CN101766877B - 一种防治煤矿采空区遗煤自燃的无机盐型阻化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防治煤矿采空区遗煤自燃的无机盐型阻化剂，属于煤矿采空区防灭火领域。无机盐型阻化剂，由碳酸氢钠、碳酸氢钙、氯化钙、氯化镁、氯化钠、氯化锌按一定的质量配比组成。无机盐型阻化剂平均阻化率可达85％，阻化效果理想。使用时阻化剂覆盖于采空区遗煤表面，即可对这一区域的煤层达到长时间防治自燃的效果。本发明无机盐型阻化剂撒布防灭火方法安全稳定，工艺流程简单，操作方便，初期投资小，使用成本相对较低。具有热不稳定性、能释放惰性气体二氧化碳的无机盐型阻化剂防灭火技术在煤层自燃火灾防治工作中具有广阔的应用前景。本发明适用于煤矿采空区防灭火。

Description

一种防治煤矿采空区遗煤自燃的无机盐型阻化剂

技术领域

本发明属于煤矿采空区防灭火领域。涉及一种煤矿井下采空区用防灭火阻化剂，其具有吸热降温的作用，同时能为采空区遗煤提供了惰性气体二氧化碳，从而降低了氧化速率，阻止煤自燃发火。可用于煤矿开采过程中的采空区火灾预防和治理。

背景技术

我国煤炭资源十分丰富，煤炭产量和消费量均居世界前列，约占国内一次能源生产和消费总量的85％以上，但煤矿自燃发火非常严重。根据我国现有事故数据统计分析的结果，在众多矿井事故中，火灾事故是矿井的主要灾害之一。针对煤自燃机理的研究使人们得到了煤层火灾防治的普遍原理，并在实践中发展出注水和灌浆、堵漏、阻化剂、胶体、惰性气体等多种灭火方式和材料，其中，向火区充注惰性气体和阻化剂的应用是其中较为常用的防灭火技术手段。

防止煤炭自燃的环保高分子阻化剂发明专利介绍了目前煤矿使用的阻化剂主要是以下两种：

一种是无机盐类阻化剂，主要有氯化钠、硫酸钠、氯化镁、氯化铝等；这类物质和水一起抛洒在煤表面能够在一定范围内防止煤炭低温氧化时温度的升高；

另一类是凝胶类阻化剂，主要有海藻酸钠、水玻璃、硅酸铝、高吸水树脂等，这类阻化剂是利用胶体在煤表面形成膜，使煤体与空气中的氧隔绝开来以达到阻化的作用。

该发明应用到煤矿开采过程中，阻化效果优良，阻化率高，阻化率90％以上。通过煤层预注水、向采空区喷洒、向煤壁煤柱裂隙和破碎带喷洒、向高温和高冒区喷洒、在储煤仓喷洒使用的工艺过于复杂，是凝胶类阻化剂中的一种，不具备无机盐类阻化剂的特点。

以上两类阻化剂存在阻化率低或成本高的缺点，我国关于能吸热、降温，同时能热分解产生惰性气体二氧化碳的无机盐型阻化剂的研究还没有得到深入的研究和很好的现场应用。

发明内容

本发明的目的在于为煤矿安全开采应用无机盐型阻化剂提供无毒、无腐蚀性、高阻化率、高灭火性能的防灭火技术。

一种防治煤矿采空区遗煤自燃的无机盐型阻化剂，质量百分比组成为(％)：

碳酸氢钠    20～30％

碳酸氢钙    20～30％

氯化钙      5～10％

氯化镁      5～10％

氯化钠      5～10％

氯化锌      10～20％

本无机盐型阻化剂原料均为国内外常见、易溶于水的无机盐类，加工制备及施工方法简单。

本无机盐型阻化剂阻化率高、不耗水、防灭火效果好，阻化剂具有高稳定性，防火时间长，独立组分及其溶液无任何腐蚀作用和毒副作用。能良好应用于最影响生产、自然发火频率最高的采空区火灾的预防。

本无机盐型阻化剂是由无机盐类复配而成，属于化学药品范畴。本无机盐型阻化剂pH值为7.3，偏于中性，避免了对人的刺激伤害和对环境的化学污染，不造成二次污染。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：

(1)无机盐型阻化剂是一些吸水性很强的盐类，当它们的水溶液附着在易被氧化的煤表面时，在煤表面形成一层含水液膜，阻止了煤和氧的接触，起到了隔氧阻化作用同时，这些药剂吸水能使煤体长期处于潮湿状态，由于水的吸热降温作用，使煤体在低温氧化时温度不能升高，从而抑制了煤的自热和自燃。无机盐型阻化剂在遇到采空区的水后能流动封堵采空区漏风通道与煤体裂隙，包裹煤体，阻止氧气进入，隔绝煤氧结合，极大地降低了煤氧反应中的煤与氧的浓度，从而大大降低反应速率和放热速率，达到防治煤炭自燃的目的。

(2)在采空区滞留无机盐型阻化剂，煤炭自燃经过潜伏阶段到自热阶段，煤的氧化速度增加，氧化产物的热量使煤温上升，当温度超过临界温度60～80℃，此时无机盐型阻化剂中碳酸氢盐达到分解温度。浮煤发生自燃产生的热量一部分被碳酸氢盐分解所吸收，同时碳酸氢盐分解产生二氧化碳气体，覆盖煤体表面，隔绝氧气，遏制浮煤向燃烧期过渡和有毒有害气体的产生。由于二氧化碳密度比空气大，流动性差，随着工作面的推进，大部分残留二氧化碳不会随着漏风而污染作业环境。

(3)无毒无害，不会产生有害气体和有害废物，不会对人和环境产生污染；

(4)成本低廉，加工及使用方便，阻化效果优良，阻化率高，阻化率能达85％，阻化寿命长。无机盐型阻化剂要根据煤矿工作面实际情况、防灭火要求等配制性能不同的阻化剂。依据原料来源情况和实际需要，可按配方比例加工成无机盐型阻化剂，施用时直接工作面撒布即可。

附图说明：

图1为E12605、E12606工作面推进期间上隅角与回风巷一氧化碳浓度变化图。

具体实施方式

实施例1：

取碳酸氢钠30g，碳酸氢钙30g，氯化钙10g，氯化镁10g，氯化钠10g，氯化锌10g，均匀混合配成100g无机盐型阻化剂。在阻化剂中，碳酸氢钠的含量为30％，碳酸氢钙为30％，氯化钙为10％，氯化镁10％，氯化钠为10％，氯化锌10％。制备好的混合阻化剂可进行阻化率测定实验。此种配方的无机盐型阻化剂阻化率达到78.6％。

实施例2：

取碳酸氢钠30g，碳酸氢钙30g，氯化钙5g，氯化镁10g，氯化钠5g，氯化锌20g，均匀混合配成100g无机盐型阻化剂。在阻化剂中，碳酸氢钠的含量为30％，碳酸氢钙为30％，氯化钙为5％，氯化镁10％，氯化钠为5％，氯化锌20％。制备好的混合阻化剂可进行阻化率测定实验。此种配方的无机盐型阻化剂阻化率达到84.7％。

实施例3：

取碳酸氢钠20g，碳酸氢钙20g，氯化钙10g，氯化镁10g，氯化钠10g，氯化锌30g，均匀混合配成100g无机盐型阻化剂。在阻化剂中，碳酸氢钠的含量为20％，碳酸氢钙为20％，氯化钙为10％，氯化镁10％，氯化钠为10％，氯化锌30％。制备好的混合阻化剂可进行阻化率测定实验。此种配方的无机盐型阻化剂阻化率达到71.3％。

实施例4：

本矿用无机盐型阻化剂在国内某煤矿E12606工作面进行现场应用试验。

利用本发明无机盐型阻化剂作采空区防灭火试验。从E12606综采工作面2009年6月19日开始回采，并在开切眼处撒布无机盐型阻化剂，到7月17日，每天实施工作面无机盐型阻化剂撒布工艺。为了验证无机盐型阻化剂在E12606综采工作面的应用效果，选取其相邻E12605工作面一个月的回采期间工作面上隅角及回风巷一氧化碳数据进行对比，其结果见图1。

从图1可以看出：

(1)由于在开切眼、工作面每天撒布了碳酸氢钠，使E12606工作面推进期间上隅角与回风巷一氧化碳浓度都维持在较低的水平，并且有下降的趋势。上隅角及回风巷及其少量的一氧化碳不能说明采空区遗煤有自燃氧化的趋势，其回风巷一氧化碳基本在10ppm一下，其一氧化碳的产生主要是由于煤炭自燃处于潜伏期的少量解析；

(2)E12605工作面上隅角一氧化碳在80～100ppm之间，回风巷一氧化碳基本在20ppm左右，接近煤矿安全规程所限定的24ppm，说明工作面采空区后方煤炭有自燃氧化的趋势，并且已经处于煤炭自燃潜伏期，氧化分解产生了少量一氧化碳；

(3)通过对比两个工作面推进期间上隅角与回风巷一氧化碳浓度变化，撒布碳酸氢钠的E12606工作面上隅角与回风巷一氧化碳浓度都远低于未进行任何防灭火措施的E12605工作面。能够达到很好的防火效果。

Claims (2)

1.一种防治煤矿采空区遗煤自燃的无机盐型阻化剂，其特征是：无机盐型阻化剂的配方质量组成为：

其中，各组分含量之和为100％。

2.根据权利要求1的防治煤矿采空区遗煤自燃的无机盐型阻化剂，其特征在于阻化剂用于防灭火除尘时需要均匀混合；现场应用前要求防潮与密封。

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