煤炭自燃是煤炭开采过程中影响矿井安全生产的主要灾害之一,这不仅造成了大量的煤炭资源浪费,而且严重地污染了煤刊矿的安全生产,造成重大的人员伤亡和经济损失。
煤体自燃是指具有自然倾向的煤在一定通风供氧条件下,发生一系列物理、化学反应而放出热量,当放出的热量大于散热到外部环境中的热量时,会引起煤温升高,进而促使热量释放,最终导致煤的自燃,是一个复杂的自加热过程,煤的自然氧化导致的火灾,不仅会浪费大量的煤炭资源,并产生有毒有害气体,严重危害井下井者的生命安全:煤自燃还常诱发瓦斯爆炸、煤尘爆炸,给矿井带来巨大的损失。煤炭在开采的过程中长期遭受煤火灾害的困扰,如何有效地预防煤火灾的发生,是保证煤炭安全开采的关键,也是难点。煤自燃防治和阻化剂的研究应以煤层氧化自燃特性研究为基础,有效地防治煤层自燃火灾,防治煤炭自燃的技术方法有很多,灌浆、阻化剂、气溶胶、惰性气体、凝胶、泡沫、无机泡沫或聚合物材料、黏土复合浆料、均压防灭火,但是这些传统技术存在一些缺点,例如,在实施常规灌浆过程中,灌浆材料往往会与水分离,从而影响煤的正常生产;阻化剂相对便宜,但这种抑制剂的抑制作用持续时间很短;惰性气体由于漏气而易于扩散,并倾向于离开注入区域;凝胶的流动性低,渗透范围小;三相泡沫稳定性差,不能长期密封火区,而有机泡沫价格昂贵并且会放出热量,可能引发煤自燃。
徐州吉安研发的普瑞特Ⅰ型防灭火技术集凝胶、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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