随着煤矿开采技术的发展与升级,中厚煤层开采普通采用无煤柱综合放顶煤技术,由于综放技术的特殊性,以往分层开采有效的防灭火技术已不能完全满足要求,因此,矿区开发应用了一系列新的防火材料和工艺。其中阻化技术由于其自身特点突出和使用方便,得到了较为广泛的应用。 一、阻化技术 在煤矿上凡能减小煤的氧化反应速度的化学物资简称阻化剂。近年来煤矿上将无机盐类化合物与水按一定比例混合,形成一定浓度的溶液,以一定的方式注入浮煤内进行防灭火,其防灭火原理是: 1. 增加煤在低温时的化学惰性。当阻化剂喷洒或注到煤的空隙或裂缝中时,阻化剂分子与煤分子结合形成比较稳定的化合物,使煤与氧反应的自由基减少,延长了低温氧化过程。 2. 阻化剂溶液形成液膜包裹浮煤或附着在煤的裂缝表面,隔绝煤与氧气的接触,使氧化速度变慢。 3. 阻化剂溶液水分蒸发时,吸收煤体氧化热,使煤体热量无法积聚,难以达到自燃的温度。 4. 无机盐自身亲水性能强,喷洒或注入煤体后能保持长时间的湿度,增强了煤体的蓄热能力。 由于阻化剂的这些性质,加之使用设备少,工艺简单,初期投资少,阻化剂防灭火技术在煤矿上得到了广泛应用。 二、阻化剂的选定及配比 阻化剂使用量的多少对阻化效果及成本都有重大影响,使用量过小,起不到应有的防灭火作用;使用量过大,成本增高,且阻化效果并不明显提高。根据煤样分析实验,阻化剂溶液的配比(重量比)一般在15%--20%时的防灭火效果**。 三、阻化工艺及钻孔布置 应用阻化剂防灭火时主要有以下参种形式: 1. 压注阻化剂 主要用于工作面切眼、停采线及顺槽等处煤柱的防灭火。其压注系统加图8.1所示。 系统主要由加压泵、储液箱、输液箱、封孔器组成。加压泵选用乳化泵或泥浆泵,储液箱选用1.5m.3的水箱或矿车,输液管选用¢25mm高压胶管,支管选用¢13mm工业支管,封孔器选用串球式封孔器。 钻孔的布置,切眼外侧煤壁钻孔采用两排三星孔布置,钻孔横向间距5m,上下排距0.8m,孔深2—3m,上排孔距顶板0.8m开孔并向上抑斜10度,下排孔水平布置,距切眼20m范围内的顺槽外侧煤壁各布置两排钻孔。停采线钻孔布置与切眼相仿,只是20m顺槽段各增加两排内侧煤壁钻孔。钻孔采用煤电钻或TXU—75A型液压钻机施工,注液量按前述方法确定。 2. 汽雾阻化剂 汽雾阻化防灭火就是利用汽雾发生器将适当浓度(15%--20%)的阻化剂溶液转化成可悬浮在空气中的微小颗粒雾滴,借助漏风将雾滴带入采空区,对浮煤进行防灭火。从理论上讲,凡是漏风能够到达之处,阻化剂溶液均能到达。 (1) 汽雾阻化系统 汽雾阻化防灭火系统主要有加压泵、贮液池、过滤器、高压胶管、汽雾发生器组成,如图8.1所示。
加压泵选用无锡产XBR—50/125型加压泵,额定压力为12.5MPa,额定流量为50L/min,电机功率15Kw,电压380v,贮液箱为2m3自制铁箱。主干管选用¢25mm高压胶管,工作面架间及与汽雾器连接段选用¢13mm高压胶管,过滤器选用GL-1型过滤器,网孔为50目。汽雾发生器为抚顺产Ⅱ型汽雾发生器。 (2) 喷雾量的确定 合理的喷雾量既要有利于防灭火需要,同时要考虑成本因素,用下式计算: V=K1·K2·A·Y·I·H·S/R 式中V—日喷洒量,m3 K1—易燃区域喷雾量加量系数,取K1=1.15-1.2 K2—吨煤用液量,m/t,取K2=0.02-0.025 Y—实体煤密度,t/m: L—工作面长度,m: H—煤层高度,m: S—日推进度,m: R—雾化率,取R=0.8
(3)工作面雾化器布置方式 一般情况下,综放面需布置5台汽雾发生器,如图8.3所示。上下角各设置1台,其余3台沿工作面均匀布置,每台汽雾发生器均用¢13mm的球阀控制喷雾量,泵站设在轨道顺槽移动变电站前方,与移动变电站结为一体,随工作面推移一同向前移动。
3、喷洒阻化剂 将阻化剂配成10%--25%的溶液用阻化剂喷射泵直接喷洒在采煤工作面,老塘、浮煤、高顶浮煤及残煤体表面,也可将阻化剂喷洒于发火物上或注入发火体内。以抑制或延缓煤体表面及发火物的氧化,达到防止火灾扩大的目的。
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