煤矿采空区防灭火技术原理
随着煤炭开采向地下深部化推进,煤层结构愈加复杂,亦使煤矿灾害事故频发。矿井火灾事故作为煤矿开采中的常发事故,给工作人员的安全和财产造成了极大的损害。在矿井火灾事故中,由煤炭自燃发火直接导致的火灾事故超过矿井火灾发生总次数的四分之三,因此,矿井火灾事故始终是威胁我国煤炭工业安全经济发展的重大灾害之一。
据不完全统计,采空区遗煤自燃发火在各类煤矿自然发火事故中危害性最大,不仅严重浪费了煤炭资源,严重的还会造成生产机械被毁、采煤工作人员伤亡等重大后果。除此之外,若采空区内部瓦斯积聚较多,自然发火还会引起瓦斯爆炸等二次灾害,从而进一步增加了自然发火造成的损失。
理论上,采空区内遗煤自燃发火必须同时满足三个条件:①遗煤处于破碎堆积状态,且该煤炭本身具有自燃倾向性;②外部环境能够为遗煤的氧化过程持续不断地提供氧气;③遗煤在氧化过程所产生的热量集聚并不易散失。上述三个条件又被称作煤炭自燃发火的“三要素”。
由此可见,采空区遗煤自燃发火的必要条件是有一定量破碎堆积的煤并且存在漏风供氧和热积聚的条件。故防止采空区遗煤自燃发火,减少采空区火灾事故的发生只需要破坏掉三个条件中的任意一个即可。当前防治煤炭自燃发火的技术,重点是从消灭、阻止煤炭自燃发火“三要素”角度出发的。因此,煤矿生产现场最常用的采空区防灭火技术有以下几类:惰化遗煤的氧化自燃倾向、封堵巷道壁面裂隙减小工作面向采空区内的漏风、对监测到的采空区高温区域进行降温等,然而由于防灭火工作的复杂性与严峻性,通常煤矿均会采取多种防灭火技术相结合的方法实现采空区防灭火目的。
徐州吉安研发的普瑞特矿用防灭火专用液(JTF-I)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。
参考文献:
[1]刘学飞.青龙煤矿停采线切顶留巷采空区防灭火技术研究与应用[D].山东:山东科技大学,2022.
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