煤矿灌浆防灭火技术原理

黄泥灌浆是由黄土与水,经过一定比例的调配而成的浆液。在利用高压水轮设备制作完成后,经过泥浆泵由管道抽入采空区,对采空区的浮煤、留设煤柱缝隙进行包裹覆盖。由于黄泥浆液具有阻止煤炭氧化、增加煤炭湿度和吸热降温三大特点,对开采容易自燃煤层或自燃煤层矿井,可以在根本上对煤炭内因火灾进行有效防治。

在进行灌浆材料的选取时,务必遵循以下要求:①该材料为不可燃材料且不含助燃成分;②80%以上的材料颗粒直径在1~2mm之间;③易脱水,又具有一定的稳定性;④易与水混合,在运输是不易对管路造成堵塞;⑤便于开采、运输和制备,易获取且成本低廉。

通常而言,煤矿周边的黄土资源赋存丰富,且物理性质满足注浆材料的要求,是制备浆液的有利原材料,经铲车取土过筛后与矿区水资源配比后可直接使用。除黄土以外,煤灰、煤矸石粉、页岩、尾矿等材料也是制备浆液的可选材料。

煤矿常用的灌浆系统分为井下移动式灌浆和地面固定式灌浆防灭火系统。井下移动式灌浆系统制浆设备安装在井下采煤工作面附近的大巷中,制浆能力一般为15~30m3/h,设备体积相对不大,因而系统安装所需的空间小,投资少、移动方便、灭火时反应快,但其制浆和输浆能力小,不适合灌浆需求量大的矿井,同时井下移动式灌浆防灭火系统制浆原料需从地面运输下井,防灭火原材料运输量大,增加矿井辅助运输负担,有时原材料不能及时运输到井下,使得灭火效率降低,严重影响生产安全。地面固定式灌浆系统在地面需建设固定灌浆设施、灌浆管路从地面铺设至井下需要防灭火的工作面,有较长的输浆管路,如果发生管路堵塞,不能保证管路畅通并且处理难度较大,总投资相对较高;地面灌浆系统的优点是:设备便于操作且运行稳定,灌浆原料便于运输和储备,浆液经过管道输送至防灭火处,浆体流量大,用量较大制浆原料黄土等不需向井下运输,仅需运送少量促凝剂下井。

徐州吉安研发的MAG-Ⅰ型复合胶体防灭火材料与黄泥浆或粉煤灰浆复配使用,可以显著提高浆体浓度,减少管路堵塞几率,提高灌浆效率和灌浆质量,属灌浆增强型防灭火材料。

MAG-Ⅰ型复合胶体防灭火材料显著提升了黄泥灌浆的防灭火效果,与黄泥灌浆系统配合使用,综合效能数倍于单纯黄泥灌浆:

① 固液比高,固液质量比最高可达1.5,是单纯黄泥浆固液比的7倍,显著提高注浆效率;

② 保水量大,黄泥浆沉积物固水率超过50%,相比单纯黄泥浆具备更好的降温性能;

③ 固水性好,将易流动的常态水螯合成水凝胶,并与黄土吸附在一起,显示出良好的固水特性,在采空区可以长久保水,显著延长浆体有效期。

④ 热稳定性好,水凝胶和黄土形成的沉积物可以耐受℃以上的高温不坍塌,不融化。

⑤ 充填堵漏效果好:水凝胶和黄土形成的沉积物固含量高,粘结性好,相比单纯黄泥浆具备更好的充填性能。

⑥ 安全性高:与水混合反应过程不产生热量,游离水被水凝胶纤维固结并与黄土吸附在一起,遇到高温明火时不会出现急剧汽化的现象,可以杜绝水煤气爆炸的危险。

⑦ 产品无毒、无腐蚀性、安全环保。




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