[00133169]孤岛工作面采空区综合防灭火技术研究

该项目属于煤矿安全领域,是针对煤矿井下孤岛工作面采空区火灾防治而形成的泡沫凝胶技术及成套装备,涉及系列防灭火材料、成套制浆和注浆设备及施工工艺等。 煤自燃是我国煤炭生产过程中的主要灾害之一,但是煤自燃防治工作又存在较多的难题。例如,有些工作面受到地质构造或采煤工艺及设备的影响,采空区遗煤较多、范围较广,再加上工作面推进速度较慢,致使遗煤氧化发火严重;还有很多大倾角工作面采空区灌注防灭火材料不易向高位及深部扩散,防灭火材料扩散覆盖范围小,采空区煤自燃以后很难治理;另外还有很多俯采工作面,传统防灭火材料不容易滞留在采空区,因此煤自燃以后也很难治理。另外,由于架后垮落煤岩体内打设防灭火钻孔易卡钻、成孔率低、注浆流量偏小,难以满足火灾治理的需求。本项目针对上述问题,研发具有针对性的高效防灭火技术和施工装备,实现对煤自燃的有效治理。 （1）针对采空区大面积遗煤自燃,基于现有技术的不足,研发泡沫凝胶防灭火技术,该材料充分结合了泡沫和凝胶的优点,能够大范围扩散,且在采空区裂隙中以泡沫为载体往高处堆积,具有良好的粘附性、流动性以及保水性,在封堵氧气、保水等方面效果显著。具有良好的扩散、堆积、耐温、隔氧、吸热降温等防灭火性能,能够持久保持煤自燃区域隔氧、降温,彻底扑灭火源。 （2）针对巷道、支架顶部的火源较明确的煤炭自燃区,采空区上下隅角及封闭空间的漏风问题,研发了具有充填功能的固化泡沫凝胶,该材料初始粘度较低,具有良好的渗透性能,但是其凝结速度可以根据应用要求在 10s～120s 之内进行调节,可以避免巷道与支架顶部流失,使其能够堆积起来,所到之处均能充填密实,覆盖火源并高效封堵漏风供氧通道,同时该材料中含 90%以上的水分,且具有很好的保水性能,不燃烧也不助燃,对高温煤体可以起到良好的吸热降温、湿润冷却效果,从而起到减缓或抑制煤炭氧化的作用。 （3）针对煤柱、壁墙裂隙漏风导致的煤炭自燃,研发了塑性封堵材料,该材料具备常温反应、初期流动性好、粘度较低,既利于很好的扩散,又避免堵塞注浆管路;后期形成的膏状胶体,粘度大幅度提升,可塑性好,受到挤压后只是随着空间变形而变形,能始终保持裂隙的封堵性能。 （4）针对现有钻头易卡钻,钻头注浆流量小,防灭火效率低的问题。研发了防卡钻、大流量防灭火专用注浆钻具,钻杆本身又是注浆管,钻孔后钻杆无需抽出,直接连接管路注浆。该专用注浆钻具具有开孔定位快,斜翼有效刮削钻进,侧翼刮削、分流碎料,不易卡钻,出浆量大的特点。 （5）上述防灭火技术均采用双组份注浆工艺,为实现施工工艺,研发了成套的注浆装备。具体包括多功能制浆装置、高低粘度通用输送泵、发泡成胶装置。多功能制浆装置能适应不同介质,实现不同比例、不同浓度的液-液、固-液的高效混浆;针对普通液压注浆泵泵送高粘度、含微颗粒的防灭火材料时出现单向阀通、断不及时、内漏严重的问题,高低粘度通用输送泵实现了低粘度、超高粘度、含微颗粒浆材的泵送;发泡成胶装置泵送过程中瞬间连续地实现了发泡、成胶、气液混合的全部过程。