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煤炭自燃预测预报技术有哪些?

2019-03-27 09:44
煤炭的自燃过程是非常复杂的,这个过程的发生、发展与化学动力学、化学热力学,即化学反应机理与反应速度;物质结构(内部结构及其性质和变化)等理论有关。煤矿自燃火灾预测预报技术是在煤层没有产生自燃火灾之前,根据煤炭自然发火各个阶段的征兆和特点,采用相应的工艺对这些征兆和特点进行辨识的一种技术。
(1)利用人体生理感触觉预测预报
①嗅觉。煤炭自然发火时,随着温度的上升会产生一系列气体,这些气体一般都具有特殊的味道,比如煤油味、汽油味、烧焦味等,人们利用嗅觉就可以嗅到这些气味。
②视觉。煤炭自燃时,一般会产生视觉可观察到的烟雾和水蒸气,在煤岩表面一般会有水珠凝结生成。
③感觉。在煤炭自燃过程中,矿井内的温度逐渐升高,O2浓度逐渐下降,CO2等有害气体逐渐增加,在接近发火源时,会产生头痛、胸闷等不适感。
该预测预报技术主要基于人体本身,不需要设备投资,但其可靠性很低,对工作人员的依赖性太大,可以通过培训来强化。
(2)温度探测法的预测预报技术
温度探测法是利用温度传感器对监测地点进行温度监测,从而确定煤层的自然发火危险程度的方法。该方法主要通过在钻孔内安装温度探测器,或在某些预埋温度探头及其无线电发射器,根据测定的温度和接收到的信号变化来判断煤层是否发生自燃,从而做出预测预报,分为两类:一类是直接用检测的温度进行预测预报;另一类是通过监测点的温度变化特性进行预测预报。该预测预报技术充分利用了煤炭自燃产热的特点,通过煤温度的变化,进而确定是否发生自燃火灾,测量可靠、结果直观,但是由于点接触的原因导致测量范围小,探头非常容易损坏。
(3)同位素测氡法的预测预报技术
同位素中的氡具有放射性,同位素测氡法的原理就是利用煤岩中放射性氡随温度的升高析出率而增强的特性,当地下煤层发生氧化升温或自燃时其周围及上覆岩层中放射性氡的析出率增加。该预测预报技术通过检测氡的浓度,能够准确探明煤矿井下自燃火源位置,分析火势的发展趋势,具有很好的应用前景。
(4)指标气体分析法的预测预报技术
煤在自然发火过程中,会产生一系列反映煤炭氧化和燃烧程度的指标气体,如CO、CO2、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2等,其产生量随煤体温度的升高也会发生显著变化,可以利用指标气体产生最及其变化率和相互间的关系,进行早期预报。这些气体的测定方法有直接测定法、实验室分析法和自动检测法三种。CO一般在常温下就可以测出,烷烃的检测温度一般在临界温度左右,烯烃的检测温度较烷烃略高,是氧化加速阶段的指标气体,炔烃出现的时间最晚,只有在较高温度下才会出现,是煤激烈氧化阶段的产物。该预测预报技术能够通过产生气体的种类,确定煤的氧化和燃烧程度,从而制定相应的防治措施,防止煤炭自燃的进一步发展。
针对煤层自然发火的必要条件,徐州吉安研发出普瑞特防灭火新技术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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