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煤礦防治煤炭自燃的防滅火技術

2019-05-21 09:52
煤層自然發火在我國煤礦開采過程中,是常見的“五大自然災害”之一,自然發火防治一直是煤礦安全生產管理的重要舉措。煤層自然發火對煤礦企業的危害是極其嚴重的,輕則損失大量資源,造成設備損壞和經濟損失;重則引起其他連鎖災害事故,造成礦毀人亡。
常用的煤礦防滅火技術有以下幾種:
灌漿就是將水和不燃性固體材料(黏土、粉煤灰等)按一定比例制成泥漿,利用礦井的高度差或者泥漿泵通過鉆孔或管路送至可能發生自燃的地點,起到防火的作用。灌漿按與回采的關系可分為采前預灌、隨采隨灌和采后封閉灌3種。采前預灌就是在工作面尚未回采前對其上部的采空區進行灌漿,該灌漿方法適用于開采老窖多的、容易自燃的特厚煤層。采后注漿是在采空區封閉后,利用鉆孔技術向工作面后部采空區內注漿。隨采隨灌則是隨著采煤工作面推進的同時向有發火危險的采空區灌漿,這是灌漿時采用的主要方法。灌漿技術的特點:(1)可以包裹煤體,隔絕煤與氧氣的接觸面;(2)可以通過吸熱起到降溫的效果;(3)操作工藝簡單;(4)成本比較低。
阻化劑防滅火是采用一種或幾種物質的溶液灌注到采空區、煤柱裂隙等易于發生煤炭自燃的地點,降低煤的氧化能力,阻止煤的氧化進程。阻化劑主要有無機鹽吸水液、氫氧化鈣阻化液、硅凝膠等。直接在工作面噴灑阻化劑,會使工作面過于潮濕,工作面環境更加惡劣,生產設備也容易遭到腐蝕。
惰性氣體防滅火技術主要是指將惰性氣體送入擬處理區,稀釋此空間內的氧氣,使防治區域缺氧惰化,抑制煤自燃。惰性氣體防滅火可以被用作礦井防滅火的惰性氣體主要有3種:二氧化碳、燃燒產生的惰性氣體和氮氣。
均壓防滅火技術就是利用各種調壓手段,通過改變通風系統內的壓力分布,以降低漏風通道兩端的風壓,來減少漏風,從而達到抑制和熄滅火災區的目的。
凝膠防滅火技術就是通過壓注系統將基料和促凝劑與水按一定比例混合后,注入到煤體中凝結固化,起到堵漏和防滅火的目的。礦井防滅火所用的膠體主要指水的凝膠,假凝膠或假凝膠與泥漿等形成的混合膠體,以及類似凝膠的黏稠流體。膠體材料中通常還填充一定量的粉煤灰、黃土等作為骨料。骨料的加入不但可增強膠體的強度和耐高溫性,而且基料的用量通常也可降低。
三相泡沫就是將不溶性的固態不燃物(粉煤灰、黃泥等)、惰性氣體(N2)和水并添加少量的添加劑(發泡劑和穩泡劑)通過三相泡沫發泡器充分攪拌混合,形成固體顆粒均勻附著在氣泡壁上的大量富集的含有氣-液-固三相的體系。三相泡沫集固、液、氣三相材料的防滅火性能于一體,利用粉煤灰或黃泥的覆蓋性、氮氣的窒息性和水的吸熱降溫性進行防滅火,大大提高了防滅火效率。
徐州吉安研發的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于一體,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,水漿生成泡沫之后,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采空區里的滯留率;另一方面,形成的凝膠能以泡沫為載體對采空區的高、中、低位火源或浮煤大范圍全方位的覆蓋,且能固結90%以上水分并形成凝膠層,防火時能持久保持煤體濕潤并隔絕氧氣,滅火時能長久地吸熱降溫,防止火區復燃。

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