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防灭火技术的种类及其使用条件

2016-7-26 10:06:41      点击:
  目前煤矿井下常用的防灭火技术主要有:堵漏、均压、惰气、惰泡、三相泡沫、阻化剂、雾化阻化剂、惰化阻化剂、用水灭火、灌浆、胶体防灭火技术等,这些技术按其主要作用和功能可回纳为以下几类:

      (一)控制漏风技术 主要目的是:减少或杜尽疏松煤体氧气的供给。技术手段有:水泥喷浆;泡沫喷涂;纳米改性弹性体材料涂抹;均压。

      水泥喷浆工作量大,回弹多,抗动压性差,堵漏效果不十分理想;泡沫堵漏性能好,抗动压性好,但其本钱较高,高温时分解,开释出有害气体;纳米改性弹性体材料具有气密性好、伸长率大等性能,可刮、涂、抹在煤岩体、木材及闭墙漏风处,操纵简单,使用方便,可根据施工需要调整固化时间,固化后表面形成弹性体。

      闭区均压可减少向封闭区域内的漏风,开区均压则可降低采空区周边的压差,减少向采空区浮煤漏风,从而降低自燃危险程度,但对于已经或曾经发生过自燃的火区,仅依靠均压达到完全杜尽漏风,防止自燃的目的是不现实的。

      (二)火区惰化技术 主要目的是:降低火区O2浓度,窒息火区。技术手段有:注进N2和CO2等惰性气体;惰气泡沫;三相泡沫。

      惰气和泡沫可布满整个空间,既能迅速窒息明火,又能抑制煤层自燃高温火区的发展,但对大热容的煤体降温效果不好,灭火周期长,火区易复燃,且对现场堵漏风工作要求较高。

      惰泡和三相泡沫能起到固氮、降温、减少漏风、降低采空区氧浓度、包裹煤体等作用,但泡沫稳定时间短,在碎煤中压注,发泡性能差,起泡倍数低,若仅起阻化剂作用,则本钱太高,效率低,对已形成高温的浮煤,仅依靠惰泡隔氧灭火,需注惰泡量很大,且易复燃。 

      (三)煤体阻化技术 主要目的是:降低煤体的氧化活性,抑制煤氧结合。技术手段有:喷注CaCl2、MgCl2等一些吸水性很强的盐类;雾化阻化剂;惰化阻化剂。

      当CaCl2、MgCl2的水溶液附着在煤体表面时,形成一层含水液膜,阻止煤氧接触,同时能使煤体长期处于湿润状态,在低温氧化时温度不易升高,从而抑制了煤的自热和自燃;阻化剂防火效果较好,但当煤中水份蒸发,减小到一定程度时,阻化作用就会停止,转而变为催化作用,促进煤的氧化与自燃。

      惰化阻化剂在煤温超过一定温度时,开始吸热气化,产生惰性阻化气体,阻碍火区的自由基链锁反应过程,高温分解后的剩余物在煤表面天生一层薄膜,冷却后成为脆性覆盖物,使煤与空气隔??;但该材料不易均匀地分散到煤体内,充分发挥其防灭火效能,如用其水溶液注进煤体则易流失。 

      (四)吸热降温技术 主要目的是:降低高温煤体温度,彻底熄灭高温火区,防止火区复燃。技术手段有:注水;灌浆;液氮;液态CO2。

      熄灭煤层火区的关键是降低煤温。水是最经济、来源最广泛吸热降温材料,其热容量大,1L水转化成蒸汽时吸收2256.7kJ热量,同时天生1.7m。水蒸汽,能很快降低煤温,大量水蒸汽具有冲淡空气中的氧浓度、包围、隔离火源、窒息火源的作用;灌浆防灭火技术在我国有自然发火危险的矿井中用得较普遍,泥浆能够吸热降温,对煤体还有包裹作用,达到隔氧的目的,对于采空区的防灭火效果明显,已成为与井下内因火灾斗争的主要措施之一。

      但井下自燃火源通常处于比较高的部位,用水或泥浆灭火时,不能滞留在发火部位,易形成固定的通道活动,流过发火部位后仅使煤表面温度得到降低,煤体内部温度仍然很高;水的冲洗将煤体表面的灰分带走,又露出新的煤体表面,水的剧烈蒸发增加了煤的孔隙率,使漏风通道更加畅通;水在600℃以上会分解成H2和O2,有水煤气爆炸的危险,给井下灭火队员构成极大威胁。 

      (五)胶体防灭火技术

      西安科技大学开发的凝胶、胶体泥浆、稠化胶体和复合胶体等防灭火技术集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体,使易于活动的水溶液在指定时间和部位发生胶凝,包裹高温煤体,充分发挥水的吸热降温作用,较好地解决了灌浆和注水的泄漏流失题目。且在近1000℃的明火中不会迅速汽化,仅因水份缓慢蒸发而逐渐萎缩,灭火安全性好,在井下湿度90%,温度28℃的环境下,13个月后仍保持完好。
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