煤火是一种因煤炭开采活动或自然因素引发的灾害,包括矿井火灾与煤田火灾。煤自燃不仅导致巨大的资源浪费和经济损失,还造成植被破坏、地表塌陷、地下水源污染、生态环境破坏,产生的有毒有害气体和高温烟流还严重威胁井下作业人员的生命安全;近年来,随着煤炭开采不断向深部延伸,煤层瓦斯含量显著增加,地温梯度急剧加大,致使矿井面临煤自燃与瓦斯的复合灾害,由煤自燃引发的瓦斯或煤尘爆炸给矿井带来更加严重的威胁。
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煤自燃发生须具备4个条件:①存在大量浮煤且具有自燃倾向性;②连续的通风供氧条件;③热量不断积聚;④持续一定时间(超过自然发火期),只有上述4个条件同时满足,煤炭才能发生自燃,而这也为煤自燃的防治提供了思路。国内外矿井大多围绕封堵漏风裂隙、惰化采空区、吸热降温、阻化等方面采取防灭火措施,陆续出现了注浆、注惰性气体、喷洒阻化剂、注泡沫、注凝胶和复合胶体等防灭火技术,这些技术对保证煤炭安全开采起到了重要作用,但同时也存在一定不足:如采用灌浆技术,浆体覆盖范围有限,且在采空区只能向地势低的地方流动,无法向高处堆积,经常出现“拉沟”现象;注惰性气体,气体易随风流逸散,不能较长时间滞留在采空区内;阻化剂不易在煤体上分散均匀,且有腐蚀性,影响井下设备使用寿命和作业人员身体健康;注凝胶或复合胶体流量小、流动性差且成本较高,难以大面积使用;采用注泡沫技术虽能改善注浆、注氮、注凝胶的一些缺陷,对采空区大空间或高位火灾都起到了一定作用,但常规泡沫保水性能较差,稳定时间不长,如三相泡沫通常在8-12h内即破灭,不能持久有效地防止煤自燃。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料既能有效地防治煤炭自燃,又能封堵煤体孔隙,防止瓦斯向外释放。普瑞特防灭火材料具有流体的流动性及膏体的覆盖与封堵性,胶凝反应之前属于泡沫流体的一种,具有较好的流动性及堆积性,胶凝之后则属于膏体。普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域,凝胶以泡沫为载体沿浮煤的裂隙呈立体状扩散,扩散过程中固结后的凝胶能对其中的裂隙进行有效地封堵,隔断漏风通道。并且普瑞特防灭火材料能固结90%以上的水分,大幅度提高浆水在防灭火区域里的滞留率。普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域后,通过大面积扩散覆盖、固水降温、封堵漏风的原理防治煤炭自燃。