煤礦火災隱患識別及防滅材料的研制與應用

1．煤層火災隱患識別及控制新技術(shù)研究

該項目建立了裝煤量15噸的特大型煤自燃發(fā)火實驗裝置，模擬了煤體從室溫自燃升至450~C自燃全過程及煤體絕氧降溫和供風復燃的全過程。項目還研究開發(fā)了煤自燃指標氣體檢測裝置和粉煤灰稠化膠體、復合膠體、固化充填材料等新型防滅火材料，開發(fā)了液態(tài)co，水式汽化器和C02防滅火系統(tǒng)，以及專門用于紅外探測數(shù)據(jù)與火源位置反演的系統(tǒng)軟件。最后建立了以煤自燃特性實驗測試、數(shù)值模擬預測、早期預報為先導，粉煤灰灌漿注膠防滅火技術(shù)為主，快速處理技術(shù)為輔的煤層火災隱患識別及控制技術(shù)體系。本項目已在兗礦、神華、棗莊、大屯等幾十個礦應用，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，有力地推動了我國煤層火災防治技術(shù)的發(fā)展，在煤層火災控制技術(shù)和隱患識別的實驗基礎研究方面達到國際領(lǐng)先水平。

2．復合膠體煤層自燃火災防滅火材料及設備

該項目主要研究用于治理煤礦井下、地面煤堆和地表層露頭的煤層自燃火災系列復合膠體滅火材料、注漿防滅火系統(tǒng)及配套設備。解決砂土、粉煤灰、河沙等多種灌漿材料大流量、高濃度的定量制漿問題，實現(xiàn)了灌漿材料就地取材，解決了漿液遠距離輸送的沉淀、管損、堵管等關(guān)鍵問題。項目還研制出漿液固轉(zhuǎn)化成膠的材料最佳配分比，使膠體成本從原來100元／II】3下降到5元／岔，針對不同煤層自燃火災環(huán)境研發(fā)的系列配套設備，輕便耐用、自動配比、操作簡單，并可與地面灌漿系統(tǒng)配合使用，進行大流量注膠滅火。．研發(fā)的多功能注漿防滅火系統(tǒng)，較好地解決了大流量漿液和膠體材料自動配比問題。該注膠系統(tǒng)與設備已成為一類煤礦防滅火專門化注漿設備。經(jīng)濟效益十分顯著，并在十分廣闊的推廣應用前景。膠體材料已申請專利，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

3．PC,AS灰砂粘稠劑的研究與應用

該項目研究內(nèi)容包括WAS灰砂粘稠劑的研制，礦井注漿系統(tǒng)、PCAS灰漿注漿工藝等技術(shù)。課題對黃泥的粘性、粘附性、觸變性、保水性等物理性能進行了研究，首次提出粉煤灰欲作為灌漿使用，須先經(jīng)過激活(活化、水化、泥化)，才有替代黃泥漿防滅火性能。該研究將電廠飛灰置于IV,AS+水組成的，能產(chǎn)生大量結(jié)構(gòu)性水化膜的高粘性介質(zhì)中，讓飛灰中大部分微粒與此介質(zhì)共同組成新的水化膜，形成IV,AS灰漿。由于PCAS是按“阻燃設計”，多元素協(xié)同效益的原理精選匹配而成，具有較強的氣密性，高含水性和吸熱、降溫能力。因此，PCAS灰漿防滅火效果優(yōu)于大多數(shù)黃泥漿的防滅火效果，直接成本僅為10～25元／m3，遠低于黃泥成本，又減少電廠飛灰對環(huán)境污染，減少黃土的挖采量，其綜合效益顯著，整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。