乔国厚,张公慈,吕建立(义马煤业集团公司耿村煤矿,河南渑池472431)
摘 要:耿村煤矿一综放工作面发生一起大面积火灾,工作面面临封闭危险。三相泡沫新技术在治理该特大火灾中充分发挥了三相泡沫覆盖面广、灭火快、效果好的特点,以较快的速度扑灭了火灾,同时应用了泥浆胶体和喷浆堵漏等综合灭火技术有效处理了火情。
关键词:矿井火灾;三相泡沫;火区综合治理
中图分类号:TD75+2.2 文献标识码:B 文章编号:1003-496X(2006)
自1984年沈阳矿务局蒲合矿进行了我国第一个综采放顶煤工作面开采实验以来,综放开采技术得到逐步改进和完善,发挥了良好的经济和社会效益,但还有一些关键技术亟待解决,易自燃煤层综放开采的防火技术就是其中之一。众所周知综放工作面火灾一般发生在“两道”“两线”,而“两道”则因煤体暴露时间长更易自然发火。国内外广泛采用黄泥灌浆、喷洒阻化剂、注惰气、凝胶、胶体泥浆、阻化气雾、泡沫树脂,压注惰性泡沫等技术及材料进行综放面防灭火取得了良好效果,义马煤业集团耿村矿在综放面进风巷则采用了以三相泡沫为主并辅以其它灭火手段,有效处理了一起重大火灾。
1 三相泡沫组成及灭火机理
1.1 三相泡沫组成
三相泡沫是由固态不燃物(粉煤灰或黄泥等)和惰气,再加入一定量的表面活性剂(发泡剂、稳泡剂),以一定分散度分散在水中形成的体系。由于在纯固-液浆液中和纯水中一样,很难形成固-液-气的三相泡沫。因此必须加入表面活性剂来降低浆液的表面张力,再将气体通入浆液中,通过加压或强烈的机械搅拌形成三相泡沫。
1.2 三相泡沫防灭火机理
三相泡沫被注入到采空区,进行防灭火,主要发挥以下三方面的作用。
(1)隔绝空气,阻止煤的氧化。三相泡沫中含有固态不燃物,它们是三相泡沫面膜的一部分,可较长时间保持泡沫的稳定性,即使泡沫破碎了,具有一定粘度的固体颗粒仍然可较均匀地覆盖在浮煤上,可持久地减少浮煤表面的O2浓度,从而有效地阻碍、破坏碳氧络合吸附与解吸,防止煤的氧化。浆液通过注入惰性气体后形成三相泡沫,体积大幅度增大,在采空区中堆积的高度可达3~
(2)增加煤体外在水份,吸热降温,抑制煤炭氧化的发展。采空区浮煤自燃反应的速度随煤体和环境温度的升高而快速增大,而采空区内的碳氧络合吸附与解吸的反复循环,将不断地氧化产热,提高环境和煤炭的温度,导致煤炭氧化进程速度加快,从而引起自然发火。但三相泡沫中的浆水具有吸热降温作用,从而,可以降低化学反应的速率,减少反应的产热量,避免环境温升。
(3)惰化采空区。若采空区中O2浓度充足,则煤自燃的化学反应速率和放热速率就会增大。因此,在必要时,需要降低采空区内的O2浓度。三相泡沫的泡沫内包裹大量的N2,随着泡沫的破裂,N2被释放出来,能较长时间滞留在采空区中。同时三相泡沫具有很好的稳定性,能在很长的时间内不断的释放出N2。泡沫破裂后,N2就可以充满任何形状的有限燃烧空间和预防自燃的空间,发挥它的阻燃抑爆作用,使采空区的气体惰性化。这样不仅可以对煤矿采空区深部、高冒之处以及人们难以接近的地点进行防灭火,而且可以防止瓦斯和煤尘的爆炸。
2 工作面概况
(2-3)12190备用工作面位于耿村煤矿西采区2-3煤轨道下山东侧,北侧和南侧均为2-3煤实体;工作面走向长1
