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时间:2019-01-09
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1、三相泡沫防灭火技术采空区灭火中的应用 摘要:分析综采工作面在回采过程中,采空区浮煤长期处于自燃带内,防灭火工作难度很大,提出采用三项泡沫防灭火技术进行防灭火工作,介绍了利用三相泡沫灭火的成功经验。 关键词:三相泡沫采空区灭火 采空区发火将造成工作面封闭,影响生产和接续,往往会造成上千万综采设备被封闭在火区或被烧毁,甚至有可能引发瓦斯煤尘爆炸事故,所以采空区灭火工作极为重要。 1、三相泡沫灭火原理 1.1隔绝空气,阻止煤的氧化 三相泡沫中含有的固态不燃物能长时间保持泡沫的稳定性,即使泡沫破碎,也能有一定粘度的固体颗粒均匀
2、覆盖在浮煤上,隔绝空气,从而阻止煤的继续氧化。 1.2增加煤体外在水分,吸收降温、抑制煤炭氧化 三相泡沫的浆水具有吸热作用,从而降低化学反应速度,减少反应产生热量,避免环境温度升高。浆水和煤接触增加煤的外在水分。水分是以气化方式析出,能消耗氧化产生的热量,阻碍氧化反应过程温度的升高,从而抑制煤的氧化作用。 1.3惰化采空区5 注入氮气后减少采空区,采空区氧气浓度降低,氮气浓度增加,火区因氧供给不足而熄灭。 2、三相泡沫防灭火的特点 发泡性能好,水浆成为泡沫,能有效避免浆液的流失,不影响工作面环境。 泡沫稳定时间长达8
3、小时以上,包裹氮气性能好,能有效惰化充填位置。 使粉煤灰分布更均匀,能有效隔绝氧气,灭火彻底。可利用现有灌浆系统,成本低、设备轻、操作简单,实现快速灭火。 3、三相泡沫制作过程 其主要工艺流程:在制浆站中首先在制浆站中,用高压水枪冲洗山上的粉煤灰,形成适当浓度的泥浆,经过两道过滤网,靠泥浆重力自流至井下;通过定量螺杆泵将发泡剂注入到注浆管路中;浆液与发泡剂在混合器中充分搅拌混合后进入发泡器,在发泡器中接入氮气管路,气体与黄泥浆体相互作用产生出高倍数的三相泡沫。 三相泡沫发泡器主要采用射流喷射的原理,主要部件之一就是内置的文
4、丘里管,文丘里管的流道截面形状是一个先收缩后扩张的圆形管,并在其出口处设有两个可旋转的叶轮,利用泥浆自身的能量冲击叶轮旋转,流体与叶轮间强烈撞击,产生湍流,并使泡沫均匀、细腻和稳定性好。 4、峻德煤矿三水平北11层三四区一段回撤期间灭火实例。 4.1采区概况 该工作面走向平均长530m、倾斜长162m、煤层倾角30°5,煤厚1.6~5.2/3.4米;该块段抓顶板回采,采高3.0米,采用走向长壁综合机械化采煤法。 该面于2011年8月开始回采,回采过程中瓦检员于2012年2月1日在回风巷高位钻场抽放管内检测处CO微量,其取样
5、化验为CO7ppm,确定该工作面存在发火隐患。2012年1月末由于工作面遇断层,推进度缓慢,至2012年8月工作面停采回撤时,共推进65米,平均月推进9.3米。期间通过上隅角观测,采空区内气体中CO为0~24ppm。2012年9月5日,大班瓦检员从上隅角及回风巷绞车窝子高顶处检查CO含量急剧增加,其取样化验最大CO达742ppm,该面发火隐患升级。2012年9月10日,上隅角CO925ppm,回风流CO60ppm,9月12日,矿定该面撤人封闭。封闭后,从机道闭向工作面注氮,至10月12日,累计注氮气25万立方米,上隅角CO1ppm
6、,O23.36%,10月13日大班该面破闭恢复通风,通风后,其上隅角CO含量呈上升趋势,化验最大为CO981ppm,回风流CO最大80ppm,采空区复燃,2012年11月4日,该面第二次撤人封闭。氮气灭火未达到理想效果。 4.2灭火方案确定及灭火经过 在第二次封闭前,通过观测,该撤架面采空区下部未发现CO,只在上隅角及回风巷绞车窝子高顶处检测到CO,并且在回风巷7#钻场上隅角附近的抽放孔内检测CO最大,说明该面火源出现在采空区上部。因此第二次封闭后,在回风巷7#高位钻场内向该面采空区上部施工钻孔,利用该钻孔向采空区注三相泡沫灭
7、火。打钻时每加一根钻杆时都检查孔内有害气体变化情况,根据钻孔内CO浓度最大位置逐步判断火点范围,最后确定火点位置。在灭火过程中有害气体浓度最大为CO5207ppm、C2H444ppm。5 在灭火抢险过程中,共打钻孔13个,利用钻孔注三相泡沫,至11月26日,共注三相泡沫10000m3,有害气体迅速下降,上隅角CO4ppm,O24.86%,C2H4为0。矿定于2012年11月27日对该面破闭恢复通风,至2012年12月24日,停采面设备全部安全顺利撤出,25日,通风区对该面进行永久封闭。 5、三相泡沫主要技术指标 (1)发泡倍
8、数大于30倍; (2)稳定时问高于8h; (3)水灰比(质量比)为4:1; (4)耗浆量10-20m3/h; (5)发泡器进气口压力不小于0.3MPa; (6)三相泡沫产生量大于300m3/h; (7)发泡剂使用的比例0.2%~0.5%
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