超高水材料注浆防灭火技术简介
栏目:新闻动态 发布时间:2020-04-05

超高水材料注浆防灭火技术简介

防灭火技术的选择与井下发火位置以及发火特点有着密切的关系,不同的防灭火技术不仅影响防灭火效果,而且所产生的经济成本也相差很大。

超高水材料是由中国矿业大学开发研制的一种注浆材料,浆液水体积可达98%,稠度小、粘结性高、流动性强,可实现超大流量、超大空间注浆防灭火。根据井下发火空间位置高低以及发火区域大小,将超高水材料注浆灭火技术分为密闭式注浆防灭火技术、钻孔注浆防灭火技术和综合注浆防灭火技术。

1 超高水材料密闭式注浆防灭火技术

超高水材料密闭式注浆防灭火技术是指将井下处于明处的火源强制隔离起来,形成一个密闭空间,然后从高向低利用浆液的流动性对发火区域进行灌浆防灭火处理,实现快速防灭火效果。

其具体做法是:当井下出现明处火情且火区难以靠近时,通常采用密闭墙等构筑物对发火区域进行一个全方位的强制封闭隔离,然后根据隔离空间计算所需浆液的体积,同时选取注浆位置(一般密闭区域最高位置),利用浆液的强流动性实现自高向低充填发火区域。随着浆液不断接触发火煤体,火区温度显著降低,浆液不断湿润并包裹煤体,随着时间的推移,浆液逐渐凝结充填于发火区域的所有裂隙和煤体颗粒,在灭火的同时起到了防止煤层复燃的目的。由于该技术对于凝结时间要求不高,主要用于灭火兼堵塞裂隙,因此采用的超高水材料浆液水体积分数偏高一些,可采用97%的水体积分数进行配比。如图1所示为超高水材料密闭式注浆防灭火技术示意图。

该技术的优点:1能够对发火区域进行密闭隔离,控制火情的蔓延,阻止氧气不断进入发火区域,扩大火情;2注浆工艺简单,人员需求少,易于组织管理;3降温灭火效果彻底,可迅速降低发火区域温度和氧气浓度,同时密实煤体裂隙和空洞;4由于该技术中,水体积分数最高,成本低,可实现超大流量、超大空间的注浆防灭火。

超高水材料注浆防灭火技术简介(图1)

1 密闭式注浆防灭火技术示意图

不足之处:对于发火位置比较高的区域,不利于进行密闭处理,防灭火效果受到限制;对于暗处的发火,在密闭时难以掌握密闭空间区域大小。

该技术使用条件:适合于明处中低位且易于密闭的发火,特别适合于巷道以及硐室等规则空间内部因煤体破碎、疏松而引起的火灾。

2 超高水材料钻孔注浆防灭火技术

钻孔注浆防灭火技术是针对位于暗处或者发火区域难以密闭的发火,主要

采用打钻的方式贯通发火区域,然后向钻孔内下套管,有时采用移动式注浆设备对发火区域中心地带进行多孔注浆,同时在发火区域的顶部向火区进行喷浆处理,待超高水材料浆液接触火源后防灭火。该技术中浆液水固比的选取根据现场实际情况来定,一般喷浆的浆液水体积含量偏高,而注浆的浆液水体积含量偏低。如图2所示为超高水材料采空区钻孔注浆防灭火技术示意图。

该技术优点:1能够有效控制发火区域火情,降温灭火效果显著,同时能够充填发火区域内部所有裂隙和空洞,起到防止煤炭复燃的目的,从根本上解决煤层自燃的问题;2相比密闭式防灭火技术,只对发火区域进行注浆灭火,超高水材料利用率高,节省材料成本;3钻孔制浆防灭火技术适用性更为广泛,可应用于煤柱内部发火、采空区发火以及构造带内部煤体发火等。

适用条件:适合于各类暗处中低位矿井发火,而且适合于井下采空区发火,适用范围较广。

不足之处:对于暗处的发火区域要有准确位置和范围的判断;对于高位发火效果不显著。

超高水材料注浆防灭火技术简介(图2)

2 采空区钻孔注浆防灭火技术示意图

3 超高水材料综合注浆防灭火技术

超高水材料综合注浆防灭火技术主要目的是解决因高位煤体自燃而引起的大范围发火。超高水材料浆液具有含水量超高(水体积最高可到97%)、流动性强、渗透性好的特点,如果直接采用超高水材料高位注浆灭火的话,很难保证高位灭火效果,同时浪费材料。超高水材料综合防灭火技术是一种混合式防灭火技术,该技术结合了超高水材料密闭式注浆防灭火技术和钻孔注浆防灭火技术。

该技术具体做法是:先利用探测仪探明高位的发火位置以及发火范围,根据范围迅速封闭下部对应的发火空间,将该区域隔离空气,阻止氧气的不断进入,然后对发火区域进行综合灭火,一般分两步进行,第一步,采用钻孔注浆技术,不同的是采用的是高水注浆材料(高水材料浆液粘结性强,流动性较超高水材料浆液差,可快速凝结,满足高位凝结要求),向高位发火区域顶部钻多个钻孔,将高水材料沿注浆孔注入火源中心区域,同时在火区顶部喷洒高水材料浆液,待高水材料进入火区后,浆液会快速凝结充填于在高位发火区域内,包裹自燃煤体、填充裂隙,同时降低温度、抑制火情;第二步,向下部密闭发火区域注入超高水材料浆液,待浆液接触火源后,实现下部密闭区域完全灭火,同时密实了发火区域裂隙以及漏风通道,起到高低位整体防灭火,同时下部区域在密实后可再次开挖复用。

该技术的优点:①兼有密闭式防灭火技术和钻孔注浆防灭火技术的优点;②彻底解决高位发火问题,灭火效果好;③不但灭火效果显著,超高水材料凝固后能够改善发火区域周围煤岩体的完整性和稳定性,防止煤体复燃。

适应条件:该技术适用于各类矿井高位发火,特别适用于厚煤层煤巷顶部破碎引起的煤层发火。

4 结论

将超高水材料防灭火技术的优点,主要有浆液含水量超高、成本低可实现超大流量注浆,材料可快速凝结且可充填裂隙以及漏风通道。同时根据不同发火位置以及发火特点,有三种不同的防灭火方法:密闭式防灭火技术、钻孔注浆防灭火技术以及综合注浆防灭火技术。