國內(nèi)外防滅火現(xiàn)狀及防滅火技術(shù)

國內(nèi)外防滅火現(xiàn)狀及防滅火技術(shù)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(shù)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(zāi)是煤礦的主要自然災(zāi)害之一，而煤炭自燃又是礦井火災(zāi)的主要形式。近年來，綜采放頂煤技術(shù)得到大力的推廣和應(yīng)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(fēng)嚴(yán)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(jìn)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(zāi)是煤礦的主要自然災(zāi)害之一，而煤炭自燃又是礦井火災(zāi)的主在我國國有重點(diǎn)煤礦中，有56％以上的礦井都存在自燃發(fā)火的危險(xiǎn)。4完整版課件ppt在我國國有重點(diǎn)煤礦中，有56％以上的礦井都存在自燃發(fā)火的危險(xiǎn)由煤炭自燃而引起的火災(zāi)占礦井火災(zāi)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(zāi)占礦井火災(zāi)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(zāi)，每年燒損煤量1000～1360萬噸，經(jīng)濟(jì)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(yán)重污染環(huán)境；煤田火災(zāi)還造成大面積的植被破壞，使土壤沙漠化經(jīng)濟(jì)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(fēng)，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(shè)備及導(dǎo)致礦井的停產(chǎn)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)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(gè)，每個(gè)面的直接經(jīng)濟(jì)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(yán)重的后果也很可能引發(fā)重特大瓦斯煤塵爆炸事故，導(dǎo)致特別重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，在最近10年時(shí)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(guān)注。8完整版課件ppt最嚴(yán)重的后果也很可能引發(fā)重特大瓦斯煤塵爆炸事故，導(dǎo)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(shí)間的條件下發(fā)生的物理化學(xué)變化的結(jié)果。影響煤炭自燃的因素很多，影響過程也極其復(fù)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(zāi)的發(fā)生須具備以下幾個(gè)條件，其相互的關(guān)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(shí)候，任何防滅火技術(shù)和材料只要切斷其中的任何一個(gè)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(shù)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(shí)候，任何防滅火技術(shù)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(fēng)，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(tuán)結(jié)構(gòu)，阻化煤氧反應(yīng)防滅火技術(shù)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(fēng)，隔絕近幾年，防滅火技術(shù)在我國取得了長足的進(jìn)步，有一大批高等院校和科研院所的專家、學(xué)者都一直在從事該領(lǐng)域的研究工作，為我國煤礦的安全事業(yè)特別是火災(zāi)防治方面作出了很大的貢獻(xiàn)，成功地治理了多起礦井煤炭自燃災(zāi)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(zāi)治理過程中，采用注三相泡沫為主，同時(shí)結(jié)合注漿、水封、均壓及大流量注氮等技術(shù)，成功地?fù)錅绮踩珕⒎饬嗽撎卮笮突饏^(qū)。13完整版課件ppt近幾年，防滅火技術(shù)在我國取得了長足的進(jìn)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(shù)和該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)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(shù)和材料綜合作用的結(jié)果，關(guān)鍵是要分析煤炭自燃的發(fā)生發(fā)展?fàn)顩r、位置及根據(jù)礦井的實(shí)際條件，選擇合適的技術(shù)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(shù)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(shù)。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(shù)。該類技術(shù)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(jìn)步。15完整版課件ppt二、國內(nèi)外常規(guī)防滅火技術(shù)為了防治煤炭自燃，國內(nèi)外廣泛采用注水在20世紀(jì)50年代，灌漿技術(shù)成為我國煤礦防滅火技術(shù)的主要手段，并且一直沿用到今天。所謂的預(yù)防性灌漿技術(shù)就是指將水和灌漿材料按適當(dāng)?shù)谋壤旌希渲瞥梢欢舛鹊臐{液，經(jīng)過鋪設(shè)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(zāi)的發(fā)生。灌漿技術(shù)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的、簡單易行的、比較可靠的防滅火技術(shù)。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(jì)50年代，灌漿技術(shù)成為我國煤礦防滅火技術(shù)的主要手段阻化劑技術(shù)在美國、波蘭、前蘇聯(lián)等國家得到了較好的應(yīng)用；近些年來，阻化劑技術(shù)在我國也得到推廣應(yīng)用。該技術(shù)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(jié)構(gòu)，阻止煤與氧氣的接觸的作用。惰性氣體技術(shù)從20世紀(jì)70年代開始在德、法、英等發(fā)達(dá)國家煤礦中大量使用；從80年代起，我國開始了氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)的研究與推廣。17完整版課件ppt阻化劑技術(shù)在美國、波蘭、前蘇聯(lián)等國家得到了較好的應(yīng)用；近些年近年來，凝膠技術(shù)在我國得到較廣泛應(yīng)用。凝膠分為無機(jī)凝膠和高分子凝膠兩大類，其防滅火機(jī)理是凝膠通過鉆孔或煤體裂隙進(jìn)入高溫區(qū)，其中一部分未成膠時(shí)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(jìn)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(yuǎn)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(yīng)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(fù)燃。18完整版課件ppt近年來，凝膠技術(shù)在我國得到較廣泛應(yīng)用。凝膠分為無機(jī)凝膠和高分目前國內(nèi)外主要防滅火技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)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(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)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(shù)粉煤灰固化泡沫防滅火技術(shù)三相泡沫防滅火技術(shù)稠化劑砂漿防滅火技術(shù)三、防滅火新技術(shù)21完整版課件ppt防滅火新技術(shù)粉煤灰固化泡三相泡沫稠化劑砂漿三、防滅火新技術(shù)1、粉煤灰固化泡沫防滅火技術(shù)粉煤灰固化泡沫是以粉煤灰和水泥為基材，添加一定的復(fù)合添加劑，通過物理機(jī)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(shù)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(shí)間內(nèi)具有流動性，可進(jìn)入包括松動圈在內(nèi)的所有空間和縫隙，在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生凝固并逐漸固化，因此，可以有效充填整個(gè)漏風(fēng)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(shí)現(xiàn)有效擴(kuò)散，使接頂時(shí)只需要0.2～0.5MPa充填壓力就可以實(shí)現(xiàn)有效接頂和擴(kuò)散，因此，充填設(shè)備功率較小、成本低，作業(yè)安全簡便。該技術(shù)目前已在鐵法煤業(yè)集團(tuán)、兗州礦業(yè)集團(tuán)等礦區(qū)得到初步的應(yīng)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(shí)間內(nèi)具有流動性，可進(jìn)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(fēng)效果好，防滅火效果明顯，適用于煤礦井下各種堵漏風(fēng)的防滅火。2)防火泡沫流動性好，堵漏風(fēng)充填可靠，滅火泡沫膠凝早，強(qiáng)度增長快，強(qiáng)度高，適宜巷道空洞直接堆積垛起，可快速熄滅高頂火災(zāi)。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(diǎn)：26完整版課件ppt1)堵漏風(fēng)效果好，防滅火效果明顯，適用于煤礦井下各種堵漏風(fēng)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?dú)?，通過三相泡沫發(fā)泡器物理機(jī)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(shí)間較長的三相泡沫發(fā)泡劑和相應(yīng)的三相泡沫發(fā)泡器。2、三相泡沫防滅火技術(shù)氮?dú)馊肟跐{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(xué)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?dú)獾闹舷⒛芰矸乐蚊禾孔匀寂c滅火，并將這三相作為一個(gè)有機(jī)的整體長時(shí)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(xué)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?dú)猗谧⑷氚l(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(jī)向發(fā)泡器中注入氮?dú)猗芑旌弦号c氮?dú)庠诎l(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?dú)猗谧⑷氚l(fā)泡

三相泡沫兼有了一般注漿、注惰氣泡沫、注氮?dú)狻⒆⒆杌瘎┑确罍缁鸺夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了一般技術(shù)的不足，具有以下的特點(diǎn)：

1)泥漿通過注入氮?dú)獍l(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?dú)獗环庋b在泡沫之中，能較長時(shí)間滯留在采空區(qū)中，充分發(fā)揮氮?dú)獾闹舷⒎罍缁鸸δ?。這是三相泡沫比一般單純注漿、注氮?dú)獾膬?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?dú)?、注阻化劑等防?)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(shí)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(jié)合官能團(tuán)的產(chǎn)生和自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，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(shí)，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(jié)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(shè)備簡單，操作方便，可連續(xù)大流量灌注?？蛇M(jìn)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(shù)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(yīng)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(shè)備簡單，操作方

3、稠化劑砂漿防滅火技術(shù)

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(fēng)嚴(yán)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(shù)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(dāng)嚴(yán)重。為防止堵管，一般水砂比達(dá)10：1以上，需水量大，同時(shí)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(shí)山砂對管道的磨損也相當(dāng)嚴(yán)重。此外，砂子一旦脫水，會嚴(yán)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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