防治煤自燃新技术-高倍阻化泡沫

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1、’’7～-：，’』防治煤自燃新技术一高倍阻化泡沫．。，

2、．陆伟‘：(煤炭科学研究总院重庆分院，重庆，400037)摘?要针对目前防治煤自燃·般采用物理性质的防治办法，·研制了新型的以改变煤自燃性为主的化学阻化剂材料，并以泡沫为载体注入到易自燃区域进行防灭火．r研制了．新型的高倍阻化泡沫发泡装置，介绍了高倍阻化泡沫的发泡过程和相关参数。对高倍阻化泡沫的防灭火特点进行了论述，并对其化学阻化特性进行了测试，结果表明高倍阻化泡沫是一种建立的科学理论基础上的一种新型、j高效而且经济的防灭火新技术。‘‘一‘关键词。煤自燃，。1阻化泡沫，化学阻化。，O序论防治煤炭自燃的主要

3、原则是阻止煤氧化过程的发生和消除热量集聚。为防治煤炭自燃，国内外广泛采用灌浆、喷洒物理阻化剂、注惰气等防灭火技术【1-4]o在灌浆材料方面，主要是黄泥、粉煤灰，此外还有粉碎的矸石、砂子、水泥砂浆、石膏、高水材料等。近年来，又较广泛地采用了凝胶、胶体泥浆、阻化汽雾、泡沫树脂等防灭火技术【5-9】。这些技术对保证矿井安全生产起了重要作用，但还存在一些问题：黄泥灌浆会消耗大量农田，粉煤灰堵漏效果差，矸石制浆成本高；水玻璃一铵盐凝胶产生有毒有味的氨气，高分手凝胶成本高；水泥砂浆、：高水材料j，泡沫树脂不但成本高而且工艺复杂t惰气易随漏风扩散，一不易滞留在注入的区域内。

4、．为了克服现有防灭火方法的不足，原苏联、法自、波兰、保加利亚等国从20世纪‘80年代起开始研究惰气泡沫防治煤炭自燃的方法[10-13】。我国在90年代初，在“八五．t科技攻关项目中也开展了压注惰气泡沫防治采空区自然发火的研究【14．”】，但是这类泡沫都没有阻化作用，防灭火功能比较单一，‘效果不理想。针对国内外现有防灭火技术的不足，申请者研制高倍阻化泡沫，并研制与之相适应的，适合矿井防灭火需要的发泡器和注泡系统。1高倍阻化泡沫系统，⋯高倍阻化泡沫系统主要由以下几个部分组成，如图1示：(1)高倍阻化泡沫原液：包括复配的表面活性剂、稳泡剂、吸水树脂和化学阻倦剂。表面

5、活性剂起发泡和增加煤体湿润能力，稳泡剂延长泡沫存在时间，吸水树脂保持煤体长久湿润，化学阻化剂破坏煤体中易于氧化的结构，使煤的自燃倾向性降低。：101-防治件自燃新{．【_术一商侣Hl忆泡沫(2)压力水源：与发泡原涟扳照一定比例濉台，形成泡沫的液相，并提供动山通过比例混合器吸入高倍m化泡沫原液，(3)压力气源：提供发泡动力和将高倍阻化泡沫液相吸入的动力，在采用惰性气体的情况下起到降低氧气浓度的作用。(4)比例混彳}器：在以压力水源为动力的基础上自动吸入高倍阻化泡沫发泡原液并进行初步混合。(5)喷穿j混台器：～定压力气体通过喷射j昆合器后产生一定负压，使水和高倍m

6、化泡沫原液吸入喷射混台器，并与气源混合。(6)发池装茕：将‘￡体和液体及其眷种添加荆进行混合、起泡和均泡从而形成大小适中，稳定性好的商倍阻化泡沫。高倍阻化泡沫发生器的设计遵循了以下几个原则：(at)不使用外加泉体作为动力：(b)在保征发泡倍数的前提下结构尽量简单可靠：(c)原料加入处均采用负压吸入设计，保证在任何气J匿,fn水压条件下混台液体不会倒流。基于上述原则．研制的新型高倍阻化泡沫发生器及其附属装置如图45所示，其部分实物如图2所示。2高倍阻化泡沫应用过程2．1设备检查囤2发泡器实物图2007年牟国煤F宜辛举术年会论文在注高倍阻化泡沫f绀，应该先检查管路

7、、制氮机或压缩宅气发生装置、发泡装置和一些辅助设备是否处于工作状态．以保证高倍阻化泡沫的顺利进行。2．2注高倍阻化泡沫过程将水源，气源接上高倍m化泡沫发泡系统，将比例混合气的吸管放入高倍阻他泡沫原液桶里，井将泡沫出口端与注泡沫管路连接好后，先打开气源．再打丌水源即可丌始注泡。注泡完成后先将吸原液管耿忆数分钟后关闭水源和气源即可。采取上述方法获得的高倍阻化泡沫如匿3、4所示。图3高倍阻化泡沫喷出国圈4高倍龃化泡沫艘果陶2．3应用地点高倍阻化泡沫不但适应干隐蔽区域煤白燃的灭火．也适用于易发火区域的防火，同时也可用于外因火灾发生时候的灭火。比如采空区的防灭火．在初步

8、判定采空匿高温区域大概位置后，通过钻7L等方式向采空区内注入高倍阻化泡沫，使大量泡沫火空

9、1=『】覆盖煤体，熄灭火源，并舫止复燃靛生。如果判定采空区柴一部位易于发火，弱样可以通过注入高倍陬M匕泡沫的方洼对煤体进行物理化学阻化，达到预防的作用。2．4高倍阻化泡沫基本参数防治煤自燃新技术一高倍阻化泡沫通过发泡实验，测定高倍阻化泡沫的基本参数如下：(1)+每体积高倍阻化泡沫原液在水和气体的作用下发泡到2000"-'5000倍体积泡沫(发泡倍数超过50倍以上)；．(2)泡沫稳定时间大于3小时：(3)有效发泡率大于95％：3高倍阻化泡沫的特点高倍阻化泡沫除主要的发泡剂外

10、，还有多种添加剂：稳泡剂——延长泡沫存