑灭高位处的火灾，凝胶较其它防灭火介质具有优越性。
近年来，凝胶作为一种新型的防灭火材料，在煤矿自燃火灾的防治中获得了较广泛的应用。
胶体灭火机理在于凝胶能够将易于流动的水锁固起来，使胶体中90%左右是水，能够充分发挥了水的防灭火工效。
凝胶前溶胶具备一定的流动性，可以渗透到煤体的裂隙和微小孔隙中，成胶时封闭孔隙和裂隙;此外，凝胶可以将破碎的煤体形成凝胶整体，封堵煤体间裂隙及采空区的漏风通道，达到隔绝氧气的目的;同时，胶体中的水蒸发后能够带走一部分热量，增加热交换强度，水蒸气的产生也减少了内部的氧含量。
凝胶有较好的热稳定性，即使煤体或环境的温度很高，也能保证很好的完整性，只会随着时
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