潘家矿阻化剂防灭火课程设计.doc

《潘家矿阻化剂防灭火课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《潘家矿阻化剂防灭火课程设计.doc（25页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流潘家矿阻化剂防灭火课程设计.精品文档.能源工程学院矿井灾害防治课程设计设计题目：潘家矿阻化剂防灭火课程设计姓 名： AAAA 学 号： AAAAAAA 专业班级： 12级安全工程班 指导教师： AAAAA 成 绩： 二一五年六月摘 要本文中列出了几种常用的阻化剂，包括卤盐阻化剂、铵盐阻化剂、碱类阻化剂、抗氧化类阻化剂、凝胶阻化剂，针对本矿特殊条件选择出高效的凝胶阻化剂。计算出相应的阻化剂寿命为2.36月，阻化率为80.09%。分析了阻化剂防止煤炭自燃的作用机理，并计算出质量分数为15%时阻化剂效果最佳。采用雾化喷洒工艺与注氮工艺相结合的方式，

2、将阻化剂的利用效率提高了12%，并从根本上解决了煤自燃的隐患，对防止煤炭自燃具有较好的效果。关键词：煤炭自然；阻化剂 ；防灭火；注氮；采空区AbstractThis paper lists several common-using resistance agent, such as halogen salt resistance agent, ammonium salt resistance of agents, alkali resistance of agent, antioxidant resistance agent, gel inhibitor, according to the s

3、pecial conditions of the ore selection, gel blocking agent. The calculated resistance was 2.36 months and the resistance rate was 80.09%. The mechanism of preventing coal spontaneous combustion was analyzed, and the effect of mass fraction 15% was calculated. The atomization spraying process and nit

4、rogen injection technology combined inhibitor utilization efficiency increased by 12%, and fundamentally solve the hidden danger of spontaneous combustion of coal, coal spontaneous combustion has better effect on preventing.Key words：coal spontaneous combustion; inhibitors; mine fire control; nitrog

5、en injection; goaf目 录1 矿井概况与设计依据11.1 地质条件11.2 开采系统11.3 煤炭的物理化学性质11.3.1 煤含硫量11.3.2 煤尘爆炸性11.4 瓦斯涌出量11.5 通风系统图12 阻化剂的选择及其配制32.1 阻化剂分类32.1.1 卤盐阻化剂32.1.2 铵盐阻化剂32.1.3 碱类阻化剂32.1.4 抗氧化类、粉末状阻化剂32.1.5 凝胶阻化剂42.2 阻化剂选择42.2.1 凝胶阻化剂基料的选择42.2.2 凝胶阻化剂促凝剂的选择42.2.3 凝胶阻化剂的成胶机理52.3 凝胶阻化剂防灭火原理52.4 凝胶阻化剂防灭火的机理52.5 凝胶防灭火技

6、术应用中应注意的问题53 喷洒阻化剂参数设计73.1 计算阻化率73.2 计算阻化剂寿命73.2 计算煤炭吸液量73.3 阻化剂溶液的密度73.4 计算采空区一次喷洒阻化剂的量73.4.1 底板浮煤雾化量73.4.2 顶煤雾化量83.5 采空区一次喷洒总量84 阻化剂喷洒系统设计94.1 喷洒工艺选择94.2 喷洒系统设计94.2.1 阻化剂作用机理分析94.2.2 方法选择94.2.3 高效喷洒系统104.3 设备选择115 采空区阻化剂喷洒方法125.1 汽雾阻化防火作业流程125.2 采空区阻化剂高效喷洒方法步骤125.3 向采煤工作面采空区一侧的浮煤表面喷洒阻化剂136 阻化剂防灭火安

7、全管理146.1 阻化效果的考察与分析146.2 经济效益和社会效益146.3 阻化剂喷洒系统的安全维护156.4 注意事项16参考文献17致 谢181 矿井概况与设计依据1.1 地质条件潘家矿矿处于高原地带，矿井开采单一煤层，煤厚4 m，矿井生产能力70万t/a。煤层顶板为细砂岩、底板为粉砂岩，煤层赋存条件良好，构造及水文地质简单。井田内从未发生过煤层自燃现象，本矿的开采技术条件等因素，所以防灭火是矿井安全生产的关键因素之一。但是根据煤炭工业局综合测试中心对本矿及邻近矿井进行鉴定的煤自燃倾向性资料，煤层有煤尘爆炸性和自燃发火倾向性，且容易自燃。1.2 开采系统根据该煤矿生产条件采用综合机械化

8、采煤垮落法管理顶板。设计6煤层采用长壁综采放顶煤一次采全高采煤法，全部垮落法管理顶板。6号煤层采用综采放顶煤采煤方法开采，容易造成采空区遗煤多，漏风大，给煤层自燃造成良好条件，增加自燃的可能性；因此，容易发生自燃的区域为工作面“两线两道”，即工作面开采线，停采线，进风道与回风道。1.3 煤炭的物理化学性质1.3.1 煤含硫量煤的含硫分越多，吸氧能力愈大，越易自燃。矿井所采煤种为气煤，煤中硫分含量为2.8353.2%，灰分为25%26%，水分为2.5%3.2%。1.3.2 煤尘爆炸性 根据对煤层所做的鉴定报告6号煤火焰长度13mm，抑制爆炸加岩粉量 40%，煤尘有爆炸性，矿井为瓦斯矿井，开采煤层

9、属容易自燃煤层，自然发火期13月。1.4 瓦斯涌出量本年度绝对瓦斯涌出量为43.1m3/min，相对瓦斯涌出量为7.2m3/t；上年度绝对瓦斯涌出量为41.5m3/min， 相对瓦斯涌出量为 9.1m3/t；本年度绝对二氧化碳涌出量为8.52m3/min，相对二氧化碳涌出量为1.56m3/t；上年度绝对二氧化碳涌出量为9.05m3/min，相对二氧化碳涌出量为1.13m3/t；批复本矿井属高瓦斯矿井。1.5 通风系统图通风系统如图1-1所示，采用中央并列式通风，通风方法为机械抽出式，矿井主斜井进风，副斜井回风。目前该矿布置有1个采煤工作面，2个掘进工作面生产，同时已放出1个备用工作面。煤层赋存

10、条件良好，构造及水文地质简单。图1-1 采区通风系统图2 阻化剂的选择及其配制2.1 阻化剂分类2.1.1 卤盐阻化剂卤盐阻化剂1主要有MgCl2、CaCl2和NaCl等。这些组分具有很强的吸性，能使煤长期处于潮湿的状态，或形成水膜层隔绝了氧气，抑制煤的低温氧化。即使煤体发生了低温氧化，阻化剂所含的大量水分气化吸热降温，减小了煤体的升温速率，抑制煤的自燃。彭本信等使用MgCl2、CaCl2、ZnCl2等阻化剂对煤进行了阻化剂防火实验室试验，以活化能、活化中心等理论分析了阻化剂对各煤阶煤的阻化机理。后来为了降低防火费用，许多矿区因地制宜，就地取材，利用本地区化工厂的废渣废液中含有的NaCl、Al

11、Cl3等作为阻化剂。近年来，刘吉波研究了MgCl2、CaCl2等吸水盐类氯化物汽雾阻化剂的应用，得出经济高效的阻化剂浓度以15%为宜。单亚飞等以MgCl2、KCl、NaCl为阻化剂进行了实验，得出煤的自燃过程阻化剂分别起到催化阻化催化作用。2.1.2 铵盐阻化剂铵盐阻化剂种类较多，主要有碳酸氢铵、磷酸二氢铵等。这些阻化剂热解过程是吸热反应，能够吸收煤自燃产生的热量。热解产生的气体氨气、二氧化碳可以稀释空气中的氧气，降低浓度，减小氧化反应速度。氯化铵和磷酸氢二铵不仅具有优良的吸湿性能，在自燃初期水分蒸发起到明显的降温作用，抑制煤自热的升温速率，而且能够捕获煤氧化链反应中的自由基，遏制煤的低温氧化

12、2。2.1.3 碱类阻化剂碱类阻化剂常用的为氢氧化钙。高硫煤(主要富含黄铁矿FeS2)易自燃，主要原因在于黄铁矿易发生水解自氧化循环反应，且放出热量：氧化过程体积增大，膨胀裂缝，与氧气的接触面增大，促进氧化发生，直至煤体升温自燃。而氢氧化钙能中断高硫煤的自氧化反应循环。分别从化学阻化、物理阻化及负催化作用3个方面进行阻燃。氢氧化钙阻化剂成本低，阻化率高，但由于溶解度小，易出现堵塞现象，影响阻化效果：另外，具有强腐蚀性，对设备材质要求较高。2.1.4 抗氧化类、粉末状阻化剂这类阻化剂有碳酰二胺(尿素)、硼酸二胺、磷酸二胺、防老剂A、氨基甲酸脂等，主要是化学阻化作用。阻化剂与煤在低温下生成的活性分

13、子和活性自由基发生化学反应，从而中断煤氧化反应的自由基反应链，达到阻止煤氧化自燃的目的。粉末状阻化剂还具有吸水隔氧、分解的惰性气体稀释氧气等作用来防止煤自燃发火3。2.1.5 凝胶阻化剂凝胶阻化剂是由基料和促凝剂按一定比例产生凝胶作用而形成。一般选择水玻璃作为基料，铵盐和其他盐类(如铝酸盐)作促凝剂。阻化过程利用胶体的吸热降温、堵塞漏风和阻化等性能抑制自燃。凝胶阻化剂具有渗透性强、含水量高、吸热降温快、阻化性能高等特点，阻化效果较好。硅凝胶阻化剂主要原料为基料水玻璃和促凝剂B，成本低廉、应用广泛，但成胶时会放出有毒气体NH3。无氨硅凝胶是在硅凝胶的基础上，选用无氨促凝剂(如铝酸盐等)作为铵盐的

14、替代品，无毒无害。复合凝胶是由基料、促凝剂、增强剂和溶剂按一定比例混合后，经一定时间形成的复合凝胶胶体。特点是轻度高、能滞留在工作面顶部较高的发火部位，成本低。2.2 阻化剂选择基于此煤矿的基本情况以及对各种阻化剂的了解，此处我们选择用凝胶阻化剂4。从化工角度分析,能成为高水胶体的材料众多，但在众多材料中，并非每种材料都适用于煤矿井下煤层自然发火的防治,井下防灭火的材料必须满足如下要求：（1） 无毒无害,对井下环境不造成污染。（2） 对金属设备没有腐蚀。（3） 材料热稳定性好,阻化寿命长。（4） 材料宜得,成本低廉,施工工艺简单。耐温高水胶体主要由基料和促凝剂组成,根据使用分析和实验研究，比较

15、国内外资料介绍的各种胶体材料，我们从中确定硅胶作为井下防灭火的理想材料，其具有一下优点:硅胶的热稳定性好，在高温下失水成为SiO2和水蒸气，吸收大量热：硅胶无毒无害，不污染环境，对设备没有腐蚀性：能开采硅胶材料多、成本低廉、成胶工艺简单、便于施工。2.2.1 凝胶阻化剂基料的选择能成为硅胶的材料众多,通过经济比较,选择水玻璃作为硅胶的基料,它的化学分子式为Na2OnSiO2,并有液态和固态2种,而适用于井下防灭火的只有液态。液态水玻璃通常呈灰蓝色,粘稠状,其比重一般在1.351.42g/cm3。2.2.2 凝胶阻化剂促凝剂的选择凝胶的基料确定后,则需寻找一种材料促使水玻璃的水溶液快速生成胶体,

16、称之为促凝剂。促凝剂要能使胶体具有一定的成胶时间和胶体强度。根据化学分析,适合做液态水玻璃的促凝剂有碳酸氢铵、氯化铵和磷酸。实验结果表明,碳酸氢铵成胶时间短,生成等量胶体所需要的量最少成本最低,在成胶过程中最稳定。所以,选用碳酸氢铵作为凝胶阻化剂的促凝剂。2.2.3 凝胶阻化剂的成胶机理根据选定的基料和促凝剂5,将它们按一定比例配成水溶液后,即发生凝胶作用,其反应过程如下:Na2OSiO2+H2OSi(OH)4胶体内部充满水分子,硅胶起框架作用,把易流动的水分子都固定在硅内部,成胶过程是一个吸热过程,吸热量与胶体浓度及原材料有关。2.3 凝胶阻化剂防灭火原理（1） 胶体具有固水功能,胶体中90

17、%以上是水,它使易于流动的水固结起来,从而充分发挥了防灭火的作用。（2） 胶体具有良好的吸热降温性能,成胶过程中伴随着吸热反应,而且当煤温上升时,胶体中的水分蒸发吸收大量热量。使煤体温度降低。（3） 胶体具有良好的密封堵漏性能,胶体有很好的耐压性能,成胶前是易于流动的液体,能渗透到煤层缝隙中去,成胶后便能堵住漏风通道,胶体在井下风压差作用下能保持其完整性。（4） 胶体具有良好的阻化性能。成胶的基料和促凝剂本身就是阻化剂,2者反应生成的胶体,不仅能包裹浮煤,堵塞漏风通道,使已燃起的浮煤熄灭,阻断有毒害气体的扩散,而且成胶过程吸收大量的热,降低浮煤温度,使煤炭自燃进入风化阶段。（5） 胶体具有良好

18、的热稳定性。该胶体用于井下防火,胶体的完整性能保持2年左右而不失其防火功能,用于井下灭火时,胶体溶液的完整性仍可保持数小时以上,与用水灭火相比,不仅能克服水灭火的缺点,而且能充分发挥其覆盖阻氧性能和水的灭火效能。2.4 凝胶阻化剂防灭火的机理凝胶阻化灭火6是采用一种或几种化学物质的溶液或乳浊液喷洒或灌注到采空区、煤柱裂隙中以及高温地点等。它的防灭火原理是:根据所选用的基料和促凝剂,把它们按一定的比例配成水溶液以后,注入钻孔或喷洒到煤体裂隙中,发生凝胶作用形成乳状胶体,胶体具有框架作用,把流动的水分子固定在胶体内,对煤炭颗粒进行包裹,以达到阻止或降低煤的氧化进程,阻止煤炭自燃的目的。2.5 凝胶

19、防灭火技术应用中应注意的问题（1） 用凝胶防火时,基料浓度可选择在2%6%之间。促凝剂浓度在2%5%之间。（2） 用凝胶灭火时,基料浓度可选择在7%9%之间。促凝剂浓度在8%10%之间。（3） 每次压注或喷洒胶体结束后,应用清水喷洗管道510min,防止胶体堵塞泵体和输送管道而影响下次注胶工作。3 喷洒阻化剂参数设计3.1 计算阻化率阻化率E的计算公式为 （3-1）式中 E煤的阻化率，%;A，B分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化5小时放出的SO 2 (mg)。其中A为524.30mg，B为104.40mg。计算得阻化率为。3.2 计算阻化剂寿命阻化剂的寿命T可用下式表示 （3-2）式

20、中 V单位时间内阻化率下降值叫阻化剂的衰减速度，值取34%/月。计算得阻化剂寿命为。3.2 计算煤炭吸液量原煤的吸药液量与煤的粒度、阻化剂浓度、煤的物理性质有关。煤的透气性好、孔隙多、结构松驰，吸液量就大，煤的粒度越小，吸液量越大。此参数由实测取得。拟取30kg/t。3.3 阻化剂溶液的密度此参数由实测取得。拟取1.05t/m3。3.4 计算采空区一次喷洒阻化剂的量根据煤的物理性质、工作面回采工艺，分别按采空区底板浮煤和顶煤计算溶液用量。3.4.1 底板浮煤雾化量 （3-3）式中：V1采空区底板浮煤雾化溶液量，m3/dK1一次喷洒加量系数，取1.2K2浮煤的密度，取0.9t/m3L采空区长度，

21、采空区为251mB一次雾化宽度，采空区取0.6mh1底板浮煤厚度，取0.2mA1原煤（浮煤）对阻化剂溶液的吸取量，雾化时一般1050kg/t，设计取30kg/t(0.03t/t)g阻化剂溶液密度，取1.05m3/t经计算，采空区V1=0.848m3/d。3.4.2 顶煤雾化量 （3-4）式中：V2采空区顶煤雾化溶液量，m3/dK3顶煤（原煤）密度，煤1.35t/m33L采空区长度，采空区为251m，H2未采出的顶煤厚度，取0.1mL、B、g符号意义同前A2顶煤的吸液量，取11kg/t（0.011t/t）经计算，采空区V2=0.194m3/d。3.5 采空区一次喷洒总量计算得采空区日进量为V=1

22、.042m3/d。根据雾化工艺设计，全矿每天均在准备班雾化一次，当采用溶液浓度为15%溶液时，阻化剂效果最好，药剂量为0.156m3/d，采用MgCl2时（卤液）中的结晶水含量一般为50%，故药剂原料需0.313m3/d。4 阻化剂喷洒系统设计4.1 喷洒工艺选择阻化剂防灭火的喷洒系统，根据其贮液形式与阻化剂发射泵的位置，通常分为移动式、半永久式和永久式三种，移动式系统建在井下，把贮液箱与发射泵放在平板车上与工作面移动变电站、泵站等设备组成列车，可由矿车运输随工作面推进向前移动，自由移动，机动性好。半永久式阻化剂喷洒系统建在井下的采区上、下山或硐室内，是将贮液箱及发射泵布置在工作面顺槽口，用输

23、液管把药液送到工作面，系统随工作面搬家而移动。永久式阻化剂喷洒系统建在地面，是在轨道大巷内集中设一个贮液池和阻化剂发射泵站，通过管路将药液输送到工作面。本设计结合井下辅助运输方式及回采工艺，确定为移动式，即将药液箱和发射泵放在平板车上，与工作面移动变电站、泵站一块布置，并随工作面的推进向前移动，高压胶管与雾化泵连接，之后与三通相连，介入注氮管路，实现混合压注。因为井下压风系统健全，可以因地制宜采用气动喷洒工艺7。4.2 喷洒系统设计4.2.1 阻化剂作用机理分析由文献8可知煤的自然氧化自由基链式反应进程必须满足一定的条件才能进行循环氧化，这些条件包括煤的变质程度、蓄热条件以及漏风供氧条件，一旦

24、采取某些措施破坏其中的1个或多个条件,就可达到中止自由基链式的反应，防止煤炭自燃。4.2.2 方法选择工作面采空区阻化剂溶液防灭火有两种方式，一是向采空区直接喷洒，二是采用高压雾化器将溶液变成汽雾随漏风漂洒到采空区。前者缺点是消耗药液量大、占用人力多、喷洒不均、效果差；但其优点是不易对支架形成腐蚀。后者的药量消耗少、雾化采空区的范围大、管理简单、效果好，但阻化剂汽雾易漂到工作面支柱上对其有腐蚀作用，要求操作时及时擦净支柱。经综合考虑后，设计确定采用阻化剂雾化方式。本设计针对本层煤炭自燃采取的防灭火措施是喷洒灌注阻化剂和向易自燃空间灌注惰性气体相结合的方式，将N2和气雾阻化剂一起输送到工作面采空

25、区的氧化带内，N2起到降温阻化的作用、阻化剂起到防止遗煤自燃的作用，共同保证采空区不会发生煤自然9。4.2.3 高效喷洒系统为抑制采空区遗煤进一步氧化自燃，结合该工作面实际情况，建立采空区阻化剂高效喷洒系统10。该系统由以下两部分组成。（1） 回风巷设置一移动式阻化泵站，包括储液箱、阻化泵、过滤器、压力表等，工作面敷设专用高压胶管一趟，每个液压支架后部安设高效喷头一组，喷嘴向采空区。该部分可实现采空区遗煤的初次全面喷洒，喷洒步距即工作面一个推进循环。（2） 为解决自然隐患，提高防火效果，需要对采空区深部进行阻化剂二次喷洒。由于采空区漏风风压较小，若利用该风压输送阻化剂喷雾不能达到预定效果，所以

26、需要采用高压N2作为载体，将阻化剂喷雾送进采空区深部。因此，在2号煤轨道联络巷中安装移动制氮机组，70mm输氮管路敷设至进风巷直至埋入采空区。同时，进风巷设置一移动式阻化泵站，阻化液制备包括储液箱、阻化泵、过滤器等，管路系统包括高压胶管、高压球阀及接头，雾化部分由雾化器组成，雾化液滴范围50200m。输氮管路每隔60m安装带有压力表的三通，三通与输氮管路夹角不得大于30，且与阻化液雾化器密封连接。采空区内N2与汽雾阻化剂释放口按向上45倾角高于底板12m，以利于汽雾阻化剂扩散。采用此种方法将阻化剂利用率提高了12%。图4-1 高效喷洒系统布置示意图4.3 设备选择根据阻化剂用量及开采条件，设备

27、选型如下：表4-1 阻化剂喷洒压注雾化配套设备表序号名称技术特征及型号单位数量备注1阻化剂喷射泵WJ-24，压力2-3Mpa2.2KW台2工作面运输回风顺槽喷雾用2喷头与泵配套50mm个503胶管与喷枪配套37mmm804三通与胶管配套个125高压球阀QWF-3，工作压力3Mpa只806高压泵XRB-50/12压力12.5Mpa10KW台2采空区喷雾用7雾化器单系统II型个48过滤器GL-1型50目个49高压干管25mmm15010高压支管13mmm1011储液箱2m3个212压力表15Mpa个613流量仪1m3/h个65 采空区阻化剂喷洒方法5.1 汽雾阻化防火作业流程（1） 专职司机上岗后

28、，首先检查管路是否被压埋或损坏，检查储液箱、阻化液泵是否处于完好状态，检查泵站周围是否有杂物及障碍物；（2） 检查完毕确认无问题后，将新运到泵站附近的阻化剂放入储液箱内，然后按比例加水搅拌溶解，使其达到设计浓度，注意储液箱内不能过满，防止溶液溢出；（3） 当接到喷雾地点要求开泵的电话后，及时开启阻化液泵，如果注氮泵未开动，要首先关闭通往注氮管理上的高压胶管管路上的阀门，然后在开启雾化泵；（4） 注氮泵开启后，要将通往注氮管理上的高压胶管管路上的阀门打开，气雾阻化剂进入注氮管路，以N2为载体，输送气雾阻化采空区氧化带；（5） 雾化泵司机同时接到将要停止注氮的电话后，可关闭雾化泵，否则不得停泵，只

29、能关闭各自管路上的阀门，停泵后，将通往下隅角的管路撤至端头以外安全地点放好，预备下次再用9。5.2 采空区阻化剂高效喷洒方法步骤（1） 系统启动之前，进行阻化剂喷洒用量与注氮流量计算。采煤工作面每推进一个循环，进风巷、回风巷阻化泵站喷洒用量按式（5-1）计算10： （5-1）式中：V每循环阻化剂喷洒用量,t；K易自燃部位阻化剂溶液喷洒富裕系数，取1.2；R采空区遗煤密度，1.38t/m3；L工作面全长，251m；S一次喷洒宽度，0.6m；H遗煤厚度，取0.45m；A遗煤吸阻化剂量，按每吨遗煤喷洒3.45kg阻化剂；汽雾阻化剂通过率，回风巷阻化泵站取1，进风巷阻化泵站取0.715。进风巷、回风巷

30、阻化泵站每循环阻化剂喷洒量分别为0.54和0.38t，按阻化剂质量分数15%，密度1.15t/m3，每循环需配制阻化液分别为3.1和2.2m3。采空区注氮流量按式(5-2)计算： (5-2)式中：QN供氮能力，m3/h；备用系数，取1.2；Q0采空区氧化带内漏风量，取6m3/min；C1采空区氧化带内平均O2体积分数，取15%；C2采空区惰化防火指标，取7%；CN注入N2体积分数，97%。可计算得注氮流量QN=864m3/h。（2） 开启回风巷阻化泵站，向储液箱内添加定量阻化剂与水，进行充分搅拌后，由阻化泵加压及过滤器过滤，进入工作面高压胶管，通过液压支架后部喷头向采空区自动喷洒；采煤工作面每

31、推进一个循环，即0.6m，进行一次阻化剂喷洒。喷洒工作开始前，预先打开液压支架各支胶管开关，使阻化剂喷头处于常开状态。（3） 首先开启制氮机组，当输氮管路释放口深入采空区30m后，开始向采空区注氮，测试输氮管路内的N2压力，0.5MPa左右；然后开启进风巷阻化泵站与管路高压球阀，使质量分数15%的阻化剂经雾化器雾化后进入输氮管路，调节阻化泵压力，使汽雾阻化剂压力与输氮压力近似相等；汽雾阻化剂以N2为载体，向采空区深部飘散。5.3 向采煤工作面采空区一侧的浮煤表面喷洒阻化剂（1） 2008采煤工作面采用两班生产一班准备及整修昼夜一循环的方式。把喷洒工作安排在准备班进行,阻化剂的喷洒以工作面下部为

32、主,上部喷洒清水,工作面上下喷枪相向喷洒,在工作面中部相遇,对工作面上下顺槽口重点喷洒。在整个喷洒过程中,应保证泵站压力不低于10MPa,以确保喷洒的阻化液雾化后具有较好的随漏风跟随性11。（2） 对采空区的遗留保护煤柱人工喷洒阻化剂，喷洒过程中必须由专业喷洒工进行多人配合喷洒，对其进行循环喷洒，将其以类似包浆的形式喷洒，做到喷洒完全及高效，避免阻化剂溶液的浪费。在喷洒过程中做到安全作业，避免发生危险12。（3） 喷洒阻化剂时两人配合，一人在后拖装有阻化剂溶液水流的高压胶管另一人控制喷枪，对采空区的浮煤进行喷洒。（4） 注意7：工作面采空区一侧浮煤进行阻化剂喷洒作业时，要全面覆盖工作面浮煤，确

33、保媒体充分吸收阻化剂。6 阻化剂防灭火安全管理6.1 阻化效果的考察与分析采空区阻化剂高效喷洒系统建立后，液压支架后部遗煤被阻化剂充分湿润，实现了遗煤初次阻化。为分析汽雾阻化剂以N2为载体进入采空区深部的防灭火效果，建立束管监测系统，工作面进、回风巷分别安装一组束管，每组3 个采样头，间距40 m，布置于后部刮板运输机后侧13。采空区内漏风与汽雾阻化剂、N2混合向深部扩散。距工作面32 77 m 的采空区范围形成了N2高浓度区域，N2体积分数平均为90% 以上。距工作面77 m 之后的采空区域，顶板垮落岩石逐渐开始压实，N2的运移及扩散范围减小，N2体积分数稳定在85% 86%。N2作为汽雾阻

34、化剂的载体，其所到之处必然伴随着汽雾阻化剂的扩散。但汽雾阻化液滴在采空区内的流动规律与固体小颗粒不同。一方面阻化液滴具有一定黏度，遇到煤岩体则覆盖在上面，发挥阻化作用; 另一方面，阻化液滴在采空区氧化自燃带高温环境下会出现蒸发现象，起到吸热降温作用。汽雾阻化剂随N2扩散初期，汽雾阻化液滴蒸发量较大，致使进风侧采空区温度下降明显，温度值为20 24 ; 汽雾阻化剂扩散至采空区中部时，液滴量减少，其蒸发所产生的吸热降温作用较初期降低，温度值在27 28 ; 回风巷2 号测点监测温度为33 35 ，说明仅有少量阻化液滴进入回风侧采空区，阻化液滴吸热降温作用已不明显。由此可见，汽雾阻化剂向采空区扩散的

35、分布范围主要集中于采空区进风侧，而该区域由于漏风量大、范围广，恰是采空区遗煤最易自燃的危险区域，汽雾阻化剂将发挥关键性的二次阻化作用。回风侧采空区则以N2惰化作用为主、汽雾阻化剂阻化作用为辅。工作面推进过程中，束管监测系统未发现CO气体，采空区遗煤低温氧化现象被有效抑制。6.2 经济效益和社会效益潘家矿矿的煤炭自燃一直是制约矿井安全生产的主要因素,以往工作面经常是一遇到地质构造或其它特殊情况影响推进就立即引发自燃。由于没有很好的防灭火方法,工作面只好封闭,重开切眼,而每次工作面搬家损失都十分严重,特别是放关门顶时安全没有保障,而采用凝胶阻化剂新型防灭火技术至今从未发生一次明显的煤炭自燃现象,确

36、保了矿井的安全生产。万吨煤自然发火次数明显下降,吨煤防火费用也大幅度减少：凝胶阻化剂防火费用为0.17元/t,与黄泥灌浆相比(黄泥灌浆防火费用为0.6元/t),吨煤防火费用减少了。.43元/t,仅此一项三年来节约材料费用就达8.706万元。随着凝胶阻化剂防灭火技术的应用,井下煤炭自然发火基本得到控制,生产条件有所改善,安全状况明显好转。同时使职工下井的恐惧感得到消失,也消除了社会上一些人对从事煤矿井下生产不安全的一些误解，至今尚未发生过一次自燃火灾事故。为矿井的安全生产和经济效益提高创造了良好的条件,同时也为今后我矿防灭火积累了丰富的经验。具体表现在：（1） 凝胶阻化剂的堵漏、隔氧、吸热效果非

37、常明显：（2） 凝胶阻化剂成胶后,为完全失去流动性的胶体,具有堆积性,避免了黄泥注浆冲沟助燃现象,对防灭火能起密闭作用：（3） 吨煤防火费用可大大降低,约为黄泥灌浆费用的26%左右：（4） 劳动强度减小,工人在井下作业时间缩短,工作面的劳动环境得到改善。我矿应用凝胶阻化剂防灭火技术经过专家会鉴定。实践证明,凝胶阻化剂防灭火是一项很有前途、具有推广价值的矿井防灭火新技术。6.3 阻化剂喷洒系统的安全维护每月由通风科维保单位与维修班、秩序维护部一起对喷淋系统进行一次全面检查，并填写系统检查记录表、设备维修/保养记录，检查内容如下：（1） 检查把手是否完好，关有无卡阻、有无损坏；（2） 指示灯、报警

38、按钮、警铃是否齐全，有无脱落；（3） 每月一次检查、保养动力泵、喷淋泵工作压力，润滑部位加注润滑油；（4） 绝缘性能测试，接地保护测试，运行电流测试；（5） 控制柜内清扫，检查面板标志符合要求、指示灯、按钮、开关等保持良好；（6） 每月试验运行动力泵、喷淋泵检查消防泵启动、出水、流量、压力是否正常；（7） 检查、保养报警阀及附件设施：清除报警阀、过滤器的杂质；进出口压力表、压力开关、信号阀、水力警铃等必须保持良好，动作可靠、灵敏；（8） 检查外观并防锈刷漆，定期放去锈水清除杂质；（9） 检查所有闭式喷头,保证其玻璃感温元件清洁、喷头附近无障碍物。（10） 对喷淋管网末端进行试放试验,确保湿式报

39、警阀能开启，压力开关、指示器能正常动作，喷淋泵能联动。（11） 检查装置，保证其液体容量，各阀门所处状态应能保证在喷淋系统动作后装置动作。（12） 每年检查一次喷淋系统联动；（13） 每年检查一次管网系统和管路附件。6.4 注意事项（1） 在回风巷和尾巷上隅角安装CO传感器和温度传感器，对50101采面的CO进行和温度连续监测，当发现CO和温度连续监控数据波动较大时，及时通知矿技术负责人和通风科。（2） 喷洒过程中，必须避开机械金属，支架等构件，并对其采取保护措施，防止阻化剂腐蚀机械设备。 （3） 喷洒人必须佩戴胶皮手套及雨衣。（4） 操作人员严格按喷洒泵的操作方法进行操作。操作司机必须 经过

40、培训能熟练掌握该泵的工作原理和操作方法。（5） 每次开泵前必须按程序进行，检查各部件的工作情况，螺丝 是否松动，检查润滑油的油位，如有异常即时维护。（6） 启动后，必须调试压力，待压力达到标准时，方可喷洒。（7） 阻化泵不能缺水空转、以防损坏设备。（8） 本措施中没有写到的，应按煤矿安全规程和喷洒泵操用 方法执行。参考文献1 彭本信.煤的自然发火阻化剂及其阻化机理J.煤炭学报.1980,(3):38-472 刘吉波.煤炭的阻燃机理分析和氯化盐类汽雾阻化剂的应用J.华北科技学院学报,2002,4(2):8-103 何理,钟茂华,蒋仲安等.采空区高硫煤层自燃机理及新型凝胶阻化剂的应用J.中国安全生

41、产科学技术,2007.3(6):52-554 徐精彩,文虎,邓军等.凝胶防灭火技术在煤层内因火灾防治中的应用J.中国煤炭,1997,23(5):28-305 何理,蒋仲安,钟茂华.正交实验法优选煤炭自燃凝胶阻化剂及其应用J.中国安全生产科学技术,2006,2(4):40-446 董曰喜,张传业,王兆喜等.新型多用凝胶阻化剂的研制与应用J.煤矿安全,2001,2:43-457 钟勇,王鑫阳.提高汽雾阻化防灭火技术效果的研究J.煤炭技术.2008,27(11):89-908 杨胜强,张人伟等.煤炭自燃及常用防灭火措施的阻燃机理分析J.煤炭学报.1998,23(6):620-6249 王雪峰,邓汉忠

42、等.煤自燃阻化剂选择及喷洒工艺研究J.中国安全科学学报.2013,23(10):105-10910 张勋,邓存宝等.煤自燃阻化剂浓度优选及高效喷洒系统应用J.中国安全科学学报.2014,24(11):72-7611 郭玉森.气雾阻化防治工作面采空区煤炭自燃的实践J.煤矿安全.2004,33(8):17-1912 蒋磊.阻化剂防灭火技术在东周窑矿8300工作面的应用J.煤矿安全.2014,11(7):153-15413 周勇.阻化防火技术在灵武矿区矿井火灾防治中的应用J.煤矿安全,2013,44( 12) :130-13214 叶兵.防止煤炭自燃的阻化机理及阻化特性研究D.阜新:辽宁工程技术大学

43、,2008:28-33致 谢本课题在选题及研究过程中得到黄旭老师的悉心指导。黄老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。黄老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时两周，却给以终生受益无穷之道。对黄老师的感激之情是无法用言语表达的。感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。为期两周的设计马上就要画上一个句号，最后，我感谢从开始设计到结束以来给过我帮助和关注的所有人，更加感谢给过我挫折的所有人。你们用不同的方式给了我成长，也是你们促使我在这两周时光里一直努力，感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指导。