煤礦火災(zāi)隱患識(shí)別及防滅材料的研制與應(yīng)用

1．煤層火災(zāi)隱患識(shí)別及控制新技術(shù)研究

該項(xiàng)目建立了裝煤量15噸的特大型煤自燃發(fā)火實(shí)驗(yàn)裝置，模擬了煤體從室溫自燃升至450~C自燃全過(guò)程及煤體絕氧降溫和供風(fēng)復(fù)燃的全過(guò)程。項(xiàng)目還研究開(kāi)發(fā)了煤自燃指標(biāo)氣體檢測(cè)裝置和粉煤灰稠化膠體、復(fù)合膠體、固化充填材料等新型防滅火材料，開(kāi)發(fā)了液態(tài)co，水式汽化器和C02防滅火系統(tǒng)，以及專門用于紅外探測(cè)數(shù)據(jù)與火源位置反演的系統(tǒng)軟件。最后建立了以煤自燃特性實(shí)驗(yàn)測(cè)試、數(shù)值模擬預(yù)測(cè)、早期預(yù)報(bào)為先導(dǎo)，粉煤灰灌漿注膠防滅火技術(shù)為主，快速處理技術(shù)為輔的煤層火災(zāi)隱患識(shí)別及控制技術(shù)體系。本項(xiàng)目已在兗礦、神華、棗莊、大屯等幾十個(gè)礦應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有力地推動(dòng)了我國(guó)煤層火災(zāi)防治技術(shù)的發(fā)展，在煤層火災(zāi)控制技術(shù)和隱患識(shí)別的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)研究方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2．復(fù)合膠體煤層自燃火災(zāi)防滅火材料及設(shè)備

該項(xiàng)目主要研究用于治理煤礦井下、地面煤堆和地表層露頭的煤層自燃火災(zāi)系列復(fù)合膠體滅火材料、注漿防滅火系統(tǒng)及配套設(shè)備。解決砂土、粉煤灰、河沙等多種灌漿材料大流量、高濃度的定量制漿問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了灌漿材料就地取材，解決了漿液遠(yuǎn)距離輸送的沉淀、管損、堵管等關(guān)鍵問(wèn)題。項(xiàng)目還研制出漿液固轉(zhuǎn)化成膠的材料最佳配分比，使膠體成本從原來(lái)100元／II】3下降到5元／岔，針對(duì)不同煤層自燃火災(zāi)環(huán)境研發(fā)的系列配套設(shè)備，輕便耐用、自動(dòng)配比、操作簡(jiǎn)單，并可與地面灌漿系統(tǒng)配合使用，進(jìn)行大流量注膠滅火。．研發(fā)的多功能注漿防滅火系統(tǒng)，較好地解決了大流量漿液和膠體材料自動(dòng)配比問(wèn)題。該注膠系統(tǒng)與設(shè)備已成為一類煤礦防滅火專門化注漿設(shè)備。經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，并在十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。膠體材料已申請(qǐng)專利，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

3．PC,AS灰砂粘稠劑的研究與應(yīng)用

該項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容包括WAS灰砂粘稠劑的研制，礦井注漿系統(tǒng)、PCAS灰漿注漿工藝等技術(shù)。課題對(duì)黃泥的粘性、粘附性、觸變性、保水性等物理性能進(jìn)行了研究，首次提出粉煤灰欲作為灌漿使用，須先經(jīng)過(guò)激活(活化、水化、泥化)，才有替代黃泥漿防滅火性能。該研究將電廠飛灰置于IV,AS+水組成的，能產(chǎn)生大量結(jié)構(gòu)性水化膜的高粘性介質(zhì)中，讓飛灰中大部分微粒與此介質(zhì)共同組成新的水化膜，形成IV,AS灰漿。由于PCAS是按“阻燃設(shè)計(jì)”，多元素協(xié)同效益的原理精選匹配而成，具有較強(qiáng)的氣密性，高含水性和吸熱、降溫能力。因此，PCAS灰漿防滅火效果優(yōu)于大多數(shù)黃泥漿的防滅火效果，直接成本僅為10～25元／m3，遠(yuǎn)低于黃泥成本，又減少電廠飛灰對(duì)環(huán)境污染，減少黃土的挖采量，其綜合效益顯著，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。