作为煤炭开采的主要自然灾害之一,煤自燃问题对煤矿开采行业形成了严重威胁。特别是近年来广泛采用的综采放顶采煤技术和瓦斯抽采技术,以及目前我国煤炭资源开发向西部煤层浅、自燃发火周期短的区域转移的战略,使得我国煤矿发火问题更为严重。
灌浆防灭火技术就是利用注浆泵将不燃性固体材料与水制成的浆液运输到指定发火区域,浆液包覆松散煤体,达到除热降温、隔绝氧气的作用。煤矿防灭火材料中最早使用的黄泥浆、粉煤灰等材料就属于这一范畴,但是这种防灭火技术有如下缺点:(1)不适用于高位发火区域;(2)由于传统灌浆材料水分蒸发后,材料干结开裂、在煤体表面会形成新的漏风通道;(3)水分的蒸发会与煤体表面相互作用释放一定的润湿热,加速煤的氧化自燃并带来水煤气爆炸的危险。因此,传统灌浆防灭火材料虽然经济实惠,但种种弊端不断暴露、渐渐被淘汰。
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。在灌浆中的应用,最大程度上避免了灌浆用于采空区火灾防治时的诸多弊端,比如最大化减少了拉沟现象,提高了填充效果,提高了水在采空区的留滞时间,同时也显著降低了单位灌浆成本,是灌浆技术的一个重要进步。
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。