煤自燃火灾防治技术研究进展及趋势

发布时间：2021-06-17 08:18

　　煤自燃火灾作为煤矿生产过程中重大灾害之一,严重制约煤炭的安全高效绿色开采。针对煤自燃理论及煤火灾害防治技术研究多元化等特点,归纳分析煤自燃火灾的防治难点,对现有的煤层火灾预测预报方法及灾害防治技术的优点和局限性进行探讨,展望煤自燃火灾防治技术的发展前景,指出未来我国煤层火灾防治研究的重点方向主要包括:煤自燃的形成演化与阻化机理,煤自燃阶段的精细划分,煤自燃的动态监测与智能预警,煤自燃的主动、分级、协同防控。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(11)北大核心

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【部分图文】：

发泡水泥防灭火材

热管移热技术是把热管应用于移除和置换煤堆内部的自燃热量，降低煤堆温度，有效防止煤堆、矸石山等自燃火灾蔓延扩展，或防止火区复燃。李贝[18]利用热管提高煤堆散热效率和阻止热量积聚，热管移热降温原理如图2；程方明[19]等通过ANSYS软件模拟热管对松散煤体降温的效果。然而，热管移热技术所需热管数量较多，成本比较高，所需降温时间比较长，且受到煤矿井下复杂地质条件和开采环境的限制，热管移热技术的推广和应用有很大的局限性。2.3 降温控氧技术

1）注N2和液态CO2技术。注N2防灭火技术工程原理如图3。注N2和液态CO2是利用相变吸热原理降低火区温度，气态N2和CO2可稀释火区氧浓度，Yu等[20]利用液氮泡沫阻化剂迅速扑灭煤自燃火灾，并有效抑制煤自燃复燃。但液态CO2热容量较小，降低火区温度需要大量的材料；在现场实际使用过程中，对火区密封要求比较高，且煤体导热系数低，因此只能对局部降温灭火效果比较好。2）胶体防灭火技术。该技术可以利用不同的材料调配出针对不同煤自燃区域特性的防灭火胶体凝胶，其状态呈浆糊状半流动膏体，有效地充填松散煤体裂隙，形成胶体隔离带，起到堵漏隔氧的作用，能够快速灭火且不易复燃。火区高温环境中，胶体浆液富含98%～99%液态水，通过蒸发，对火区热能进行大量置换，可降低火区温度，减缓煤自燃速度，起到阻化作用。胶体防灭火材料如图4。此类技术工艺的代表如西安科技大学的高分子胶体（如图4(a））、中国矿业大学秦波涛团队[21]研制的发泡凝胶（如图4(b））等。此外，西安科技大学研制的粉煤灰复合胶体（如图4(c））、黄泥浆复合胶体材料（如图4(d））等可以充分利用粉煤灰等固体废弃物，形成具有不易沉降、便于长距离管道输送、高水含量和长时间隔氧降温等特性的防灭火材料。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热棒降温技术的自燃煤堆热迁移行为数值模拟[J]. 程方明,常助川,李贝,邓军,易欣,马砺.  西安科技大学学报. 2019(04)
[2]离子液体抑制煤自燃的研究进展[J]. 邓军,白祖锦,肖旸.  煤矿安全. 2017(10)
[3]我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析[J]. 蓝航,陈东科,毛德兵.  煤炭科学技术. 2016(01)
[4]煤自燃高温贫氧氧化燃烧特性参数的实验研究[J]. 金永飞,郭军,文虎,刘文永,王凯,马晓峰.  煤炭学报. 2015(03)
[5]内蒙古东胜煤田火区特征及着火原因分析[J]. 武军.  内蒙古科技与经济. 2010(10)



本文编号：3234832