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兖矿综合机械化放顶煤工作面煤层自然发火防治技术
2019-05-10  出处:煤客网  煤客新闻网  煤矿网  来源:网络   人气:0   

因,使综放顺槽与顶部采空区连通。
2.2.7无煤柱开采留小煤皮的沿空巷道与邻近层采空区连通,火源沿巷道顶板及沿空侧(或顶部)采空区发展迅速,火势控制困难。
2.2.8两道顶煤在回采前破碎区已受到长时间的氧化升温,由于端头顶煤放出率低,该顶煤垮落采空区后,产生5-8m宽的丢煤带,采空区这2条遗煤带相对其他地点温度更高,自然发火期缩短;当接近停采线时,为了撤架而不放顶煤,使得采空区形成较大面积悬空,且留有大量浮煤,而撤架时间又较长,使自燃性增强。当相邻综放面沿空送巷和回采时,由于一次采落煤层厚度大,采动影响范围广,相应漏风量增加,容易引起巷道自燃火灾。
2.2.9巷道自然发火主要发生在巷道高冒区、地质构造带、煤体破碎带、裂隙发育之处,以及巷道有突变的区域(巷道变形、起伏、扩大、缩小、转弯、分叉、汇合及巷道内安设风门、风窗、风嶂、堆放杂物等)。这些区域漏风强度变化较大,浮煤易自燃。
2.3煤自嫩的危险区域
2.3.1采空区遗煤带
工作面开采初期,以工作面开切眼附近采空区为主;工作面开采过程中,以靠近工作面顺槽的相邻采空区遗煤带为主;工作面停采撤架期间,以停采线附近采空区为主。
2.3.2巷道顶煤
极易自燃区为煤巷顶板局部高冒区、煤巷地质构造破坏区、煤巷起坡破碎区、煤巷煤柱沿空侧废弃硐室及开切眼、停采线;易自燃区为煤巷地质构造轴部破碎区、巷道硐室及溜煤眼、煤巷顶部破碎区、工作面回采期间煤巷超前变形区;可能自燃区为煤巷上帮中部破碎区、煤巷上帮上部破碎区、煤巷下帮破碎区。

3、煤层自然发火防治技术
3.1胶体材并防火技术
3.1.1凝胶堵漏技术
凝胶是具有粘塑性的胶体化合物,它由主剂和促凝剂两种溶液经混合后反应而形成。其混合液在凝固前粘度近似于水,但渗透到煤和岩石裂隙中,成胶后粘度则是水的1500倍.能有效地防止漏风,如主剂浓度为6%的100mm厚的胶体层可抵抗4000Pa的空气压力,因而凝胶是一种很好的“内部堵漏”材料,用来进行顶板裂隙的封堵及冒落空洞的充填,效果很好。凝胶除密封性能外,还具有良好的固水和吸热降温性能,因而也常用作直接的灭火材料。


凝胶压注工艺简单,操作方便,如图4-4-1所示。系统采用TBW-50/15型泥浆泵2台;0.5m3水箱4个,其中2个配液、2个压注。材料由主剂(水玻璃)、促凝剂(铵盐)和水按一定比例混合而成,通过调整三者的配比来控制成胶时间和胶体硬度,以适应灭火和防火的不同需要,一般成胶时间能够控制在几十秒至几十分钟不等。
3.1.2胶体泥浆灭火技术
(1)胶体泥浆灭火机理
胶体泥浆利用基料、促凝剂的胶凝作用,以黄泥浆作充填剂,增加胶体强度、耐温性能和增强有效期。以水玻璃为基料形成的胶体是二氧化硅的胶体,其胶体结构如图4-4-2所示。胶体内部充满黄泥浆、水和部分NaHCO3、Na2CO3、NH4OH等分子,硅胶起骨架作用,黄土起稠化充填作用.把易流动的水固定在硅胶内部。
未成胶的混合液在泵压和自重的作用下,通过钻孔和煤体裂隙进入高温区,有一小部分混合液由于未成胶就遇到高温,其中的水分迅速汽化,快速降低煤表面温度,残余的固体形成一层膜,阻碍煤氧接触而进一步氧化自燃。随后流动的混合液随着液体温度升高,成胶速度加快,在不远的周围形成胶体。该胶体包裹煤体,隔绝煤氧接触,使煤的氧化放热过程立即中止,煤氧化产生的有害气体消失。混合液渗入煤体孔隙形成胶体。胶体泥浆吸收大量热能后,胶体缓慢失水蒸发,以蒸汽形式排放大量热能,煤体温度进一步下降,使煤体氧化放热性能大量降低,火势熄灭。随着胶体混合液的不断注入,成胶范围不断扩大,火势熄灭圈增大,直至整个火源熄灭。当胶体泥浆完全干涸失水后,残余物中的孔隙较多,虽大大降低了原煤体的孔隙率,但仍能使一部分空气通过。煤体经胶体泥浆处理过后氧化放热性能大为降低,但在较高温度下仍能复燃。一般在常温下,经过胶体泥浆处理过的碎煤所产生的氧化热不足以引起煤体升温,故不会再自燃。因此,采用胶体泥浆灭火后的火区,仍应使火区温度逐渐下降,储存的热能充分释放,否则仍有复燃危险。
(2)胶体泥浆的灭火工艺
胶体泥浆灭火系统是在黄泥灌浆系统的基础上,增加促凝剂添加系统,如图4-4-3所示。地面浆池制浆水土比为4:1-5:1,基料添加比例为90-100kg/m3浆,搅拌均匀。井下促凝剂添加比例视所需的成胶时间而定,一般成浆时间为7-8min时促凝剂比例为20kg/m3浆;成胶时间为3-4min时凝剂比例为30kg/m3 浆;成胶时间为25s时促凝剂比例为50kg/m3浆。



(3)胶体泥浆灭火技术的特点
a胶体泥浆稳定性好。胶体泥浆热稳定性比纯胶体更好,在高温火炭中不熔化、失水速度很慢。完全失水后的残渣是耐火的黄土和SiQ2,仍然充填着煤体孔隙,增加漏风供氧阻力,降低煤体氧化放热性能。胶体泥浆耐压稳定性随着含土量的增加而增高,黄土不仅起充填作用,黄土本身也是一种胶体材料,当黄土与硅胶形成复合胶体泥浆时耐压性能比任何一种单质胶体性能都好。因此高浓度(含土量为25%-40%)胶体泥浆可充填高冒空顶区,而纯凝胶或纯泥浆都不能。
b成胶时间可控制。成胶时间可根据促凝剂的添加量加以控制,最快成胶时间为25s,慢的可控制在1-2d。根据火区不同条件、需要输送的距离及钻孔渗透的范围,选择不同的成胶速度。胶体泥浆进入火源高温区,由于温度升高,成胶速度会加快。
c大量浮煤堆积高处的火源采用水和泥浆难以扑灭。灌浆和注水灭火,浆和水往低处流,形成一定的泄漏通道,通道上部和周围的火难以扑灭,且注水和注浆的管路中都带有一定的空气,形成的通道一旦停注也成为畅通的漏风通道,使火难以扑灭。另外,浆水经过块煤表面,只能带走一部分表面温度,煤内部温度短时间内不会下降,停水后温度迅速上升,一旦供氧马上复燃。采用胶体泥浆灭火技术,能有效地克服上述缺点。

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