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膠體防滅火技術(shù)在綜放開采礦井中的應(yīng)用时间：2016-11-11 阅读 1膠體泥漿快速撲滅煤礦井下火災(zāi) 兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦在常用滅火手段都見效不大的情況下，采用膠體泥漿滅火技術(shù)，成功地?fù)錅缌?4308西面軌道運輸巷的火區(qū)，保障了礦井的安全生產(chǎn)。14308西軌順火區(qū)位于頂部采空區(qū)，該火點是巷道頂部采空區(qū)的舊火點，火源點的遺煤量大而且復(fù)燃速度很快，火區(qū)儲存熱量很大，滅火難度大。 整個滅火過程分為三個階段 第一階段，由于14308西軌順火區(qū)頂部是大量浮煤堆積的采空區(qū)巷道，在上一次著火時用水滅火，頂煤冒落形成許多空洞，支架就象爐柵一樣，且支撐強度也不高，為防膠體泥漿泄漏到底下巷道，采用多鉆孔（每次不少于12個鉆孔）、低流量（每個鉆孔流量為1~2m3/h）注膠，成膠速度控制在1min內(nèi)。鉆孔從滅火道打平鉆或仰角3°、鉆探8m進(jìn)入采空區(qū)垮落頂板中，距14308西軌順4.8~5.2m，3次總共注入膠泥漿450m3。 第二階段，經(jīng)兩次進(jìn)入火區(qū)偵察基本沒有發(fā)現(xiàn)漏漿，便決定打俯角3°、深8m的鉆孔。在打鉆過程中只見鉆孔有大量的CO，沒有見煙。3天注膠體泥漿500m3。 第三階段，前兩個階段的滅火情況表明，注膠體泥漿防止泄漏是非常成功的，但是由于滲透性差，沒有滲透到底部，在火區(qū)的上部形成一個膠體層，火源處沒有見到水和膠，因此調(diào)整鉆孔使終孔位置到達(dá)距巷道頂板3.5~4.0m高處進(jìn)入火區(qū)，放慢成膠的速度，使膠體進(jìn)入火區(qū)即施工10°~12°的俯孔，孔深10~12m，經(jīng)驗證鉆孔布置基本到位。又在火源中心前后10m范圍內(nèi)全部重新布置俯斜10°~12°的鉆孔，連續(xù)注膠體泥漿6天計900m3�；饏^(qū)啟封成功以后，救護(hù)隊進(jìn)入偵察，明火已經(jīng)撲滅，巷道全部噴漿且重災(zāi)區(qū)重新掛金屬網(wǎng)復(fù)噴一次。 2綜合機械化放頂煤開采工作面凝膠阻化防滅火 兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司南屯煤礦在63上10綜合機械化放頂煤開采工作面順槽的頂煤發(fā)生高溫自燃時，采用了凝膠阻化堵漏的技術(shù)，成功地抑制了準(zhǔn)備和回采期間的自燃發(fā)火事故，這在全國煤炭系統(tǒng)尚屬首次。后來，又陸續(xù)在鮑店煤礦及大屯煤電公司姚橋煤礦等處進(jìn)行了應(yīng)用，均取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 開采有自燃發(fā)火傾向的煤層，特別是采用順槽沿空布置的綜采放頂煤工藝，井下堵漏防火是一大難題。在采礦生產(chǎn)中，由于相鄰巷道沿著煤層的底板掘進(jìn)而造成松動的頂煤，留下的聯(lián)絡(luò)巷雖然已經(jīng)封堵，但是仍然存在著漏風(fēng)的問題，傳統(tǒng)的堵漏辦法難以奏效。凝膠阻化堵漏技術(shù) 采用的凝膠阻化劑是一種粘塑性的化合物，由主劑和促凝劑組成，兩種溶劑混合以后，形成了果子凍一樣的膠體，其凝固的時間可以按照配方的需要控制在幾秒至一個月。在酸類促凝劑的選擇中，他們對十幾種酸類材料進(jìn)行了篩選，找到了低毒、低成本、高性能的配方。 該材料有以下特點： ①滲透性好。其混合液在凝固以前的粘度近似于水，可以滲透到煤和巖石的裂隙中，而成膠以后的粘度則是水的1500倍，并且具有一般阻化劑的阻燃性。 �、诰哂忻芊庑阅�。可以防止井下巷道通過破碎煤體漏風(fēng)，可以承壓3.92kPa，從而起到防止漏風(fēng)的作用。 �、劬哂泄趟阅�。液體中的90%～96%是水，它使容易流動的水固結(jié)起來，既起到了在煤體中堆積的作用，又可以發(fā)揮水阻止煤氧化以及吸熱降溫的物理性能。 �、芫哂形鼰峤禍匦阅�。成膠反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，吸熱量大于104kcal/m3，從而對煤體起到冷卻的作用。 �、輫娮⒐に嚭唵蝺r格低廉。 �、薏蝗菀资�，壽命長。凝膠阻化技術(shù)的成本隨著成膠時間的不同而不一樣，大約為40～80元/m3之間。 3綜合機械化放頂煤工作面復(fù)合膠體防滅火技術(shù) 由西安科技學(xué)院和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司共同研究的“復(fù)合膠體防滅火技術(shù)”，是在凝膠防滅火技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而成的新型滅火技術(shù)。膠體中99%以上是被束縛的水，吸熱降溫潛力更大，成膠材料用量比以往的膠體滅火技術(shù)大幅度降低，使井下滅火材料的運輸量減少90%以上，而且膠體性能也有了改善，為煤層內(nèi)因火災(zāi)防治提供了新的方法和途徑。 復(fù)合膠體防滅火技術(shù)是利用定量添加設(shè)備將稠化劑按一定比例加入水中，使水或泥漿稠化，再用泵或灌漿系統(tǒng)壓注到松散煤體中，稠化液體在泵壓和自重作用下滲入到煤體裂隙和微小孔隙中并吸熱，以降低煤體溫度、堵塞松散煤體的孔隙與裂隙，使氧分子無法滲透到煤體內(nèi)部，極大地減少煤氧接觸的幾率，降低煤體自身的氧化放熱性能和自燃性。井下輕便移動式注膠工藝主要通過XKC-5/18復(fù)合膠體壓注機把各種膠體材料按比例混合、攪拌后送到火源點，對于局部火區(qū)、高溫區(qū)可進(jìn)行快速有效處理，使用方便靈活。有時井下煤層著火范圍很大，則需要大流量（通常在30~100m3/h）注膠滅火工藝。從地面漿池中配好增稠劑、增強劑和溶劑，利用地面灌漿防滅火系統(tǒng)、注砂防滅火系統(tǒng)及防塵水管路系統(tǒng)壓注到火源。 在東灘煤礦4308回風(fēng)平巷掘進(jìn)期間、4308綜合機械化放頂煤開采工作面回采期間、14307停采線以及鮑店煤礦5309回風(fēng)平巷相鄰采空區(qū)的應(yīng)用均表明：復(fù)合膠體添加劑用量為3‰時，與凝膠濃度為10%時性能相當(dāng)；具有一定的強度及滲透性、蠕變性及粘彈性；具有觸變性而且受熱粘度降低；具有良好的吸熱性，在滅火的時候不會產(chǎn)生大量的水蒸氣；耐火性能相當(dāng)好；可以長期保存在煤層中，防止煤層自燃發(fā)火或者火區(qū)復(fù)燃。 4綜合機械化放頂煤開采工作面膠體防滅火的推廣 兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧二號煤礦在23下05綜合機械化放頂煤開采工作面應(yīng)用復(fù)合膠體防滅火技術(shù)對采空區(qū)的火災(zāi)進(jìn)行了治理，取得了明顯的成效。這個煤礦日產(chǎn)原煤1萬t以上，由于綜合機械化放頂煤開采技術(shù)一次性開采強度大、端頭液壓支架處的頂煤放出率低（有的不放）、采空區(qū)遺煤量比較多以及沿著底板掘進(jìn)等原因，造成綜合機械化放頂煤開采工作面的煤層自燃火源隱蔽，而且火源點位置高、氧化蓄熱周期長，發(fā)現(xiàn)發(fā)火征兆的時候周圍巖層的溫度也很高、熱容量很大，使得煤層的自燃發(fā)火幾率增高，礦井自燃火災(zāi)事故增多。為此，這個礦采用了井下輕便移動式注膠工藝，利用復(fù)合膠體壓注機作為定量添加設(shè)備，將稠化劑按照一定的比例加入到水中，使水或者泥漿稠化，然后用泵或者灌漿 壓注到松散煤體中，在泵壓和自重的作用下稠化液體滲入到煤體的裂隙和微小的孔隙中并且吸收熱量，使煤體的溫度降低，堵塞松散煤體的孔隙和裂隙，使得氧分子無法滲透到煤體的內(nèi)部，極大地降低了煤氧接觸的幾率，使煤體自身的氧化放熱性能降低，自燃性下降。 實踐證明，該工藝使用靈活，設(shè)備體積小，添加劑用量很少，對于局部火區(qū)及高溫區(qū)可以進(jìn)行快速有效的處理。有時井下煤層著火的范圍很大，則需要大流量（通常在30～100m3/h）的注膠滅火工藝，從地面的漿池中配好增稠劑、增強劑和溶劑，利用煤礦現(xiàn)有的地面灌漿防滅火系統(tǒng)、注砂防滅火系統(tǒng)及防塵水管路系統(tǒng)壓注到火源。23下05綜放工作面的回風(fēng)隅角曾經(jīng)出現(xiàn)過C2H2濃度高達(dá)92ppm、CO濃度196ppm，并且伴隨著CH4含量的增加，他們在加大注漿量和汽霧阻化法均無效的情況下，對采空區(qū)進(jìn)行壓注膠體泥漿，使C2H2濃度降低為0、CO濃度保持在20ppm左右，CH4、CO2濃度也隨之降低。 5偏鋁酸鈉在煤礦凝膠防滅火中的應(yīng)用 以碳酸氫銨作促凝劑的凝膠防滅火技術(shù)在煤礦得到了推廣應(yīng)用。但是，目前使用的凝膠在成膠的過程中釋放出大量的氨氣，污染了井下的空氣，不利于操作人員的健康。為此，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦利用偏鋁酸鈉替代碳酸氫銨作促凝劑，消除了氨氣，凝膠性能達(dá)到了防滅火的要求。經(jīng)過在東灘煤礦井下火區(qū)的滅火工作中應(yīng)用，取得了明顯的滅火效果，此后又在兗州礦區(qū)的興隆莊煤礦、南屯煤礦、鮑店煤礦等處的防滅火工作中得到了應(yīng)用，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，有著極大的推廣價值。 選用無毒無味材料作促凝劑是減少或杜絕氨氣產(chǎn)生的關(guān)鍵，他們通過對水玻璃（Na2O?nSiO2）為基料、偏鋁酸鈉（NaAlO2）為促凝劑進(jìn)行配比實驗，認(rèn)為偏鋁酸鈉為促凝劑是可行的。它是一種阻化率高、速凝、降溫、無毒、無味的低成本促凝材料。新型促凝劑膠體的成膠時間可以依據(jù)配比進(jìn)行調(diào)整，促凝劑選用化學(xué)計量泵自動配比，工藝簡單，配比精確，可靠性好。在5%～6%水玻璃、3%～4%偏鋁酸鈉時的成膠過程穩(wěn)定，并能滿足現(xiàn)場的使用要求。故在5%水玻璃配比不變的條件下，依據(jù)實際情況來選擇適當(dāng)?shù)钠X酸鈉。根據(jù)井上下的使用結(jié)果和煤炭科學(xué)研究總院重慶分院提供的資料，成膠后的膠體具有以下性能指標(biāo)：含水量在90%以上，最大可達(dá)93%；成膠前易于流動，成膠后成固態(tài)膠體狀，具有液體的滲透堵漏功能；成膠過程是吸熱反應(yīng)，故具有吸熱降溫功能；膠體具備阻化性能，60℃時阻化率達(dá)50%以上，80℃時阻化率達(dá)70%以上；膠體無毒無味，對工作環(huán)境不會造成影響。
西科森蘭作為國內(nèi)知名煤火災(zāi)害防治和礦山應(yīng)急救援的專業(yè)化企業(yè)，企業(yè)不斷發(fā)展創(chuàng)新，先后獲得國家專利60多項，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系，現(xiàn)已成為國內(nèi)知名的煤礦防滅火/煤礦防滅火材料/煤礦防滅火設(shè)備/黃泥灌漿系統(tǒng)/礦山應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)/井下救援供應(yīng)商。
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