煤矿注水和灌浆防灭火技术

煤矿注水和灌浆防灭火技术

煤层自燃火灾是矿井主要灾害之一，随着我国煤炭产量不断增加，新建、扩建矿井增多和开采强度、开采深度增大，矿井防灭火问题显得尤为突岀。煤自燃已成为制约髙产、高效矿井安全生产与健康发展的主要因素之一。

注水和灌浆技术可是单独的灌浆或注水技术，也指二者联合防灭火技术。灌浆防灭火是指将不可燃性原料（如粘土、矸石、粉煤灰及砂等固体材料）打细，再按一定比例与水配置成悬浮物便是浆液，利用自重或外加动压将悬浮物经钻孔或输浆管路输送至需要的采空区，用以阻隔煤体炭与氧气接触来阻止煤氧化或破灭已燃的煤体。在煤体没燃烧前注入浆液便是预防性灌浆，这是预防煤炭氧化髙温自然发火的传统且有效措施，其主要原理是靠浆液流动后包裹煤体，而浆液中的水分的存在可以达到降温、增湿和减缓氧化速度的效果而留在煤体上的固体沉淀物对煤体内部的缝隙有效充的作用，减少空气进入煤体内。注水防灭火技术是指在水源比较丰富的矿区，直接通过管道或钻孔将水输入采空区灭火，这种技术灭火技术明显，但水不能滞留在采空区，一定时间过后采空区有复燃的可能。注水、灌浆主要是通过散热与隔绝氧气的作用来抑制煤炭自燃的。灌浆防火的效果主要取决于浆材的选取、浆液的制备以及灌浆的方法与工艺等方面。

（3）灌水注浆技术的优缺点

①优点

注水和灌浆技术是由于其有着广泛的灭火材料来源成为矿山降温、防灭火最经济的项技术措施，其最大的优点是有着低廉的灌浆成本。由于水的比热容比一般材料都要大具有很好的降温效果，1L水需要吸收2256.7kJ的热量才能转化成水蒸气，同时1L水能生成17 L的水蒸汽，这些水蒸汽使煤体的温度得到快速的降低，大大降低了空气中氧的浓度，同时对包围、隔离以及窒息火源起到了一定的作用。该项技术在我国有着较为广泛的应用，并且取得了很好的效果。所以注水灌浆技术是是治理矿井采空区高温、明火的主要措施。

②缺点

a.井下自燃火灾主要发生在采空区的顶部，一般情况下其位置较高，通常情况下，水和泥浆不能滞留在采空区顶部对火区进行包裹，这样只能达到降低煤体表面温度的效果，而内部温度却无法被降低；

b.煤体表面的灰分一般通过水的冲刷作用被大量的带走，然而新的煤体表面的形成，加之水的剧烈蒸发作用大大增加大了煤的孔隙率，形成了更为通畅的漏风通道。除此之外，煤的自燃作用由于水的存在得到了进一步的促进，当温度达到60℃，水分解成H2、O2，接着这两种气体进行燃烧反应，生成了大量的水煤气，水煤气的大量积累有可能导致水煤气爆炸的发生；

c.泥浆的脱水量一般较大，较大的脱水量使工作环境变得恶化，这种现象加大了工作面“溃浆”的危险性。

徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料既能有效地防治煤炭自燃，又能封堵煤体孔隙，防止瓦斯向外释放。普瑞特防灭火材料具有流体的流动性及膏体的覆盖与封堵性，胶凝反应之前属于泡沫流体的一种，具有较好的流动性及堆积性，胶凝之后则属于膏体。普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域，凝胶以泡沫为载体沿浮煤的裂隙呈立体状扩散，扩散过程中固结后的凝胶能对其中的裂隙进行有效地封堵，隔断漏风通道。并且普瑞特防灭火材料能固结90%以上的水分，大幅度提高浆水在防灭火区域里的滞留率。普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域后，通过大面积扩散覆盖、固水降温、封堵漏风的原理防治煤炭自燃。