甘肃煤炭工程学校矿井安全技术教案：第三章 矿井火灾防治03.doc

第四节 介质法防灭自燃发火 介质法是防灭自燃发火的直接技术，其基本出发点：一是消除或破坏煤自燃发火基本条件中的供氧条件，降低煤自燃氧化的供氧量；二是吸热降温作用，延缓和彻底阻止煤自燃发火的进程。这类技术种类较多，主要有灌浆防灭火、惰化防灭火、阻化防灭火、凝胶防灭火以及泡沫防灭火等技术。 一、灌浆防灭火 灌浆就是把粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合、搅拌，配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路注入或喷洒在采空区里，达到防火和灭火的目的。 （一）灌浆防灭火的机理 （1）泥浆中的沉淀物将碎煤包裹起来，隔绝或减小煤与空气的接触和反应面； （2）浆水浸润煤体，增加煤的外在水分，吸热冷却煤岩，减缓其氧化进程； （3）沉淀物充填于浮煤和冒落的岩石缝隙之间，堵塞漏风通道，减少漏风。 灌浆防火的实质是，抑制煤在低温时的氧化速度，延长自燃发火期。 （二）灌浆系统 灌浆系统由制浆设备、输浆管道和灌浆钻孔三部分组成。 1．浆液的制备 （1）浆材的选取。浆材必须满足下述基本要求：(1)不含或少含可燃和自燃物质；(2)不含催化物质；(3)粒度一般不大于2 mm ，而且细小颗粒应占大部分。粒度小于1 mm 的细小颗粒所占比例要达到75％；(4)易于加水制成泥浆，易于脱水，同时还具有一定的稳定性；(6)收缩量尽可能小，含砂量也不超过30％。 煤矿中应用最多的灌浆材料是黄土；在无土可取时，可采用破碎后的页岩、破碎后的矸石、热电厂的炉灰等作为代用材料，在实践中也取得了很好的防灭火效果。 （2）浆液的制备工艺。泥浆的制备由搅拌机完成，按搅拌机的运动方式可分为固定式和行走式两种。泥浆搅拌池应分成两格，一池浸泡，一池搅拌，轮换使用。浆池的容积，一般按2小时灌浆量计算，其底部有向出口方向2％～5％的坡度，在泥浆引灌浆管前应设两层过滤筛子（孔径分别为15 mm和10 mm），在注浆时应及时清除筛前的碴料。 2．浆液的输送 （1）输浆压力与输浆倍线。输送浆液的压力有两种，一是利用浆液自重及浆液在地面入口与井下出口之间高差形成的静压力进行输送，叫静压输送；当静压不能满足要求时应采用加压输送。前者使用较多。输浆倍线表示输浆管路阻力与压力之间关系，用N 表示。 式中 L——浆液自地面管路的入口至灌浆区管路的出口管线总长度，m ； H——浆液入出口之间的高差，m ； h——泥浆泵的压力，m 。 倍线一般控制在3～8 之间。过大时，应加压；过小时，容易发生裂管跑浆事故，可在适当的位置安装闸阀进行增阻。 （2）灌浆管道的选择。当管道中浆液恰好处于无沉积的悬浮状态时的流速称为临界流速（Vc），也叫不淤流速。在这个流速下输送浆液，既能保证不淤积、不堵管，而且消耗的能量又最小。因此，临界流速是一重要参数。与临界流速对应的管径叫临界管径dc，两者的关系为： 灌浆量Qm 值一定时，与Qm对应的（di ,vi）有很多组，可采用试算法确定dc。 （3）灌浆钻孔。利用钻孔代替矿井输浆干管具有选点灵活，节省干管，投资少，维护费用低等优点，在岩层条件好、埋藏较浅时，应优先考虑采用，在有裂隙的岩层，应下套管。 （三）灌浆防火方法 按与回采的关系分，预防性灌浆有：采前预灌、随采随灌、采后封闭灌浆等三种。 1、采前预灌 所谓采前预灌即是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行灌浆。这种灌浆方法适用于开采老窑多的易自燃、特厚煤层。这种灌浆方法是针对开采煤层特厚，老空过多，极易自燃的矿区发展起来的。采前预灌浆的方法有：利用小窑灌浆、掘进消火道灌浆，后来发展到布置钻孔灌浆。其目的是充填小窑老空，消灭老空蓄火、降温、除尘、排出有害气体、粘结碎煤、实现老空复采。 2、随采随灌 在采煤工作面推进的同时向采空区灌注泥浆。其形式又分为：钻孔灌浆、小巷道钻孔灌浆、埋管灌浆及洒浆等。 （1）钻孔灌浆。是在开采煤层附近己有的巷道或是专门开凿的灌浆巷道中，每隔10～15m 向采空区打钻孔灌浆，如图2-4-2所示。钻孔直径一般为75 mm 。 （2）小巷钻孔灌浆。是为了减少钻孔深度，沿灌浆巷道每隔20～30m 开一小巷道，在此小巷道内向采空区打钻孔灌浆，如图2-4-3所示。 （3）埋管灌浆。是在放顶前沿回风巷道在采空区预先铺好灌浆管，放顶后立即进行灌浆。随着工作面的推进，按放顶步距用回柱绞车逐渐向外牵引灌浆管，牵引一定距离灌一次浆。 （4）洒浆。是从灌浆管接出一段胶管，沿工作面方向向采空区均匀地洒浆。洒浆量要充足，使采空区新冒落的矸石能被泥浆均匀地包围。洒浆通常作为管道灌浆的一种补充手段，使整个采空区，特别是采空区下半部分也能灌到足够的泥浆。 (5)综采工作面插管灌浆。方法是，注浆主管路沿工作面倾斜铺设在支架的前连杆上，每隔20m 左右预留一个三通接头，并安装分支软管和插管。将插管插入支架掩护梁后面的垮落岩石内灌浆（见图2-4-4