國內(nèi)外防滅火現(xiàn)狀及防滅火技術

國內(nèi)外防滅火現(xiàn)狀及防滅火技術主講人：梁峰1完整版課件ppt國內(nèi)外防滅火現(xiàn)狀及防滅火技術主講人：梁峰1完整版課件ppt國內(nèi)外防滅火現(xiàn)狀2完整版課件ppt國內(nèi)外防滅火現(xiàn)狀2完整版課件ppt礦井火災是煤礦的主要自然災害之一，而煤炭自燃又是礦井火災的主要形式。近年來，綜采放頂煤技術得到大力的推廣和應用，使煤礦生產(chǎn)效率大幅提高，但該方法冒落高度大、采空區(qū)遺留殘煤多、漏風嚴重，使得礦井煤炭自燃發(fā)火頻繁發(fā)生，已成為制約礦井安全生產(chǎn)與進一步發(fā)展的主要因素之一。一、國內(nèi)防滅火現(xiàn)狀3完整版課件ppt礦井火災是煤礦的主要自然災害之一，而煤炭自燃又是礦井火災的主在我國國有重點煤礦中，有56％以上的礦井都存在自燃發(fā)火的危險。4完整版課件ppt在我國國有重點煤礦中，有56％以上的礦井都存在自燃發(fā)火的危險由煤炭自燃而引起的火災占礦井火災總數(shù)的90％以上。5完整版課件ppt由煤炭自燃而引起的火災占礦井火災總數(shù)的90％以上。5完整版課煤層自然發(fā)火的危害性我國新疆、寧夏、內(nèi)蒙等區(qū)還存在大面積的煤田火災，每年燒損煤量1000～1360萬噸，經(jīng)濟損失超過200億元。煤炭自燃產(chǎn)生大量的SO2，H2s，CO和CO2氣體，嚴重污染環(huán)境；煤田火災還造成大面積的植被破壞，使土壤沙漠化經(jīng)濟損失環(huán)境污染土壤沙化6完整版課件ppt煤層自然發(fā)火的危害性我國新疆、寧夏、內(nèi)蒙等區(qū)還存在大面積的煤

此外，為防止瓦斯事故，我國的高瓦斯礦井都采用瓦斯抽放作為治理瓦斯的根本措施，但是在瓦斯抽放過程中，由于增加了抽放區(qū)域的漏風，因瓦斯抽放引起的煤炭自燃問題又變得十分突出。因此，一旦礦井發(fā)生煤炭自燃，輕則影響生產(chǎn)，重則可能燒毀井下的全部生產(chǎn)設備及導致礦井的停產(chǎn)，帶來巨大的經(jīng)濟損失，近些年來，我國因在開采過程中采空區(qū)發(fā)生煤自燃而封閉的工作面超過1000個，每個面的直接經(jīng)濟損失都超過數(shù)千萬元。7完整版課件ppt此外，為防止瓦斯事故，我國的高瓦斯礦井都采用瓦斯抽放最嚴重的后果也很可能引發(fā)重特大瓦斯煤塵爆炸事故，導致特別重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，在最近10年時間里，就多次發(fā)生了由于礦井煤炭自燃引發(fā)瓦斯爆炸的重特大事故，如2003年11月14日，江西某礦采煤工作面由于煤炭自燃引發(fā)特大瓦斯爆炸，死亡51人，等等。因此，煤炭自燃發(fā)火的危害及其防治越來越受到煤礦安全工作者的關注。8完整版課件ppt最嚴重的后果也很可能引發(fā)重特大瓦斯煤塵爆炸事故，導致特別重大煤炭自燃是具有自燃傾向性的煤在有適宜的供氧量、有蓄熱氧化環(huán)境和時間的條件下發(fā)生的物理化學變化的結果。影響煤炭自燃的因素很多，影響過程也極其復雜，但歸根到底只有人為因素和自然因素兩大類。煤炭自燃兩大因素人為因素自然因素9完整版課件ppt煤炭自燃是具有自燃傾向性的煤在有適宜的供氧量、有蓄熱氧化環(huán)境煤層自燃發(fā)火煤有自燃傾向性遺留有大量浮煤連續(xù)供氧熱量的不斷積聚煤本身的特性人為控制影響煤炭自燃發(fā)火條件圖煤炭自燃火災的發(fā)生須具備以下幾個條件，其相互的關系如下圖所示。10完整版課件ppt煤層自燃發(fā)火煤有自燃傾向性遺留有大量浮煤連續(xù)供氧熱量的不斷積從上圖看出，在防治煤層自燃的時候，任何防滅火技術和材料只要切斷其中的任何一個乃至全部條件，那么就可以起到有效的防治效果。因此，所采用的防滅火技術與材料須滿足以下條件：11完整版課件ppt從上圖看出，在防治煤層自燃的時候，任何防滅火技術和材料只要切條件覆蓋煤體并封堵松散煤體的空隙，減少甚至杜絕漏風，隔絕煤體與氧氣的接觸。充分隋化存在煤層自燃的采空區(qū)吸收煤體周圍空間儲存的熱能，降低煤溫破壞煤體表面的各種活性基團結構，阻化煤氧反應防滅火技術與材料須滿足條件12完整版課件ppt覆蓋煤體并封堵松散煤體的空隙，減少甚至杜絕漏風，隔絕近幾年，防滅火技術在我國取得了長足的進步，有一大批高等院校和科研院所的專家、學者都一直在從事該領域的研究工作，為我國煤礦的安全事業(yè)特別是火災防治方面作出了很大的貢獻，成功地治理了多起礦井煤炭自燃災害。例如：2003年10月24日，寧夏白芨溝礦采空區(qū)發(fā)生了我國建國以來最大的煤礦井下煤炭自燃發(fā)火，全礦井被迫封閉。在火災治理過程中，采用注三相泡沫為主，同時結合注漿、水封、均壓及大流量注氮等技術，成功地撲滅并安全啟封了該特大型火區(qū)。13完整版課件ppt近幾年，防滅火技術在我國取得了長足的進步，有一大批高等院校和因此，為了保證礦井安全開采，有效防治煤層自燃，必須掌握現(xiàn)有的防滅火技術和該領域的最新研究進展。但是，在防治礦井煤炭自燃過程中，沒有一種材料是萬能的，通常都是幾種防滅火技術和材料綜合作用的結果，關鍵是要分析煤炭自燃的發(fā)生發(fā)展狀況、位置及根據(jù)礦井的實際條件，選擇合適的技術和手段。14完整版課件ppt因此，為了保證礦井安全開采，有效防治煤層自燃，必須掌握現(xiàn)有的二、國內(nèi)外常規(guī)防滅火技術為了防治煤炭自燃，國內(nèi)外廣泛采用注水、灌漿、噴灑阻化劑、注惰氣等技術。近年來，又較廣泛地采用了凝膠、膠體泥漿、阻化汽霧、泡沫樹脂等防滅火技術。該類技術對保證礦井安全生產(chǎn)起了重要作用，推動了礦井防滅火科技的進步。15完整版課件ppt二、國內(nèi)外常規(guī)防滅火技術為了防治煤炭自燃，國內(nèi)外廣泛采用注水在20世紀50年代，灌漿技術成為我國煤礦防滅火技術的主要手段，并且一直沿用到今天。所謂的預防性灌漿技術就是指將水和灌漿材料按適當?shù)谋壤旌?，配制成一定濃度的漿液，經(jīng)過鋪設的輸漿管路利用自燃壓差或泥漿泵送到可能發(fā)生煤炭自燃的區(qū)域，以防止自燃火災的發(fā)生。灌漿技術是一項傳統(tǒng)的、簡單易行的、比較可靠的防滅火技術。在一些缺少灌漿材料的礦區(qū)，通常采用注水來代替灌漿，增加煤體的水分，也取得了較好的效果。16完整版課件ppt在20世紀50年代，灌漿技術成為我國煤礦防滅火技術的主要手段阻化劑技術在美國、波蘭、前蘇聯(lián)等國家得到了較好的應用；近些年來，阻化劑技術在我國也得到推廣應用。該技術主要是讓水溶液附著在易被氧化的煤體表面，惰化煤體表面的活性結構，阻止煤與氧氣的接觸的作用。惰性氣體技術從20世紀70年代開始在德、法、英等發(fā)達國家煤礦中大量使用；從80年代起，我國開始了氮氣防滅火技術的研究與推廣。17完整版課件ppt阻化劑技術在美國、波蘭、前蘇聯(lián)等國家得到了較好的應用；近些年近年來，凝膠技術在我國得到較廣泛應用。凝膠分為無機凝膠和高分子凝膠兩大類，其防滅火機理是凝膠通過鉆孔或煤體裂隙進入高溫區(qū)，其中一部分未成膠時在高溫下水分迅速汽化，快速降低煤表面溫度，殘余固體形成隔離層，阻礙煤氧接觸而進一步氧化自燃；而流動的部分混合液隨著煤體的溫度的升高，在不遠處及煤體孔隙里形成膠體，包裹煤體，隔絕氧氣，使煤氧化、放熱反應終止；干涸的膠體還可以降低原煤體的孔隙率，使得通過的空氣量大大減少，從而抑制復燃。18完整版課件ppt近年來，凝膠技術在我國得到較廣泛應用。凝膠分為無機凝膠和高分目前國內(nèi)外主要防滅火技術及優(yōu)缺點如下表所示19完整版課件ppt目前國內(nèi)外主要防滅火技術及優(yōu)缺點如下表所示19完整版課件pp20完整版課件ppt20完整版課件ppt防滅火新技術粉煤灰固化泡沫防滅火技術三相泡沫防滅火技術稠化劑砂漿防滅火技術三、防滅火新技術21完整版課件ppt防滅火新技術粉煤灰固化泡三相泡沫稠化劑砂漿三、防滅火新技術1、粉煤灰固化泡沫防滅火技術粉煤灰固化泡沫是以粉煤灰和水泥為基材，添加一定的復合添加劑，通過物理機械的發(fā)泡方式，形成水、氣、固三相泡沫狀態(tài)的粉煤灰固態(tài)物質(zhì)，發(fā)泡倍數(shù)2～8倍可調(diào)節(jié)，形成了具有抗壓能力的輕質(zhì)固態(tài)材料。22完整版課件ppt1、粉煤灰固化泡沫防滅火技術粉煤灰固化泡沫是以粉煤灰和水泥為粉煤灰固化泡沫流程圖23完整版課件ppt粉煤灰固化泡沫流程圖23完整版課件ppt注入采空區(qū)或高冒區(qū)的泡沫體在一定時間內(nèi)具有流動性，可進入包括松動圈在內(nèi)的所有空間和縫隙，在一定時間內(nèi)產(chǎn)生凝固并逐漸固化，因此，可以有效充填整個漏風空間和松動圈縫隙；由于礦用固化泡沫固化前流動性較好，不需要很高壓力就可實現(xiàn)有效擴散，使接頂時只需要0.2～0.5MPa充填壓力就可以實現(xiàn)有效接頂和擴散，因此，充填設備功率較小、成本低，作業(yè)安全簡便。該技術目前已在鐵法煤業(yè)集團、兗州礦業(yè)集團等礦區(qū)得到初步的應用。24完整版課件ppt注入采空區(qū)或高冒區(qū)的泡沫體在一定時間內(nèi)具有流動性，可進入包括粉煤灰固化泡沫效果圖25完整版課件ppt粉煤灰固化泡沫效果圖25完整版課件ppt1)堵漏風效果好，防滅火效果明顯，適用于煤礦井下各種堵漏風的防滅火。2)防火泡沫流動性好，堵漏風充填可靠，滅火泡沫膠凝早，強度增長快，強度高，適宜巷道空洞直接堆積垛起，可快速熄滅高頂火災。3)材料易取，尤其是利用粉煤灰可改善電廠環(huán)境降低除灰成本。4)固化泡沫安全性、環(huán)保性好。粉煤灰固化泡沫具有如下特點：26完整版課件ppt1)堵漏風效果好，防滅火效果明顯，適用于煤礦井下各種堵漏風的粉煤灰固化泡沫現(xiàn)場效果圖27完整版課件ppt粉煤灰固化泡沫現(xiàn)場效果圖27完整版課件ppt所謂三相泡沫是指在粉煤灰或黃泥漿液中添加極少量的發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑等添加劑并引入氮氣，通過三相泡沫發(fā)泡器物理機械發(fā)泡，形成粉煤灰或黃泥顆粒均勻地附著在氣泡壁上的多相體系。并針對固體不燃物(粉煤灰、黃泥)介質(zhì)的特性，研制出了具有較高發(fā)泡倍數(shù)和泡沫穩(wěn)定時間較長的三相泡沫發(fā)泡劑和相應的三相泡沫發(fā)泡器。2、三相泡沫防滅火技術氮氣入口漿液、發(fā)泡劑輸送口三相泡沫混合漿液出口發(fā)泡器28完整版課件ppt所謂三相泡沫是指在粉煤灰或黃泥漿液中添加極少量的發(fā)泡劑、穩(wěn)泡粉煤灰或黃泥三相泡沫不完全等同于浮選學科中的三相泡沫。浮選中的三相泡沫，它只是將要浮選的固體顆粒粘附在泡沫上，而并不一定將水全部變成三相泡沫的液膜，因此，一般都會出現(xiàn)上層是帶固體顆粒的泡沫，而下層則是水。而防治煤炭自燃的三相泡沫，是需要將全部的水形成三相泡沫的液相成分，充分利用水的防滅火特性，使粉煤灰或黃泥顆粒、氣體、液體全部存在于三相泡沫體系中。

三相泡沫充分利用粉煤灰或黃泥包裹覆蓋可燃物的性能、水的吸熱降溫作用和氮氣的窒息能力來防治煤炭自燃與滅火，并將這三相作為一個有機的整體長時間保留在采空區(qū)，充分發(fā)揮三相材料的防滅火功能。29完整版課件ppt粉煤灰或黃泥三相泡沫不完全等同于浮選學科中的三相泡沫。浮選中三相泡沫制作流程圖①地面泥漿池③注入氮氣②注入發(fā)泡劑三相泡沫效果圖①地面攪拌泥漿②定量向灌漿管路中添加發(fā)泡劑③制氮機向發(fā)泡器中注入氮氣④混合液與氮氣在發(fā)泡器中攪拌形成三相泡沫⑤注入需要防滅火區(qū)域④發(fā)泡器30完整版課件ppt三相泡沫制作流程圖①地面泥漿池③注入氮氣②注入發(fā)泡

三相泡沫兼有了一般注漿、注惰氣泡沫、注氮氣、注阻化劑等防滅火技術的優(yōu)點，又克服了一般技術的不足，具有以下的特點：

1)泥漿通過注入氮氣發(fā)泡后形成三相泡沫，體積量大幅度增大，在采空區(qū)中可向高處堆積，對低、高處的浮煤都能覆蓋；注入在采空區(qū)的氮氣被封裝在泡沫之中，能較長時間滯留在采空區(qū)中，充分發(fā)揮氮氣的窒息防滅火功能。這是三相泡沫比一般單純注漿、注氮氣的優(yōu)越之處。31完整版課件ppt三相泡沫兼有了一般注漿、注惰氣泡沫、注氮氣、注阻化劑等防滅2)三相泡沫中含有粉煤灰或黃泥等固態(tài)物質(zhì)，這些固態(tài)物質(zhì)是三相泡沫面膜的一部分，可較長時間保持泡沫的穩(wěn)定性，即使泡沫破碎了，具有一定粘度的粉煤灰或黃泥仍然可較均勻地覆蓋在浮煤上，可持久有效地阻礙煤對氧的吸附，防止煤的氧化，從而有效地防治煤炭自燃發(fā)火。這是三相泡沫比兩相泡沫的優(yōu)越之處。32完整版課件ppt2)三相泡沫中含有粉煤灰或黃泥等固態(tài)物質(zhì)，這些固態(tài)物質(zhì)是三相3)三相泡沫發(fā)泡劑添加了阻化劑，因此，其發(fā)泡劑本身就是一種很好的阻化材料，能均勻的分散在煤體上，能有效地阻止煤氧結合官能團的產(chǎn)生和自由基的鏈式反應，對煤的自燃有很好的阻化效果；另外發(fā)泡劑作為一種表面活性劑，可以改善煤體的表面的潤濕性能，從而能使煤吸收更多的水分，極大地增加煤體的濕度；同時，含有發(fā)泡劑的水能在煤體表面形成一層水膜，隔斷煤與氧氣的結合。這是三相泡沫比一般的注水、注阻化劑的優(yōu)越之處。33完整版課件ppt3)三相泡沫發(fā)泡劑添加了阻化劑，因此，其發(fā)泡劑本身就是一種很

4)充分利用現(xiàn)有的注漿、注氮系統(tǒng)，投資少，設備簡單，操作方便，可連續(xù)大流量灌注?？蛇M行沿采空區(qū)埋管、綜采(綜放)支架插管、地面打鉆和與其他防滅火技術手段相互配合使用等多種注三相泡沫的工藝，并在現(xiàn)場得到了廣泛應用。

34完整版課件ppt4)充分利用現(xiàn)有的注漿、注氮系統(tǒng)，投資少，設備簡單，操作方

3、稠化劑砂漿防滅火技術

我國西北地區(qū)如新疆、內(nèi)蒙古和寧夏等地，煤層埋藏淺，地表漏風嚴重，煤炭自燃頻繁發(fā)生；該地區(qū)地表缺土少水，也無粉煤灰資源，采用常規(guī)的黃泥(粉煤灰)注漿防滅火技術面臨困難。神東礦區(qū)地表砂源豐富，山砂可以作為注漿防滅火材料。

單純的注砂很容易沉淀到管底造成堵管現(xiàn)象，且對管道的磨損也相當嚴重。為防止堵管，一般水砂比達10：1以上，需水量大，同時砂漿在井下的脫水量也大，惡化井下的工作環(huán)境，還影響煤質(zhì)，同時山砂對管道的磨損也相當嚴重。此外，砂子一旦脫水，會嚴重影響井下環(huán)境，且砂子對煤體的包裹效果就差，影響防滅火效果。但采用通常的注砂方法要求水砂比為7：1至11：1，需大量用水；砂漿到井下后易脫水。

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