1.4吸热降温技术
主要目的是:降低高温煤体温度,彻底熄灭高温火区,防止火区复燃。技术手段有:注水;灌浆;液氮;液态CO2。
熄灭煤层火区的关键是降低煤温。水是最经济、来源最广泛吸热降温材料,其热容量大,1L水转化成蒸汽时吸收2256.7kJ热量,同时生成1.7m。水蒸汽,能很快降低煤温,大量水蒸汽具有冲淡空气中的氧浓度、包围、隔离火源、窒息火源的作用;灌浆防灭火技术在我国有自然发火危险的矿井中用得较普遍,泥浆能够吸热降温,对煤体还有包裹作用,达到隔氧的目的,对于采空区的防灭火效果显著,已成为与井下内因火灾斗争的主要措施之一。
但井下自燃火源通常处于比较高的部位,用水或泥浆灭火时,不能滞留在发火部位,易形成固定的通道流动,流过发火部位后仅使煤表面温度得到降低,煤体内部温度仍然很高;水的冲刷将煤体表面的灰分带走,又露出新的煤体表面,水的剧烈蒸发增加了煤的孔隙率,使漏风通道更加畅通;水在600℃以上会分解成H2和O2,有水煤气爆炸的危险,给井下灭火队员构成极大威胁。
1.5胶体防灭火技术
西安科技大学开发的凝胶、胶体泥浆、稠化胶体和复合胶体等防灭火技术集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体,使易于流动的水溶液在指定时间和部位发生胶凝,包裹高温煤体,充分发挥水的吸热降温作用,较好地解决了灌浆和注水的泄漏流失问题。且在近1000℃的明火中不会迅速汽化,仅因水份缓慢蒸发而逐渐萎缩,灭火安全性好,在井下湿度90%,温度28℃的环境下,13个月后仍保持完好。
同时,在该技术的现场使用和推广过程中,研制开发出了井下移动式、管网式、地面移动式和地面固定式多功能灌浆注胶防灭火系统等多种应用工艺,可根据矿井实际条件进行灵活地设计与使用。
1.5.1胶体防灭火材料性能
胶体防灭火技术作为推广迅速的一种新型防灭火技术,已被广泛应用于井下煤层火灾的防治,该胶体防灭火材料具有如下的防灭火性能:
(1)固水性。纯胶体中90%以上是水,易于流动的水被固结起来,充分发挥水的降温灭火作用。
(2)热降温性。成胶过程是吸热反应,煤温上升使胶体中的水汽化,也将吸收大量的热。
(3)渗透和堵漏性。成胶材料是易于流动的液体,渗透到煤层缝隙中后形成胶体,堵住漏风通道。
(4)阻化性。促凝剂和基料本身都是阻化剂,两者反应生成的材料也是阻化剂,胶体具有通用阻化剂的性能,对高硫矿仍有良好的防灭火性能。
(5)热稳定性。在1000℃多的高温下胶体不熔化、不破裂,仍能保持完好,只是慢失水干裂,但残渣(增强剂和SiO2)仍充填着煤体孔隙。
(6)充填性能。增强剂(黄土、粉煤灰、砂土等)用量增加,胶体耐压性增强,高浓度胶体泥浆可充填高冒空顶区。