普瑞特防灭火新技术的应用
普瑞特防灭火技术在煤田火区治理中的实验研究
2021年第1期2021年1月虽然新疆煤炭资源储量丰富，但也是煤田火灾最严重的地区。
多年来，煤田火灾治理工作者采用注水、注浆、覆盖等多种灭火手段，取得了一定的治理效果，但水在破碎煤体内扩散范围小，单孔治理范围有限。
近年来，两相泡沫灭火技术的应用大幅度提高了水的扩散性能，单孔治理范围进一步扩大，但在实际应用中存在降温时效性差、火区复燃等缺陷[1-6]。
为解决实际问题，需优选出同时具备立体扩散性、热稳定性和较好保水性3个基本性能的水基防灭火材料，切实提高水的灭火降温利用率及时效性。
在此背景下，引进了徐州吉安矿业科技有限公司自主研发的普瑞特防灭火技术，并在现场与两相泡沫灭火技术进行了对比实验研究。
1普瑞特防灭火技术1.1形成机理普瑞特防灭火技术以水为介质，兼具发泡性和保水性，既可以让水发泡，又可以让水胶凝。
该技术以发泡的方式实现了水在火区裂隙内的立体大范围扩散，同时，又利用“微胶囊技术”实现了水分发泡以后的胶凝，灌浆水被凝结在煤矸裂隙内，可以大范围覆盖，长时间持续吸热降温、湿润冷却。
1.2技术特点该技术集胶体、黄泥灌浆、两相或三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和其他两相或三相泡沫水分易流失的缺点；具有良好的扩散性能，生成的凝胶以泡沫为载体，能够对采空区或煤田火区的高、中、低位火源进行大范围、全方位的覆盖；普瑞特水溶液被注入火区后，会在火区裂隙内覆盖一层凝胶层，含水量95%以上的水凝胶持久保持煤体湿润冷却，具有长久的吸热降温作用；普瑞特原液内添加有阻化剂，与水凝胶协同作用，具有长期的阻化性能；热稳定性好，可以耐受800℃以上的明火，遇明火不会瞬间汽化。
1.3主要技术参数普瑞特添加比例3%~6%，发泡倍数20，泡沫热稳定性>800℃，水凝胶保水性好，6个月内自然失水20%。
2火区现场实验通过向选定的实验钻孔内分别注入含有同等水量的两相泡沫和普瑞特，使用温度传感器记录注泡前、注泡中和注泡后不同时间节点钻孔内设定测点的温度变收稿日期：2020-08-12第一作者简介：贾新勇，1965年生，男，河南荥阳人，1998年毕业于中央党校新疆函授学院经济管理专业，高级工程师。
煤田火灾治理手段及措施方法
煤田火灾治理手段及措施方法煤火是指地下煤层因自然或人为因素发火后，沿着煤层逐步发展成对煤炭资源和周围环境造成较大危害的大面积煤燃烧现象，也称地下煤火或煤田火灾。
煤田火灾不仅直接烧毁不可再生的煤炭资源，还间接造成数十倍的呆滞资源不能开采，并直接威胁煤矿的安全生产，还造成土壤沙化、植被死亡、地面塌陷，蒸汽、青烟、热浪不断向地表涌出，结晶硫磺、煤焦油、高温火口遍布，大量CO、CO2和SO2等有毒有害气体排入空气中，严重危害当地的生态环境和地下水资源，局部地方已影响到居民生存，甚至引发疾病。
煤火大多数是由于人类对原始浅部煤层的滥挖滥采造成的，人类的无规划采矿活动导致形成大量的小煤窑，在地表环境的长期作用下，小煤窑漏风供氧，使得煤层发生燃烧。
漏风通道一般包括有地表裂隙、岩石裂隙以及废弃的井巷，构成了煤燃烧的氧化剂一气体产物的循环通道。
在地表表面处，煤层露头接触氧气较为充分，燃烧速率和程度较大，可能会出现煤的明火燃烧；在地表浅部，从裂隙或者废弃井巷中进入的空气量远远小于地表处的漏风量，但是这种微量的氧化流却能够促进内部的煤层不断发生氧化，所放出的热量因为地层的高热绝缘性而不能有效释放，导致了燃烧点可以在深度和广度上大范围传播。
徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学研发的普瑞特防灭火技术，可以有效扑灭煤田火灾。
该技术很好的融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火技术的优点，又避免了上述各项技术的多数缺点。
技术特点：（1）集凝胶、黄泥灌浆、两相或三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和其它泡沫大量水流失或者溃浆的缺点；（2）在采空区具有良好的扩散性能，生成的普瑞特以泡沫为载体能够对采空区或煤田火区的高、中、低位火源进行大范围、全方位的覆盖，持久保持煤体湿润冷却，隔绝氧气，且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，彻底防治煤炭自燃；（3）普瑞特被注入火区后，会在火区全方位覆盖一层凝胶层，并且凝胶层中95%以上都是水，具有长久的吸热降温作用，能够有效防止火区复燃；（4）普瑞特以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处普瑞特都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏风通道的性能；（5）泡沫中的氮气缓慢释放，避免单独注氮时氮气容易流失的缺点，持久保持火区惰化。
灭火新技术企业火灾防范装备的创新应用
灭火新技术企业火灾防范装备的创新应用随着科技的不断发展，灭火新技术在火灾防范领域得到了广泛的应用。
企业作为现代社会中的重要组成部分，火灾防范装备的创新应用对于保护企业财产和人员安全至关重要。
本文将探讨灭火新技术在企业火灾防范装备中的创新应用。
一、无人机的应用无人机作为一种新兴的技术装备，其在火灾防范中有着独特的优势。
首先，无人机能够快速准确地探测火灾现场，通过高清相机和红外摄像头捕捉火源、烟雾等重要信息，为灭火救援提供重要依据。
其次，无人机还可以搭载各种型号的灭火器材，包括消防泡沫、灭火喷射器等，通过精准的空中投放，有效地控制火势的扩散。
此外，无人机还可以完成人工难以到达的高空或隐蔽区域的灭火任务，提高了灭火救援的效率和安全性。
二、智能消防设备的应用随着人工智能技术的迅猛发展，智能消防设备在企业火灾防范装备中的创新应用也逐渐成为趋势。
智能消防设备能够通过传感器和控制系统实时监测企业内部的火灾风险，包括温度、烟雾、氧气浓度等指标。
一旦监测到异常情况，智能消防设备将立即发出报警信号，并采取相应的灭火措施，如自动启动喷水系统、烟雾排风系统等。
此外，智能消防设备还可以远程监控和控制，通过手机或电脑设备实时获取企业的火灾情况，及时采取措施进行灭火。
三、防火材料的创新应用防火材料作为火灾防范装备中的关键要素，其创新应用也取得了重要进展。
新型的防火材料能够在火灾发生时自动膨胀，并形成致密的炭化保护层，有效地隔离火源和可燃物质，减少火灾蔓延的可能性。
此外，一些先进的防火材料还具有阻燃、隔热、耐高温等特性，能够抵御高温和火焰的侵袭，为企业提供更安全的工作环境。
随着科学技术的发展，防火材料的研究和创新将进一步提高企业的火灾防范能力。
综上所述，灭火新技术在企业火灾防范装备中的创新应用为企业提供了更加高效和安全的防火手段。
无人机的应用、智能消防设备的应用以及防火材料的创新应用，都对于预防火灾、迅速发现火灾、有效施救等方面起到了重要作用。
一种新型煤矿井下防灭火材料
一种新型煤矿井下防灭火材料煤层开采的一个重要制约因素是煤体自燃，其所引起的矿井火灾严重影响煤矿正常生产。
首先，煤体自燃过程中，会产生大量CO，能使人中毒致死，严重影响着煤矿生产安全；其次，煤体自燃较为严重时，会造成采煤工作面停产，严重影响煤矿生产效率；再次，煤体自燃非常严重时，在采煤工作面将形成大面积火区，采煤工作面将不得不封闭，大量设备无法撤移，只能遗留在火区，煤矿将遭受严重经济损失。
中国从20世纪50年代起在煤矿推广灌浆防灭火技术。
由于中国煤矿分布地域广，不同区域存在不同的地理气候条件，开拓开采条件各不相同，造成防灭火系统和各种防灭火材料应用条件存在较大差异。
北方地区缺水且冬季气候严寒，地面灌浆系统在冬春季节无法使用。
西北地区黄土资源丰富，开采煤层多为急倾斜煤层，存在将黄泥作为大量灌浆材料的有利条件，但黄泥容易沉淀堵塞管路。
山东、江苏和安徽地区，土地资源紧张，贵州地区土源稀少，限制黄泥作为大范围预防性灌浆的推广。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。
一方面，水浆生成泡沫之后，缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率；另一方面，形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。
普瑞特防灭火材料相对于常规的防灭火材料，具有环保、封堵性能好、保水降温性能好、防复燃性能好、扩散范围大、在采空区能向高处堆积以及阻化性能好等优点。
因此，普瑞特防灭火材料作为一种新型的防灭火材料，可广泛应用于煤矿采空区防灭火。
露天煤矿灭火技术
露天煤矿灭火技术煤炭自燃是露天矿山的重大自然灾害之一。
露天煤矿的煤炭自燃浪费了大量的资源，降低了煤炭质量，影响矿区的环境质量，并给矿山安全生产带来了困难。
《煤矿安全规程》第596条规定，开采有自燃发火倾向的煤层或者开采范围内存在火区时，必须制定防灭火措施。
选择合适的方法及方案对灭火具有重要的影响，为了保证灭火过程中的安全、快速及经济合一，目前研究得到了几种典型的灭火技术。
其中，包括：注水和灌浆、注氮、阻燃物、堵漏、开挖与覆盖、泡沫及抽采的灭火技术。
（1）注水和灌浆技术注水和灌浆技术是将黄土与水按确定的比例混合并经高压水轮充分搅拌，再由泥浆泵将浓度配制适当的黄泥浆，通过管道注入火区。
黄泥灌浆具有3个方面的作用：增加煤层水分含量，吸热降温；隔绝空气，阻止煤层的氧化作用；对已燃烧升温的煤层，具有冷却散热作用。
注浆和注水可同时使用或者单独使用，该方法主要通过不燃烧材料与水混合并注入到着火区，通过降温和隔绝空气的方式来控制燃烧的煤体。
有些时候采取提前注浆的措施，可以防止高温氧化煤体自然发火，浆液包裹煤体隔氧，水能够降低温度、增大湿度和减缓氧化，浆体可封堵煤体内的孔隙，防止煤体与空气接触。
（2）注氮防灭火技术注氮防灭火技术主要通过惰性气体输入到灭火区域，降低周围空气中氧气所占的比重，从而使得煤体不能达到着火条件的目的，也可选用其他的惰性气体来完成该项工作，鉴于制取和成本的原因，目前应用较广泛的还有CO2。
由于气体扩散速度及半径均较大，能快速的占领着火点及区域，对明火及隐蔽火区均有较好的效果。
（3）堵漏防灭火技术堵漏防灭火技术主要是通过一些技术措施对漏风区域进行封堵，防止或杜绝氧气进入到着火点或者着火区域，以此防止煤体燃烧。
随着科学技术和材料的发展，目前的堵漏技术得到了长足的发展，一些新型的胶体及泡沫材料得到了广泛的应用。
同时，对于巷道也产生了多种快速的凝结方法，包括：高水速凝材料、水泥浆和凝胶等，并形成了相应的技术及配套的设备，取得了很好的效果。
煤矿防灭火安全技术措施有哪些？
煤矿防灭火安全技术措施有哪些？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出。
煤炭自燃已成为制约高产、高效矿井安全生产与健康发展的主要因素之一。
由于煤自燃是煤氧复合的结果，影响煤自燃的主要条件是煤的表面活性结构浓度、氧浓度和温度。
因此，自燃火灾扑灭主要从三个方面着手：一是隔离煤氧接触，使自燃火灾窒熄；二是降低煤温使煤氧化放热强度降低，最终使火熄灭；三是惰化煤体表面活性结构降低煤氧复合速度，防止煤自燃的发生。
目前常用的防灭火技术主要有如下几类：惰化、堵漏、降温等以及它们几类的综合，共同发挥灭火作用，最终实现防灭火的目的。
（1）堵漏防灭火技术堵漏技术，就是采取各种技术措施减少或杜绝向煤柱或采空区的漏风，使煤缺氧而不会自燃。
堵漏技术和材料，在我国近年来发展很迅速，相继研究和开发出适用于巷顶高冒堵漏的抗压水泥泡沫和凝胶堵漏技术和材料，适于巷顶堵漏的水泥浆、高水速凝材料和凝胶堵漏技术与材料，以及适于采空区堵漏的均压、惰泡、凝胶和尾矿泥堵漏等技术成果，如马利散、艾格劳尼、聚氨脂等，它们各有其使用条件和优缺点。
（2）均压防灭火技术均压防灭火是依据发火区情况，通过调压风机、连通管、调节风窗等通风设施，将通风系统中的风压重新分布，减小漏风通道处的风压差，控制火灾区的漏风。
这是防治煤炭自燃的有效办法，可预防煤炭自燃和对火区窒息惰化，实现安全生产。
（3）注水和灌浆技术水是最经济、来源最广泛的灭火材料。
水的热容量很大，1L水转化成蒸汽时吸收2256.7kJ热量，同时生成1.7m3水蒸汽，大量水蒸汽能很快降低煤温，具有冲淡空气中的氧浓度、包围、隔离及窒熄火源的作用。
灌浆防灭火技术在我国应用得较为普遍，也取得了良好的效果，成为治理井下内因火灾的主要措施之一。
泥浆能够包裹煤体，其水份有增湿减缓氧化速度，浆流能充填煤体缝隙，起到隔绝漏风阻止氧化作用，按与回采工艺的关系分为随采随灌、采前预灌和采后灌浆三类，对采空区防灭火有积极的作用。
煤矿泡沫凝胶防灭火材料有什么优点？
煤矿泡沫凝胶防灭火材料有什么优点？
煤炭自燃是煤炭开采过程中的主要灾害之一。
为了防治井下煤炭自燃，煤层注水、采空区灌浆、注惰性气体、喷洒阻化剂等技术在国内外被广泛应用。
近年来，凝胶、三相泡沫等新型防灭火技术逐渐被采用，取得良好的效果。
随着研究的深入，徐州吉安结合凝胶和三相泡沫的优点研发出泡沫凝胶防灭火材料（又称为普瑞特防灭火材料），泡沫凝胶既能有效地防治采空区遗煤自燃，又能封堵煤体孔隙，防止瓦斯向外释放。
泡沫凝胶是一种均匀分散体系，主要由胶凝剂、发泡剂、稳泡剂、交联剂和功能助剂反应生成，泡沫凝胶液在发泡剂的作用下形成泡沫后，泡沫壁中均匀存在的胶凝剂和交联剂发生交联反应，形成立体网状结构的凝胶体，凝胶分子间作用力较强，因此稳定性强，形成了内含大量均匀气体的泡沫凝胶，泡沫凝胶中液相主要为水，气相主要选择氮气。
泡沫凝胶材料具有凝胶材料和三相泡沫材料的优点，相比于单独的凝胶和三相泡沫材料成本大大降低。
泡沫凝胶的泡沫壁是在交联剂和胶凝剂共同作用下形成的，呈固态凝胶状态，具有较强的稳定性；泡沫凝胶液相为水，气相为惰性气体，泡沫可以快速覆盖采空区遗煤.利用水的吸热性和惰性气体的窒息性达到降温和隔绝氧气的作用，且泡沫凝胶良好的稳定性，使其拥有更好的防灭火特点；泡沫凝胶能对采空区和煤体中的空隙和裂隙进行封堵，且当其中的泡沫破灭后，泡沫中的凝胶能继续发挥覆盖和封堵作用，使其具有良好的封堵性能。
泡沫凝胶材料结合了三相泡沫和凝胶各自的优点，具有成本低、效率高、稳定性好等特点，具有优良的防灭火和封堵性能。
泡沫凝胶材料对采空区自燃抑制效果较好，为井下的安全生产提供了保障。
采空区自燃三带在煤矿防灭火中的应用
采空区自燃三带在煤矿防灭火中的应用自燃三带的分布范围及状态是防治采空区自燃发火的重要参数之一，尤其是对采空区防灭火起着很重要的作用。
确定采空区的自燃三带范围，可以有效增加对防灭火措施的针对性，提高防灭火工程的预防效果，进而有效预防自燃事故的产生。
在矿井工作中，采煤方式通常会采用“W”型或“U”型通风方式。
而采空区也会根据漏风大小及遗煤的自燃可能性被分为三带，即自燃带、散热带与窒息带。
接近工作面的采空区内冒落岩石是处于一种自由堆积的状态，漏风大，空隙度大，氧化生热小但散发热量多，所以不易发生自燃现象，这一带叫散热带，宽度在5m～20m。
而自燃带中，岩石空隙度偏小，漏风小，所以蓄热的条件较好，如果这种条件保持时间超过自燃发火期，那么就很容易引起自燃，所以这一带被称为自燃带，一般它的宽度为20m～70m。
从自燃带往采空区内部延深，这一带就是窒息带，因为离工作面比较远，该地带漏风小或消失，O2浓度很低，不具有自燃的前提条件。
开采工作面中需要注意这三带的不同属性，根据煤炭自燃发火期制定相应的管理方式，方能有效减少开采中带来的伤害。
当确定了采空区的自燃三带后，在采空区内最易自燃区域内注防灭火材料，从而破坏漏风供氧和蓄热环境，消灭煤炭自燃。
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。
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3. 普瑞特防灭火新技术
3.1研究背景
从防治煤炭自燃的三要素来看，面对采空区遗煤的既成事实，隔绝氧气和对煤体降温就成了两个重点，同时也是两个难点。
目前的技术手段大多也从这两点着手，以期在某一方面或两个方面取得突破，进而防治煤炭自燃。
从理论上讲，只要做好了上述两方面工作中的一个，采空区煤炭自燃就可以避免或者得到有效控制。
但问题是，现场条件复杂，制约因素较多，漏风通道的有效阻隔并非易事，有时甚至不能确定漏风通道的具体位置。
同时，如何才能将防灭火介质输送到有自燃倾向或已经自燃的煤体周围也存在很大的难度，因为，多数情况下并不能确定具体的着火点或者高温点。
据此，煤矿采空区火灾防治的重点就落在了如何将防灭火介质大范围的输送到采空区的潜在目标区域并能保留下来持续惰化煤体，这也是我们研发新型防灭火技术的出发点。
从上述出发点出发，在开展研发工作时我们确立了三项基本原则：一是选用的防灭火介质要安全有效、容易获取、成本低廉；二是基于煤矿现有的防灭火设施，减少对现有防灭火系统的影响，尽量降低煤矿在这方面的整体投入；三是使用方法要简单有效，易于操作。
基于上述原则，考虑到目前注黄泥浆、惰气、凝胶、阻化剂、三相泡沫等防灭火技术的各自特点和局限性，徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学创新地提出了“普瑞特防灭火新技术”。
3.2技术概述
普瑞特防灭火新技术利用氮气首先将水发泡，再以泡沫为载体将氮气和水输送到采空区，利用泡沫的扩散性能在采空区裂隙内大范围扩散，堆积，最后再将水固化在裂隙内，阻断漏风通道并对煤体持续惰化降温。
普瑞特防灭火新技术首先集合了水作为防灭火介质的高比热容、易于获取且安全廉价的特点；其次集合了惰性气体的窒息特性；第三集合了三项泡沫的高扩散性能，解决了水不能向高处、深部扩散的问题。
第四集合了高分子凝胶的高保水特性，解决了水留不住的问题；
普瑞特防灭火新技术很好的融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火技术的优点，又尽量避免了上述各项技术的多数缺点。
3.3功能实现的原理
普瑞特防灭火新技术在应用功能上能否取得突破，关键在于如何解决一个矛盾的问题：既能让水降低表面张力而发泡，同时又能增加水的表面张力而成胶。
经过大量的论证与实验，我们采用了纳米级的“微胶囊”技术来解决这个“违
背客观规律”的技术难题。
我们首先筛选出能使小分子水成胶的物质——水魔粒，然后将其处理成超细颗粒，再应用微胶囊技术给这种超细颗粒镀膜，在其表面形成“微胶囊”，最后再根据微胶囊的特性及使用要求将水魔粒制成液体（普瑞特）待用。
应用过程中，先将水魔粒液体按一定比例加入水中，再引入氮气发泡，然后以泡沫为载体将氮气和水输送到采空区，利用泡沫的扩散性能在采空区裂隙内大范围扩散，堆积。
由于有微胶囊的存在，可以阻断水魔粒与水的接触，使得水在发泡的环节不受成胶物质的影响，形成泡沫后，微胶囊开始逐渐消融，水魔粒开始缓慢吸收并螯合水分，此种状态下水魔粒吸收并螯合水分的过程和泡沫破裂析出水分的过程是一个逆向的平衡状态，即泡沫破裂析出的水分恰好被胶体吸收并螯合形成凝胶体。
该项技术可以将泡沫化的灌浆水95%以上固化，并以凝胶的型式覆盖于煤体表面。
3.4技术特点
1、集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和三相泡沫大量水流失或者溃浆的缺点；
2、在采空区具有良好的扩散性能，灌浆水先以泡沫为载体能够在采空区裂隙内大范围、全方位的扩散。
只要气体能到达的地方，水就可以扩散到位。
持久保持煤体湿润冷却，隔绝氧气，且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，彻底防治煤炭自燃；
3、持续降温性好，灌浆水注入火区后，会在火区全方位覆盖一层凝胶层，并且凝胶层中95%以上都是水，具有长久的吸热降温作用，能够有效防止火区复燃；
4、凝胶以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处，凝胶都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏风通道的性能；
5、泡沫中的氮气缓慢释放，避免单独注氮时氮气容易流失的缺点，持久保持火区惰化。