常用的煤礦火災防治技術優缺點分析
煤炭工業是國民經濟和社會發展的基礎產業,煤礦火災防治及其繼發性災害的防控技術,對煤礦的安全生產具有非常重要的意義。常用的煤礦火災防治技術有灌漿技術、阻化劑、惰性氣體泡沫技術、均壓防滅火技術、凝膠技術、普瑞特防滅火技術等。
1、灌漿技術
灌漿防滅火技術效果直觀,便於操作又無環境污染及人身傷害的風險,簡單易行,灌漿材料取用方便,成本較低。目前現用防滅火充填材料主要有:黃泥漿充填材料、水砂漿充填材料、煤矸石泥漿充填材料、廢水泥渣充填材料等。
該技術通過包裹煤體隔絕煤與氧氣的接觸及吸熱降溫發揮作用。它的不足之處是只向低處流,對火源位置較高的情況作用不明顯;易跑漿和潰漿,造成大量脫水,惡化井下工作環境,影響煤質。該技術的優點在於避免了「拉溝」現象;水也能均勻分布。
2、阻化劑
凡是能減小化學反應速度的物質皆稱為阻化劑。
阻化劑作用機理
(1)增加煤在低溫時的化學惰性,或提高煤氧化的活能;
(2)形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面;
(3)充填煤柱內部裂隙;
(4)增加煤體的蓄水能力;
(5)水分蒸發吸熱降溫。實質是降低煤在低溫時的氧化速度,延長煤的自然發火期。
應用阻化劑防火的主要方法是:表面噴洒、用鑽孔向煤體壓注以及利用專用設備向採空區送入霧化阻化劑。壓注和噴洒系統有移動式、半固定式和固定式三種。
該技術惰化煤體表面活性結構,阻止煤炭的氧化;吸熱降溫,並使煤體長期處於潮濕狀態。但阻化劑技術也存在著一定的缺陷,不容易均勻分散在煤體上。且噴洒工藝難實施;腐蝕井下設備,影響井下工人的身體健康。
3、惰性氣體泡沫技術
惰性氣體泡沫防滅火材料主要是氮氣泡沫、二氧化碳泡沫等。在井下滅火時,可採用鑽孔壓注方法,將溶液注入自然發火區域。該技術避免了「拉鉤」現象;水也能均勻分布;適用於採空區或煤堆深部的煤炭自燃。不足之處是泡沫很容易破滅,加上只有液相水,一旦水分揮發。其滅火性能就消失。
4、均壓防滅火技術
均壓防滅火技術採用通風調節的方法減少自燃危險區域漏風通道兩端的壓差,減少漏風量,從而斷絕供氧源,起到防滅火的作用。它對工作面及掘進面初期發現的高溫預兆點有較好的效果,但是工作面兩端的壓差不可能降低為零,對工作面煤柱自燃預防作用不大。
5、凝膠技術
膠體是指分散顆粒度尺寸在1~100nm的水溶液。凝膠易於將流動的水分子固定起來,膠體中90%是水,從而充分發揮了水的防滅火作用。成膠前液態的溶液能滲入到媒體的裂隙和微孔中,成膠後就堵塞了這些微孔和裂隙。與煤體形成一個凝膠整體,封堵煤的裂隙及採空區的漏風通道,使氧分子無法進入煤體的內部,同時膠體能在煤的表面形成一層保護凝膠層,隔絕煤氧結合,其水蒸發的水蒸汽也使採空區氧氣濃度降低,減少煤與氧分子的接觸機會。凝膠具有很高的熱穩定性,在高溫下膠體仍有很好的完整性而不破滅。但是該技術成本較高,流動性差,較難大面積使用,有些凝膠會產生有毒害氣體。
6、普瑞特防滅火技術
普瑞特防滅火技術是徐州吉安礦業科技有限公司聯合中國礦業大學研製出的新型防滅火技術,該技術很好的融合了黃泥灌漿、惰性氣體、凝膠、阻化劑、三相泡沫等各項防滅火技術的優點,又避免了上述各項技術的多數缺點。
技術特點:
(1)集凝膠、黃泥灌漿、兩相或三相泡沫、惰性氣體和阻化劑的防滅火優點於一體,能把泡沫中的水固結在凝膠體內,避免了黃泥灌漿和其它泡沫大量水流失或者潰漿的缺點;
(2)在採空區具有良好的擴散性能,生成的普瑞特以泡沫為載體能夠對採空區或煤田火區的高、中、低位火源進行大範圍、全方位的覆蓋,持久保持煤體濕潤冷卻,隔絕氧氣,且添加劑中含有的阻化劑能長久對煤體阻化,徹底防治煤炭自燃;
(3)普瑞特被注入火區後,會在火區全方位覆蓋一層凝膠層,並且凝膠層中95%以上都是水,具有長久的吸熱降溫作用,能夠有效防止火區復燃;
(4)普瑞特以泡沫為載體,在防滅火區域內能向高處堆積,所到之處普瑞特都能有效覆蓋並黏附浮煤裂隙,具有良好的封堵漏風通道的性能;
(5)泡沫中的氮氣緩慢釋放,避免單獨注氮時氮氣容易流失的缺點,持久保持火區惰化。
結語
煤自燃過程中預防和控制,不是一種材料是萬能的,通常是一個聯合行動的結果,運用幾種防火技術和材料,關鍵是要分析煤自燃的發展條件,位置,根據礦井的實際情況,選擇合適的技術和手段。
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