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5種礦井防滅火技術(shù)適用條件及問題分析

[日期:2023-10-04]   來源:云南技能考試網(wǎng)  作者:云南技能考試網(wǎng)   閱讀:325次

煤自燃防控的主要技術(shù)有阻化、注惰性氣體降氧抑溫、堵漏和均壓、三相泡沫等。針對(duì)煤自燃不同危險(xiǎn)等級(jí)及礦井實(shí)際開采條件綜合性的采用防控技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)煤自燃危險(xiǎn)的早期預(yù)防。

1、注惰性氣體降氧抑溫技術(shù)

惰性氣體的防滅火技術(shù)應(yīng)用于煤的自熱階段和活化階段,主要是指在特定的區(qū)域注入惰性氣體,降低氧氣體積分?jǐn)?shù),抑制煤氧接觸氧化。

常見的惰性氣體主要有N2、CO2,部分惰性氣體在影響煤自燃時(shí)不僅具有廣泛的覆蓋率,同時(shí)還有較強(qiáng)的冷卻抑制效果,在流動(dòng)的過程中能夠吸收部分煤樣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量,進(jìn)而破壞煤體的蓄熱環(huán)境。惰性氣體由于經(jīng)濟(jì)型、易獲取性、穩(wěn)定性好、無污染性等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。

大量的研究表明CO2 比N2具有更好的作用效果,且煤吸附CO2的量是 N2 的 10 倍。CO2滅火技術(shù)主要依靠CO2的窒息、惰化隔氧、吸附阻化的作用進(jìn)行滅火,而液態(tài)CO2 或干冰在氣化或升華時(shí),需要吸收環(huán)境中的熱量,因此能夠降低環(huán)境溫度起到冷卻的作用。有學(xué)者研究表明當(dāng)煤體處于低溫時(shí)期時(shí),吸附CO2能力大于吸附O2的能力,因此采空區(qū)煤自燃治理可以通過注 CO2氣體的方式進(jìn)行治理。因此惰性氣體的防滅火技術(shù)的發(fā)展有利于煤自燃的進(jìn)一步防控。

2、注漿防滅火技術(shù)

注漿防滅火技術(shù)應(yīng)用于采空區(qū)煤自燃,起到吸熱降溫和覆蓋煤體隔絕氧氣的作用。主要的類型有黃泥灌漿、粉煤灰灌漿和黃泥復(fù)合膠體等,在注入的過程中漿體的流動(dòng)能夠大面積地將煤體覆蓋,使得破碎堆積狀的煤的外表面形成一層包裹物,隔絕氧氣同時(shí)在注入漿體后,在漿體的流動(dòng)下能夠吸收一部分熱量,降低煤體所處環(huán)境的溫度。

注漿防滅火技術(shù)的制作工藝簡單,能夠利用普通的設(shè)備將漿體注入到有自然發(fā)火傾向的煤體中,流動(dòng)性好,材料的制作粒度較細(xì),有利于后期的輸送,經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng);注漿技術(shù)中所采用的阻燃材料,阻燃效果較好,顆粒較細(xì),能夠堵塞煤的孔隙,充分的阻止煤體與空氣中的氧氣接觸,起到阻斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的作用,漿液在注入采空區(qū)后凝結(jié),凝結(jié)后有一定的黏附性,能夠?qū)⒍逊e的煤進(jìn)行包裹,進(jìn)而達(dá)到良好的防滅火效果。


3、阻化預(yù)防煤自燃技術(shù)


阻化劑主要分為物理阻化劑和化學(xué)阻化劑。

物理阻化劑的阻化機(jī)理主要表現(xiàn)在:將阻化劑噴灑至煤體表面,充填并覆蓋其表面裂隙,阻止煤氧接觸。通過蒸發(fā)吸熱作用降低自燃危險(xiǎn)區(qū)域溫度,減緩煤氧復(fù)合作用速率,間接延長了煤層自然發(fā)火期,F(xiàn)階段,常用的阻化劑主要是以氯化鎂、氯化鈣和水玻璃為主要成分的無機(jī)鹽類水溶液。

化學(xué)阻化劑的作用機(jī)理體現(xiàn)在:煤體活性分子可與阻化劑分子經(jīng)特定反應(yīng),提高自身活化能和蓄水量,減少了煤中的活性基團(tuán)(羥基、甲基以及亞甲基)以及煤氧復(fù)合反應(yīng)中間產(chǎn)物(羧基、羰基)的含量,穩(wěn)定的官能團(tuán)醚鍵的含量增加。化學(xué)阻化劑主要是以離子液體、自由基捕獲劑、水凝膠等。


4、堵漏和均壓防滅火


堵漏和均壓防滅火主要應(yīng)用于煤的初期氧化的自加熱階段。均壓技術(shù)即合理調(diào)配礦井通風(fēng)系統(tǒng),使得漏風(fēng)源之間的壓差達(dá)到某種程度上的均衡,減少或消除漏風(fēng);或者通過調(diào)節(jié)氣室、風(fēng)門等方式來實(shí)現(xiàn)漏風(fēng)通道兩端的正常壓降,減少漏風(fēng)供氧,防治煤炭自燃。

對(duì)于堵漏研制出了匹配度較高的材料主要有:兩幫堵漏的水泥漿;高冒區(qū)堵漏的抗壓水泥泡沫和高水速凝材料;采空區(qū)堵漏的黃泥和砂等材料。上述的堵漏材料具有低污染、操作方便和易掌握等優(yōu)勢(shì)。


5、三相泡沫防滅火


三相泡沫綜合應(yīng)用于煤的裂變和燃燒階段。三相泡沫防滅火材料兼具固、液、氣 3 種滅火材料優(yōu)勢(shì),充分發(fā)揮出黃泥或者粉煤灰的黏附特性、水的蒸發(fā)吸熱特性、氮?dú)獾母艚^窒息性進(jìn)行綜合防滅火工作。

優(yōu)先考慮三相泡沫防滅火的環(huán)境主要有:采用俯采方式的綜采面采空區(qū)煤自燃、火源位置隱蔽,難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的大型火區(qū)以及高位巷火災(zāi)的預(yù)防。


6、問題分析
1)煤自燃監(jiān)測(cè)預(yù)防受環(huán)境影響較大,F(xiàn)階段對(duì)于采空區(qū)煤自燃火災(zāi)的監(jiān)測(cè)預(yù)防主要采用束管監(jiān)測(cè)、吸收光譜監(jiān)測(cè)、壁面紅外測(cè)溫法、熱電偶測(cè)溫法以及半導(dǎo)體測(cè)溫法等。由于受井下環(huán)境的影響,若在監(jiān)測(cè)的過程中束管破裂,則會(huì)影響后期的預(yù)防和控制;吸收光譜的檢測(cè)技術(shù)容易受到水蒸氣和煤塵顆粒的影響,受制于檢測(cè)環(huán)境的光線,成本高昂;壁面紅外測(cè)溫法在測(cè)量時(shí)需要待測(cè)巖體沒有障礙物遮擋;而熱電偶測(cè)溫法和半導(dǎo)體測(cè)溫法在測(cè)溫時(shí)必須與被測(cè)物接觸,每個(gè)熱電偶只能測(cè)較小范圍內(nèi)的溫度變化,由此在測(cè)量時(shí)需要設(shè)置的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量較多。
2)煤自燃防治技術(shù)存在一定的局限性,F(xiàn)階段我國煤礦井下火災(zāi)的防治采用的技術(shù)有:注惰性氣體降氧抑溫技術(shù)、注漿防滅火、膠體堵漏防滅火、均壓防滅火、三相泡沫防滅火以及阻燃材料防滅火等。目前采用的防滅火措施原理有隔氧、吸熱降溫、化學(xué)抑制等。惰性氣體具有一定的窒息性,在工作面的開采過程中若向采空區(qū)注入一定量的惰性氣體則會(huì)導(dǎo)致人員的窒息。在運(yùn)用的過程中需要結(jié)合堵漏和均壓等技術(shù);注漿防滅火的經(jīng)濟(jì)成本較低,但在注入的過程中需要防止注入的漿液堵塞管路;三相泡沫防滅火在投入的過程中,發(fā)泡的設(shè)備成本較高,僅適用于短暫的防治煤自燃,長期的投入三相泡沫防滅火技術(shù)的適用性較低;阻燃材料防滅火技術(shù)是現(xiàn)階段治理煤自燃最常用的一種方法,但部分阻燃材料并不完全符合礦山綠色環(huán)保的要求,基于此,仍需要尋找一種煤自燃防控的新技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警-監(jiān)測(cè)-控制一體化。


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