灌漿與阻化劑防滅火
作者：佚名
2010-06-01 15:30
來源：不詳
一、灌漿防火
灌漿就是把粘土、粉碎的頁岩、電廠飛灰等固體材料與水混合、攪拌，配製成一定濃度的漿液，借助輸漿管路注入或噴灑在采空區裏，達到防火和滅火的目的。
（一）灌漿防滅火的機理
灌漿防滅火的作用為：充填煤岩裂隙及其孔隙的表麵，增大氧氣擴散的阻力，減小了煤與氧的接觸和反應麵；漿水浸潤煤體，增加煤的外在水份，吸熱冷卻煤岩；加速采空區冒落煤岩的膠結，增加采空區的氣密性。灌漿防火的實質是，抑製煤在低溫時的氧化速度，延長自燃發火期。
（二）灌漿係統
灌漿係統由製漿、輸漿和灌漿三部分組成。
1、漿液的製備
1）漿液性能，對漿液性能的基本要求是，濃度適當，滲透能力強。在漿液中，固體漿材與水的（體積）比例稱之為漿液的（體積）濃度。用黃土做漿材時也叫土水比。
2）漿材的選取 漿材必須滿足下列基本要求：（1）不含或少含可燃和自燃物質。（2）不含催化物質，（3）粒度一般不大於2mm，而且細小顆粒應占大部分。對於粘土，d≤0.005mm的顆粒應占60～70％；頁岩，d≤0.077mm者應占70～75％。（4）比重一般要求為2.5～2.6。（5）膠體混合物濃度（按MgO計）。（6）塑性指數IP*。根據蘇聯經驗認為IP=9～11最適宜用於灌漿。
３）漿液的製備工藝
1) 泥漿的製備工藝，隨取土方式和製漿設備不同而異。
(1) 水力取土自然成漿，這種方法適用以山坡表土層或貯土場的積土為漿材。製漿過程是，先用放炮使表土層變鬆，或直接用高壓水槍（水力噴射器）衝刷。黃土隨水而流，在流動的過程中混合均勻，形成泥漿，用篩板過濾除去顆粒較大的砂石後，流入輸漿管，
這種製漿方法，設備簡單，投資少，勞動強度低，效率高。缺點是水土比難以控製，不能保證漿液質量。窯街、大同、淮南、義馬等區一些礦井，采用此種方法。
（2）人工或機械取土機械製漿
泥漿攪拌池應分成兩格，一池浸泡，一池攪拌，輪換使用。漿池的容積，一般按2小時灌漿量計算，其底部有向出口方向2～5％的坡度，在泥漿引灌漿管前應設兩層過濾篩子（孔徑分別為15mm和10mm），在注漿時應及時清除篩前的碴料。
２、漿液的輸送
1）輸漿壓力與輸漿倍線 輸送漿液的壓力有兩種。一是利用漿液自重及漿液在地麵入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進行輸送，叫靜壓輸送；當靜壓不能滿足要求時應采用加壓輸送。前者使用較多。輸漿倍線表示輸漿管路阻力與壓力之間關係，用N表示。
靜壓輸送時：
加壓輸送時
式中 L—漿液自地麵管路的入口至灌漿區管路的出口管線總長度，m；
H—漿液入出口之間的高差，m；
h—泥漿泵的壓力，m。
倍線一般控製在3～8之間。過大時，應加壓；過小時，容易發生裂管跑漿 02manbetx.com 可在適當的位置安裝閘閥進行增阻。
2）灌漿管道的選擇
當管道中漿液恰好處於無沉積的懸浮狀態時的流速，稱為臨界流速(vc)時，也叫不淤流速。在這個流速下輸送漿液，既能保證不淤積、不堵管，而且消耗的能量又最小。因此，臨界流速是一重要參數。與臨界流速對應的管徑叫臨界管徑dc，兩者的關係為
或
灌漿量Qm值一定時，與Qm對應的（di，vi）有很多組，可采用試算法確定dC。
３）利用鑽孔代替礦井輸漿幹管具有選點靈活，節省幹管，投資少，維護費用低等優點，在岩層條件好、埋藏較淺時，應優先考慮采用，在有裂隙的岩層，應下套管。
（三）灌漿防火方法
按與回采的關係分，預防性灌漿有：采前預灌、隨采隨灌、采後封閉灌漿等三種。
1）采前預灌，所謂采前預灌即是在工作麵尚未回采前對其上部的采空區進行灌漿。這種灌漿方法適用於開采老窯多的易自燃、特厚煤層。
2）隨采隨灌，灌漿作為回采工藝的一部分，隨工作麵回采向采空區灌漿。隨采隨灌又有埋管灌漿、插管灌漿、灑漿、打鑽灌漿等多種方法。
3）采後注漿，可以利用鑽孔向工作麵後部采空區內注漿；采空區封閉後，在密閉牆上插管灌漿，防止停采線遺煤自燃。
目前采用的灌漿方法主要有：
1) 鑽孔灌漿，在煤層底板的集中運輸或回風巷道或專門開掘的灌漿巷道內，每隔一定距離（10～15m）向采空區打鑽灌漿，
2) 埋管灌漿，把灌漿管鋪設在工作麵的回風道內。工作麵放頂前，在回風巷的灌漿支管上接一段預埋鋼管（10～15m），予埋管和支管之間用高壓膠管連接。工作麵放頂後始終保持予埋管壓在采空區內5～8m，預埋管用回柱絞車拉著外移。
工作麵灑漿，為了保證灌漿質量，自然發火危險性較大的工作麵應在埋管灌漿的同時還向采空區噴灑灌漿。其方法是，工作麵放頂之前，從回風巷灌漿管上接出一根預膠管，沿傾斜方向分段向冒落區裏灑噴泥漿。
4) 綜采工作麵插管灌漿，方法是，注漿主管路沿工作麵傾斜鋪設在支架的前連杆上，每隔20m左右預留一個三通接頭，並安裝分支軟管和插管。將插管插入支架掩護梁後麵的垮落岩石內灌漿（如圖10-6-5），插入深度應不小於0.5m。工作麵每推進兩個循環，注漿一次。
（四）灌漿 管理
加強灌漿 管理對保證灌漿質量，提高灌漿效果至關重要。隨采隨灌時注意觀察灌入水量與排水量比例，如果排出水量過少，則說明灌漿區可能有泥積存，應停止灌漿。如果排出水裏含泥量過大或過於集中，說明采空區已形成泥漿溝，灌漿不均勻，應移動管口位置。
灌漿後應再灌幾分鍾清水，清洗管道，以免泥漿在管道內沉澱。
二、 阻化劑防滅火
在化學上，凡是能減小化學反應速度的物質皆稱為阻化劑(inhibitors)。
1、其作用機理是：1）增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活能；２）形成液膜包圍煤塊和煤的表麵裂隙麵；３）充填煤柱內部裂隙；４）增加煤體的蓄水能力；５）水分蒸發吸熱降溫。實質是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發火期。
2、 阻化劑的 評價指 標及其影響因素
我國目前采用阻化率和阻化壽命作為衡量阻化劑的兩個指標。
１）阻化率 我國撫順煤科分院建議，含硫量小於２％的煤采用煤樣在阻化前後放出ＣＯ氣體的相對變化量作為評定指標；含硫量大於２％的煤（一般稱為高硫煤）采用煤樣在阻化前後放出ＳＯ2氣體的相對變化量，作為評定指標。此指標稱之為阻化率。測定阻化率時要準備兩種煤樣：一種經過阻化劑處理過的煤樣；另一種是原煤樣分裝在兩個試管中；其粒度為０．３５～０．６６ｍｍ，重量７０ｇ。實驗條件保持一定。測定反應試管釋放的ＣＯ或ＳＯ2氣體的濃度，按下式計算阻化率:
E=100(A-B) A，%
式中 E-煤的阻化率，%;
A，B-分別為原煤樣和阻化煤樣在規定的實驗條件下氧化5小時放出的CO( pmm) 或SO 2 (mg)。阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。
２）阻化劑的阻化壽命
阻化劑噴灑至煤體表麵後，從開始生效至失效所經過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。單位時間內阻化率下降值叫阻化劑的衰減速度，以Ｖ表示，單位為％／月。阻化劑的壽命可用下式表示：
τ＝Ｅ／Ｖ
阻化劑壽命是一個重要指標。為了達到有效的預防自然發火，阻化壽命不應小於自然發火期。阻化壽命可以二次或多次噴灑以及保持環境具有較高的濕度等 措施來延長。
3、 阻化劑選擇
目前最常用的阻化劑有 煤礦使用的阻化劑有：氯化鈣（ＣａCl 2:Ｈ2０）、氯化鎂（MgＣl2:６Ｈ2Ｏ)、氯化銨（NH４Cl)以及水玻璃(ＸＮａ2Ｏ.yＳｉ０２）等。以及工業廢液等。從目前的應用結果來看，氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁、氯化鋅等氯化物對褐煤、長焰煤和氣煤有較好的阻化效果；水玻璃、氫氧化鈣對高硫煤有較高阻化率。
4、 阻化劑防火工藝
應用阻化劑防火的主要方法是：表麵噴灑、用鑽孔向煤體壓注以及利用專用設備向采空區送入霧化阻化劑。壓注和噴灑係統有移動式、半固定式和固定式三種。
關鍵詞：滅火
灌漿就是把粘土、粉碎的頁岩、電廠飛灰等固體材料與水混合、攪拌，配製成一定濃度的漿液，借助輸漿管路注入或噴灑在采空區裏，達到防火和滅火的目的。
（一）灌漿防滅火的機理
灌漿防滅火的作用為：充填煤岩裂隙及其孔隙的表麵，增大氧氣擴散的阻力，減小了煤與氧的接觸和反應麵；漿水浸潤煤體，增加煤的外在水份，吸熱冷卻煤岩；加速采空區冒落煤岩的膠結，增加采空區的氣密性。灌漿防火的實質是，抑製煤在低溫時的氧化速度，延長自燃發火期。
（二）灌漿係統
灌漿係統由製漿、輸漿和灌漿三部分組成。
1、漿液的製備
1）漿液性能，對漿液性能的基本要求是，濃度適當，滲透能力強。在漿液中，固體漿材與水的（體積）比例稱之為漿液的（體積）濃度。用黃土做漿材時也叫土水比。
2）漿材的選取 漿材必須滿足下列基本要求：（1）不含或少含可燃和自燃物質。（2）不含催化物質，（3）粒度一般不大於2mm，而且細小顆粒應占大部分。對於粘土，d≤0.005mm的顆粒應占60～70％；頁岩，d≤0.077mm者應占70～75％。（4）比重一般要求為2.5～2.6。（5）膠體混合物濃度（按MgO計）。（6）塑性指數IP*。根據蘇聯經驗認為IP=9～11最適宜用於灌漿。
３）漿液的製備工藝
1) 泥漿的製備工藝，隨取土方式和製漿設備不同而異。
(1) 水力取土自然成漿，這種方法適用以山坡表土層或貯土場的積土為漿材。製漿過程是，先用放炮使表土層變鬆，或直接用高壓水槍（水力噴射器）衝刷。黃土隨水而流，在流動的過程中混合均勻，形成泥漿，用篩板過濾除去顆粒較大的砂石後，流入輸漿管，
這種製漿方法，設備簡單，投資少，勞動強度低，效率高。缺點是水土比難以控製，不能保證漿液質量。窯街、大同、淮南、義馬等區一些礦井，采用此種方法。
（2）人工或機械取土機械製漿
泥漿攪拌池應分成兩格，一池浸泡，一池攪拌，輪換使用。漿池的容積，一般按2小時灌漿量計算，其底部有向出口方向2～5％的坡度，在泥漿引灌漿管前應設兩層過濾篩子（孔徑分別為15mm和10mm），在注漿時應及時清除篩前的碴料。
２、漿液的輸送
1）輸漿壓力與輸漿倍線 輸送漿液的壓力有兩種。一是利用漿液自重及漿液在地麵入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進行輸送，叫靜壓輸送；當靜壓不能滿足要求時應采用加壓輸送。前者使用較多。輸漿倍線表示輸漿管路阻力與壓力之間關係，用N表示。
靜壓輸送時：
加壓輸送時
式中 L—漿液自地麵管路的入口至灌漿區管路的出口管線總長度，m；
H—漿液入出口之間的高差，m；
h—泥漿泵的壓力，m。
倍線一般控製在3～8之間。過大時，應加壓；過小時，容易發生裂管跑漿 02manbetx.com 可在適當的位置安裝閘閥進行增阻。
2）灌漿管道的選擇
當管道中漿液恰好處於無沉積的懸浮狀態時的流速，稱為臨界流速(vc)時，也叫不淤流速。在這個流速下輸送漿液，既能保證不淤積、不堵管，而且消耗的能量又最小。因此，臨界流速是一重要參數。與臨界流速對應的管徑叫臨界管徑dc，兩者的關係為
或
灌漿量Qm值一定時，與Qm對應的（di，vi）有很多組，可采用試算法確定dC。
３）利用鑽孔代替礦井輸漿幹管具有選點靈活，節省幹管，投資少，維護費用低等優點，在岩層條件好、埋藏較淺時，應優先考慮采用，在有裂隙的岩層，應下套管。
（三）灌漿防火方法
按與回采的關係分，預防性灌漿有：采前預灌、隨采隨灌、采後封閉灌漿等三種。
1）采前預灌，所謂采前預灌即是在工作麵尚未回采前對其上部的采空區進行灌漿。這種灌漿方法適用於開采老窯多的易自燃、特厚煤層。
2）隨采隨灌，灌漿作為回采工藝的一部分，隨工作麵回采向采空區灌漿。隨采隨灌又有埋管灌漿、插管灌漿、灑漿、打鑽灌漿等多種方法。
3）采後注漿，可以利用鑽孔向工作麵後部采空區內注漿；采空區封閉後，在密閉牆上插管灌漿，防止停采線遺煤自燃。
目前采用的灌漿方法主要有：
1) 鑽孔灌漿，在煤層底板的集中運輸或回風巷道或專門開掘的灌漿巷道內，每隔一定距離（10～15m）向采空區打鑽灌漿，
2) 埋管灌漿，把灌漿管鋪設在工作麵的回風道內。工作麵放頂前，在回風巷的灌漿支管上接一段預埋鋼管（10～15m），予埋管和支管之間用高壓膠管連接。工作麵放頂後始終保持予埋管壓在采空區內5～8m，預埋管用回柱絞車拉著外移。
工作麵灑漿，為了保證灌漿質量，自然發火危險性較大的工作麵應在埋管灌漿的同時還向采空區噴灑灌漿。其方法是，工作麵放頂之前，從回風巷灌漿管上接出一根預膠管，沿傾斜方向分段向冒落區裏灑噴泥漿。
4) 綜采工作麵插管灌漿，方法是，注漿主管路沿工作麵傾斜鋪設在支架的前連杆上，每隔20m左右預留一個三通接頭，並安裝分支軟管和插管。將插管插入支架掩護梁後麵的垮落岩石內灌漿（如圖10-6-5），插入深度應不小於0.5m。工作麵每推進兩個循環，注漿一次。
（四）灌漿 管理
加強灌漿 管理對保證灌漿質量，提高灌漿效果至關重要。隨采隨灌時注意觀察灌入水量與排水量比例，如果排出水量過少，則說明灌漿區可能有泥積存，應停止灌漿。如果排出水裏含泥量過大或過於集中，說明采空區已形成泥漿溝，灌漿不均勻，應移動管口位置。
灌漿後應再灌幾分鍾清水，清洗管道，以免泥漿在管道內沉澱。
二、 阻化劑防滅火
在化學上，凡是能減小化學反應速度的物質皆稱為阻化劑(inhibitors)。
1、其作用機理是：1）增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活能；２）形成液膜包圍煤塊和煤的表麵裂隙麵；３）充填煤柱內部裂隙；４）增加煤體的蓄水能力；５）水分蒸發吸熱降溫。實質是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發火期。
2、 阻化劑的 評價指 標及其影響因素
我國目前采用阻化率和阻化壽命作為衡量阻化劑的兩個指標。
１）阻化率 我國撫順煤科分院建議，含硫量小於２％的煤采用煤樣在阻化前後放出ＣＯ氣體的相對變化量作為評定指標；含硫量大於２％的煤（一般稱為高硫煤）采用煤樣在阻化前後放出ＳＯ2氣體的相對變化量，作為評定指標。此指標稱之為阻化率。測定阻化率時要準備兩種煤樣：一種經過阻化劑處理過的煤樣；另一種是原煤樣分裝在兩個試管中；其粒度為０．３５～０．６６ｍｍ，重量７０ｇ。實驗條件保持一定。測定反應試管釋放的ＣＯ或ＳＯ2氣體的濃度，按下式計算阻化率:
E=100(A-B) A，%
式中 E-煤的阻化率，%;
A，B-分別為原煤樣和阻化煤樣在規定的實驗條件下氧化5小時放出的CO( pmm) 或SO 2 (mg)。阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。
２）阻化劑的阻化壽命
阻化劑噴灑至煤體表麵後，從開始生效至失效所經過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。單位時間內阻化率下降值叫阻化劑的衰減速度，以Ｖ表示，單位為％／月。阻化劑的壽命可用下式表示：
τ＝Ｅ／Ｖ
阻化劑壽命是一個重要指標。為了達到有效的預防自然發火，阻化壽命不應小於自然發火期。阻化壽命可以二次或多次噴灑以及保持環境具有較高的濕度等 措施來延長。
3、 阻化劑選擇
目前最常用的阻化劑有 煤礦使用的阻化劑有：氯化鈣（ＣａCl 2:Ｈ2０）、氯化鎂（MgＣl2:６Ｈ2Ｏ)、氯化銨（NH４Cl)以及水玻璃(ＸＮａ2Ｏ.yＳｉ０２）等。以及工業廢液等。從目前的應用結果來看，氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁、氯化鋅等氯化物對褐煤、長焰煤和氣煤有較好的阻化效果；水玻璃、氫氧化鈣對高硫煤有較高阻化率。
4、 阻化劑防火工藝
應用阻化劑防火的主要方法是：表麵噴灑、用鑽孔向煤體壓注以及利用專用設備向采空區送入霧化阻化劑。壓注和噴灑係統有移動式、半固定式和固定式三種。
關鍵詞：滅火
