煤层自然发火的阻化剂防灭火技术

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核心提示:阻化剂作用机理1阻化剂在化学上,凡是能减慢化学反应速度的物质称为阻化剂。


     
      阻化剂作用机理
     1阻化剂
      在化学上,凡是能减慢化学反应速度的物质称为阻化剂。
      实验和应用表明,阻化剂只有与水混合成一定浓度的水溶液后才能抑制和起到防火作用。
     2阻化剂作用机理
      ①增加煤在低温时的化学惰性,或提高煤氧化的活化能。
      ②形成液膜包围煤块和煤的表面裂隙面。
      ③充填煤柱内部裂隙。
      ④增加煤体的蓄水能力。
      ⑤水分蒸发吸热降温。实质是降低煤在低温时的氧化速度,延长煤的自然发火期。
     阻化剂的评价指标及其影响因素
      阻化效果是评价阻化剂性能优劣的标准。目前我国采用阻化率和阻化寿命作为衡量阻化剂的两个指标。
     1阻化率
      煤炭科学研究总院抚顺研究院建议,含硫量小于2%的煤采用煤样在阻化前后放出CO气体的相对变化量作为评定指标;含硫量大于2%的煤采用煤样在阻化前后放出SO2气体的相对变化量,作为评定指标。该指标称为阻化率。测定阻化率时要准备两种煤样:一种经过阻化剂处理过的煤样;另一种是原煤样分装在两个试管中;其粒度为0. 350.66 mm,重量70 g。实验条件保持一定。测定反应试管释放的CO或SO2气体的浓度,其阻化率计算为
     E= 100/A,%
     式中E-煤的阻化率,%;
      A、B-原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化5h放出的CO或SO2气体的
      浓度。
      阻化率越大,说明阻化剂对煤氧化的阻止作用越大。
      应该指出的是,阻化剂的阻化率是在实验室加热条件下测定的。这种测定条件与现场煤的实际干燥过程和氧化条件是有区别的。但是这些试样的制作和实验过程都是相同的,采用的衡量指标也是相同的,因此,这种参数作为相对指标是有一定意义的。
     2阻化剂的阻化寿命
      阻化剂喷洒至煤体表面后,从开始生效至失效所经过的时间称为阻化剂寿命,单位为月。单位时间内阻化率下降值称为阻化剂的衰减速度,以V表示,单位为%/月。阻化剂的寿命可表示为:
      τ= E/V
      阻化剂寿命是一个重要指标。为了达到有效的预防自然发火,阻化寿命不应小于自然发火期。阻化寿命可以通过二次或多次喷洒以及保持环境具有较高的湿度等措施来延长。
      阻化剂的效果与被喷洒的煤牌号、阻化剂种类及其阻化剂的溶液浓度和使用的工艺合理程度有关。
     阻化剂选择
      阻化剂的选择原则是:阻化率高、防火效果好、来源广泛、使用方便、安全无害、不腐蚀电气设备、防火成本低。
      目前,最常用的阻化剂有氯化钙、氯化镁、氯化铵、氯化铝、氯化锌以及水玻璃等。从目前应用结果看,氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化锌等氯化物对褐煤、长焰煤和气煤有较好的阻化效果;水玻璃、氢氧化钙对高硫煤有较高阻化率。
     阻化剂防火工艺
      应用阻化剂防火的主要方法有:表面喷洒、用钻孔向煤体压注以及利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂。压注和喷洒系统有移动式、半永久式和永久式3种。永久式向采空区喷送雾状阻化剂系统如图5.20所示。在应用前,应确定采空区的漏风量。阻化剂的喷射量不得大于漏风量,否则将对采空区的空气动力状态产生影响。
      应用阻化剂处理高温点和灭火。首先打钻测温并圈定火区范围,然后从火区边缘开始向火源通过钻孔压注低浓度阻化剂水溶液,逐步逼近火源进行降温处理。
      阻化剂防火具有施工工艺简单、投资少、减少用土量等优点。其缺点是:对采空区再生顶板的胶结作用不如泥浆好;对金属有一定腐蚀作用,其阻化寿命有待进一步提高。
      图5.20 永久式喷洒系统示意图
     1-供水管;2-地面储液池;3-泵;4-输液管;5-阀门;6-输液软管;7-喷枪
     
--(2017/04/09 09:03)
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