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煤矿防治煤自燃技术措施方法

2019-05-18 09:24
煤自燃火灾一般发生在距离煤体暴露面一定距离的深部,往往只见自燃征兆冒烟而不见明火,导致煤炭自然发火4个因素:所开采的煤炭本身具有自燃倾向性,并以破碎状态存在;有连续适量的氧气供给;产热速度大于散热速度,造成氧化生成热量集聚;以上三个条件同时存在的时间大于煤炭最短自然发火期。
事实上,煤的自燃过程是煤的氧化放热和空气对流换热的综合过程。如果煤氧化产生的热量大于其对流散失到环境的热量,将导致煤层(堆)温度的升高,加快煤的氧化反应,放出更多的热量,引起煤的自燃。即煤的自燃取决于氧化放热速率和对流散热速率二者谁占优势,只有氧化放热速率占优势才会发生自燃现象。煤炭自燃是具有自燃倾向性的煤在有适宜的供氧量、有蓄热氧化的环境和时间的条件下发生的物理化学变化的结果。因此,煤的表面活性结构浓度、氧浓度和温度是影响煤自燃的主要因素,防治煤炭自燃的主要原理就是使煤体与空气隔绝、同时吸热降温,这是煤矿防灭火技术中最基本也是最重要的原则,扑灭自燃火灾主要从三个方面着手:一是隔离煤氧接触,使自燃火灾窒熄;二是降低煤温,使煤氧化放热强度降低,最终使火熄灭;三是惰化煤体表面活性结构降低煤氧复合速度,防止煤自燃的发生。
在引起煤自燃的各种因素中,漏风是其中重要的原因之一,矿井漏风不仅会造成额外的动力消耗,浪费大量的电能;同时会使采空区、被压碎的煤柱和封闭区内的煤炭及可燃物氧化自燃,会使有害气体进入通风巷道,危害矿井人员的身体健康。如何控制漏风,防止有害气体涌入生产区域,防止煤层自燃一直是亟待解决的问题。根据煤氧复合规律,煤氧只要接触,氧化反应就能发生,氧浓度越高则煤氧复合速度越快,因此,堵漏风技术就通过堵塞通往矿井火区的漏风通道,减少向火区供氧,降低煤氧接触几率,降低煤氧复合速度,从而防治煤自燃火灾。
为了有效防治煤自燃发火,目前常用均压、注氮、灌浆、阻化剂和凝胶材料等防灭火等技术,在抑制内因火灾中起到了很大作用,但也存在一些局限性:均压防灭火技术是一种复杂的技术管理工作,倘若操作不当,不仅达不到预定的防灭火效果,反而可能引发火灾;注氮气不但容易流失,而且对高温点的降温效果欠佳;灌浆将会消耗大量黄土,对我国的耕地造成一定的冲击,并且在一些土地资源匮乏的地区更加行不通;普通液体阻化剂使用后容易流失,灭火效果不太理想。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料集凝胶、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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