煤矿开采过程中,采空区遗煤自燃一直是困扰行业的重大安全隐患。据《中国煤炭工业年鉴》统计,我国国有重点煤矿中,存在自然发火危险的矿井占比超过 50%,据行业统计数据显示,每年因采空区自燃造成的直接经济损失高达数十亿元。采空区遗煤氧化升温具有隐蔽性强、发展速度快、扑救难度大的特点。一旦发生自燃,不仅会造成煤炭资源的巨大浪费,还可能引发瓦斯爆炸等次生灾害,严重威胁井下作业人员的生命安全。更令人担忧的是,很多自燃隐患在发现时已经进入发展期,传统手段往往难以控制。
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在长期的煤矿生产实践中,行业内形成了多种传统的防灭火技术方案。注浆防灭火技术通过向采空区注入黄泥浆、粉煤灰浆等材料,试图覆盖遗煤、隔绝氧气,但该方法存在明显缺陷,浆液易流失、覆盖不均,对高位火源无效,大量用水还带来井下排水压力,且浆液干涸后易产生二次漏风通道。注氮防灭火技术通过向采空区注入惰性气体降低氧浓度,然而氮气易随漏风扩散,持续注氮成本高昂,停注后氧浓度迅速回升,复燃风险大,且对已升温煤体降温效果有限。
针对传统技术的诸多不足,江苏吉安矿业科技股份有限公司研发的普瑞特矿用防灭火专用液(JTF-I)集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体,特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。一方面,水浆生成泡沫之后,缓慢形成凝胶,能把大量的水固结在凝胶体内,避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点,大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率;另一方面,形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖,且能固结90%以上水分并形成凝胶层,防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气,灭火时能长久地吸热降温,防止火区复燃。
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