2023年《安全技术》之新型泡沫防灭火材料在新集矿的应用.docx

新型泡沫防灭火材料在新集－矿的应用 淮南新集煤矿年生产能力为400万t,目前开采-450m水平，主要采13-1下煤层，煤层平均厚度8m,倾角5°～25°，自然发火期为3～6个月，最短为36d。在开采方法上，采用放顶煤综采技术；在巷道布置上，采用全部煤上（下）山；在采区内，采用无煤柱小阶段连续开采技术；这种开采布局到达了高产高效的目的，但随之也产生了一系列平安问题，尤其是矿井自燃火灾日趋严重。矿井自投产以来，共发生自燃火灾17起，其中高冒自燃11起，停采线自燃4起，工作面自燃1起。为了保证平安生产，近几年来，矿井采用了多种防火技术，特别是采用罗克休泡沫防火技术以来，矿井防火形势有了很大改善。 1 罗克休泡沫的适用范围 特性及技术参数 1.1 适用范围 罗克休泡沫是一种中空充填产品，具有良好的机械杭压性（0.2 Mpa左右），可用于煤矿做密闭墙，高冒充填，封堵煤层裂隙，构筑防火墙等。 1.2 特性 该产品高膨胀率，膨胀体积为原体积的25～30倍，充填用量小；泡沫反响迅速，气温30℃时，30s即可反响，10～15℃时，8min反响，并在20min内硬化，不需要防漏支架；有良好的抗压能力（0.2Mpa左右），经得起岩层的运行；不蔓延火焰，适用于井下灭火。 1.3 技术参数 罗克休泡沫的技术参数见表1。 表1 罗克休泡沫的技术参数 见表 2 施工工艺 2.1 工艺流程 使用专用气动泵将树脂和催化剂以4：1的比例送入压枪后喷出，2种原料混合后迅速发泡硬化。工艺流程如图1所示。 图1 工艺流程图 材料用量计算：Q＝V×（1＋i）/（n×25） 式中 Q——材料用量，桶； 　　 V——空洞体积，m3； 　　 i——施工误差系数，取10％； 　　 n——发泡倍数，n＝25～30； 　　 25——每桶的容量，L。 假设是多孔换位压注，当发现压力上升到10Mpa时，说明已压注不进去了，应换孔。换孔压注步骤如下： （1）关闭气泵，翻开催化剂管路卸载阀回流卸载，关闭压注枪截止阀； （2）开泵，用树脂冲洗管路和枪，再关泵； （3）换孔，关闭卸载阀，开截止阀，开泵继续压注。 （4）循环（1）～（3）； （5）全部孔压注完毕后，关泵，换清洗剂，撤卸枪与压注管接口，开泵清洗管路与枪。 2.2 本卷须知 （1）压注枪出口软管长度一般不要超过6m，否那么容易堵塞；出口管直径应用 DN10~DN13软管，不宜用大直径； （2）压注前一定要用静力将树脂摇晃均匀； （3）压注时备足原料，防止吸空损坏活塞或堵塞管路； （4）催化剂有腐蚀性，施工时要配带防护眼镜和橡胶手套； （5）气温超过30℃时，应不使用压注管而直接用枪，气温低时，应相应加快压注速度。 3 现场应用 3.1 高冒充填 新集矿主采13#煤层，煤质松软，在掘进和巷修过程中，易形成冒顶，由于高冒具备自燃条件，极易发生自燃火灾。矿井从投产以来，高冒自然发火11起，占自然发火总数的64.7％。为从根本上消除高冒自燃隐患，新集矿采用罗克休泡沫对高冒进行充填。先后对1305C、241303下机巷、241303外段联巷等处的53个高冒隐患点进行了处理，共充填罗克休泡沫1 560m3。为考查罗克休泡沫处理高冒自燃隐患的效果，在1305C、241303外段联巷分别选取了具有代表性的隐患点，预先埋设测温热电偶和观察孔，进行了长期的观察，CO浓度从处理前的300×10-6～700×10-6降至0，温度从处理前的50～60℃降到30℃以下，并长期稳定不变。 3.2 压注密闭墙封堵漏风 由于采用综采放顶煤无煤柱阶段连续回采，相邻采空区之间相互连通，下阶段在开采期间向上阶段采空区漏风；而上阶段停采线及报废的上下巷由于支架回收不好，加上煤柱支撑作用，顶板岩石冒落不充分，形成良好的漏风通道。并因采区采用全部煤上（下）山，工作面上下巷均布置在煤层中，密闭墙封闭不实，长期存在漏风，导致停采线自然发火。从投产以来，共发生停采线自燃火灾4起，占自燃火灾总数的23.5％，自然发火采空区占采区总数的33.3％。 为消除停采线自燃火灾隐患，新集矿将传统的双瓦石单墙改为双瓦石双墙，并在墙间留200 mm间距，在外墙上、中、下3个位置留设措施孔，利用措施孔向两墙中间压注罗克休泡沫进行充填；并在墙的四周向帮、顶打钻，利用钻孔压注泡沫，这样既可以使密闭墙与帮、顶连成一个整体，杜绝漏风，又可增加墙的承压能力。2023年共处理5个采空区共11道密闭墙，经过处理的采用区均未出现自燃迹象。 3.3 快速封闭火区 新集矿241301综放工作面采至F085断层（H=10~8m）附近，工作面于2023年3月4日出水停产，接着铺网，3月9日铺网结束，4月18日开始撤除综采支架。至5月9日，241301停采线发生自燃火灾，上风巷CO浓度达1 000×10-6，并有烟雾。着火时，下机巷刚刚封闭结束，上风巷回柱不到三分之一。 为防止火灾的扩大，决定在回风侧先设3道临时调节风门，利用2台局部通风机向上风巷供风进行均压，以控制有毒气体的大量涌出。然后在上巷回柱地点设两道木板闭，中间留500mm间距，利用罗克休泡沫进行充填，仅用4h，便封闭结束，既控制了火灾蔓延，又为火灾处理赢得了时间。后经采取打钻注浆、高水充填等措施使火灾彻底熄灭。 4 结语 罗克休泡沫在矿井防灭火上的成功应用，彻底改变了新集一矿的防火形势，取得了良好的经济效益和社会效益。