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煤矿采煤工作面防治煤炭自燃方法措施

2019-05-07 09:28
煤炭自燃是我国煤矿安全生产面临的一大突出灾害,中国大型矿井中约有72.1%的矿井存在煤层自燃灾害。煤矿井下自然发火易诱发火灾、瓦斯爆炸等事故,产生的有毒有害气体,严重威胁矿工生命安全,恶化自然生态环境,其中采空区遗煤是诱发煤矿火灾的主要原因之一。对于采煤工作面而言,防止煤层自然发火的重点区域为“两道两线”,两道即工作面的进、回风巷;两线为工作面的开采线、停采线。其中开采线在工作面收作阶段已进入到窒息带,不会存在自然发火隐患,而工作面进、回风巷及停采线在工作面收作阶段就成为防火重点区域,尤其是当工作面停采线附近煤层顶板破碎、结构复杂时,直接影响工作面的开采速度及设备回撤进度,进而延长了工作面封闭时间,增加了采空区防火的难度,因此研究工作面在收作期间采空区自然发火的防治措施具有极其重要意义。
根据自由基链式反应理论,当空气中氧气被煤体表面各种活性自由基团吸附时,即产生过氧化物自由基,并放出热量,同时与煤中氢化芳核进一步反应,生成氢化过氧化物,遇热分解生成新的自由基,从而导致煤体自由基链式反应连续不断地进行。防灭火措施通过破坏或终止煤自燃发生的条件,从而达到防与治的效果。
灌浆和注高分子材料措施是针对煤体吸附氧气发生自由基反应这一特性,将具有一定粘性且覆盖和包裹能力较强的浆液灌注在浮煤堆中,隔断煤体表面活性自由基团与氧气的直接接触,破坏活性基团对氧气的吸附。在水中按比例加入极少量的灭火剂,即可形成高分子胶体,从而实现水的液固转化,使其能够在指定地点停留,包裹高温煤体、堵塞煤体缝隙隔绝氧气、降低煤温、扑灭火源,并防止复燃。
注入氮气等惰性气体防火措施的机理就是冲淡浮煤堆放空间的氧气浓度,当氧气浓度下降到一定程度(小于7%)时,煤体表面的自由基链式反应将会中止,从而起到阻止煤炭自燃的目的。
采空区端头施工沙袋隔墙是最经济的一种防火措施,在进风端头施工沙袋墙,可以减少进风端头向采空区的漏风,起到堵漏作用,在回风端头施工的沙袋墙,可以起到增阻的作用,降低采空区内部与工作面之间的压差,从而减小采空区漏风量。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火新技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体,特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。一方面,水浆生成泡沫之后,缓慢形成凝胶,能把大量的水固结在凝胶体内,避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点,大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率;另一方面,形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖,且能固结90%以上水分并形成凝胶层,防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气,灭火时能长久地吸热降温,防止火区复燃。

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