CN103362536A - 一种用于治理煤田火灾的含粉煤灰阻化浆体制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于治理煤田火灾的含粉煤灰阻化浆体制备方法，在水中加入粉煤灰、磷酸铝、氯化镁、羧甲基纤维素钠、水玻璃、钠基膨润土材料，制备成具有高阻化及耐高温的粉煤灰稠化浆体。制备好的稠化浆体利用高压螺杆泵，通过注浆管路输送到燃烧的煤层上或煤体裂隙中。该阻化浆体经过一段时间后，可稠化凝固为软固体形态。该阻化浆体可耐1000℃以上的高温，水分蒸发后能形成坚硬的块状结构，能严实覆盖煤体和封堵裂隙。含粉煤灰的阻化浆体成本低，安全环保，治理煤田煤自燃火灾效果显著，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及煤田火灾治理方法，特别是一种用于治理煤田煤自燃火灾的含粉煤灰阻化浆体的制备方法。
背景技术
煤炭是我国的主要能源，在一次能源生产和消费结构中占70%左右。从空间布局上看，我国煤炭资源主要分布在西北和华北地区，其中新疆、内蒙、山西、陕西、宁夏、甘肃等六省区探明煤炭储量约占全国的80%左右，是事关我国能源安全和经济发展的战略能源基地。随着我国煤炭工业布局的进一步西移，上述地区的战略地位日益凸显。然而，这些区域由于长年干旱少雨，煤层厚且赋存浅，加上小煤窑的滥采乱掘，导致煤田火灾频发、火区遍布，其中以新疆、内蒙古、宁夏最为严重。新疆目前共有44处煤田火灾，火区面积达992万m2，年燃煤损失量达552万t，火区威胁储量477亿t，年排放温室气体CO2达到1238万t。内蒙古乌达、桌子山、鄂尔多斯、准格尔、古拉本等几大煤田还存在1903万m2的煤田火区，其中乌达煤田火区2009年的总面积达475.4万m2，比2004年增加了40%。宁夏现有煤田火区394.56万m2，每年直接烧失煤炭量近100万t，火区下呆滞的煤炭储量达7872.58万t。煤田火灾不仅直接烧毁不可再生的煤炭资源，还间接造成数十倍的呆滞资源不能开采，并直接威胁煤矿的安全生产，还造成土壤沙化、植被死亡、地面塌陷，蒸汽、青烟、热浪不断向地表涌出，结晶硫磺、煤焦油、高温火口遍布，大量CO、CO2和SO2等有毒有害气体排入空气中，严重危害当地的生态环境和地下水资源，局部地方已影响到居民生存。煤火问题已成为危害我国能源战略安全和生态和谐发展的重大问题，引起了世界多个国家相关学者的关注。
目前国内外煤田火区治理方法主要是剥离法、注水与注浆法。但剥离方法安全性较差、工程量较大。由于火区燃烧形成了大量的悬空区和塌陷区，剥离施工中所使用的推土机和挖掘机易陷进空洞中，会造成人员伤亡和重大经济损失；此外，若对地下煤火情况判断不准，会因剥开后造成供氧，使煤火快速蔓延而导致火区范围扩大，增加了灭火的危险性与困难。该方法对埋藏较深的煤火直接进行剥离，工程量大、成本高，难以实施；采用爆破工程剥离火区时，一般要求爆破温度不高于40～60℃，而火区爆破孔却经常遇见100℃以上甚至数百度的高温，使火区爆破无法顺利进行。注水注浆配合黄土覆盖是当前治理煤火的最主要手段。由于水、土这两种灭火材料较易获取，且成本低廉，因此注水注浆是最经济的灭火方法；但水浆会沿着煤岩裂隙或老窑通道往低处流，不能对火区均匀有效的覆盖，需要大量钻孔和构建许多鱼鳞坑进行大量长期注水，方可实现煤体的逐渐降温；由于水浆的流动通道少，据统计80%以上的水起不到吸热降温的作用而白白流失；在注水注浆过程中，当水汇集到高温火源处时易导致水煤气爆炸，造成人员伤亡；同时，在煤火下部有煤矿生产时，注浆还易发生溃浆事故，威胁井下煤矿安全生产。因此传统的注水注浆的方法还不能完全适应煤火治理的需要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种方法简单、阻化性能好、耐高温、不脱水、价格低廉的治理煤田火灾的含粉煤灰阻化浆体制备方法。
技术方案：本发明的用于治理煤田火灾的含粉煤灰阻化浆体制备方法，包括选用粉煤灰、磷酸铝、氯化镁、羧甲基纤维素钠、水玻璃、钠基膨润土和水，具体制备如下：
a.在水中按质量百分比加入25%～30%的粉煤灰、2%～4%的磷酸铝、2%～5%的氯化镁、0.8%～1.5%的羧甲基纤维素钠，充分搅拌制成混合溶液A；
b.在水中按质量百分比加入3%～5%的水玻璃和1%～2%的钠基膨润土，充分搅拌制成混合溶液B；
c.将溶液B加入溶液A，溶液B和溶液A按质量比1:2混合，在加入的过程中充分搅拌混合均匀。
有益效果：本发明用于治理煤田火灾的含粉煤灰阻化浆体制备方法，通过在水中加入粉煤灰、磷酸铝、氯化镁、羧甲基纤维素钠、水玻璃、钠基膨润土等材料充分搅拌混合，制备成具有高阻化及耐高温的粉煤灰稠化浆液。将制备好的稠化浆体利用高压螺杆泵，通过注浆管路输送到燃烧的煤层上或煤体裂隙中。该材料具有很强的吸热降温能力，且耐1000℃以上的高温，因此能高效扑灭与降低煤田燃烧火区的温度；且阻化性好，能有效地惰化煤体表面活性结构，与现有技术相比，该阻化材料的阻化性提高3～5倍以上；同时，当含粉煤灰阻化浆体覆盖在煤层或堆积在煤体裂隙一段时间后，成为稠化软固体，能严密的覆盖煤体和封堵煤体裂隙，隔绝煤氧结合，能有效地防止火区供氧。本发明阻化浆体成本较低，且安全环保，治理煤田火灾效果显著，具有很好的应用前景。
具体实施方式
本发明用于治理煤田火灾的含粉煤灰阻化浆体制备方法，采用粉煤灰、磷酸铝、氯化镁、羧甲基纤维素钠、水玻璃、钠基膨润土和水材料，其制备过程如下：
a.在水中加入质量百分比为25%～30%的粉煤灰、质量百分比为2%～4%的磷酸铝、质量百分比为2%～5%的氯化镁、质量百分比为0.8%～1.5%的羧甲基纤维素钠，充分搅拌制成混合溶液A；
b.在水中加入质量百分比为3%～5%的水玻璃和质量百分比为1%～2%的钠基膨润土，充分搅拌形成混合溶液B；
c.将溶液B加入溶液A，溶液B和溶液A按质量比1:2混合，在加入的过程中充分搅拌混合均匀，约5分钟左右形成含粉煤灰的阻化浆体。
如果需要稠化的速度快一些，则B溶液的两种材料质量比按较大值取；如果需要稠化速度慢一些，则B溶液的两种材料质量比按较小值取。
实施例一、先在1000㎏水中加入250㎏粉煤灰、20kg磷酸铝、20kg氯化镁和8kg羧甲基纤维素钠，充分搅拌混合均匀，制备成浓度为23%的混合溶液；其次，在500kg水中加入15kg水玻璃和5kg钠基膨润土,充分搅拌均匀制备成浓度为3.8%的混合溶液；将两种溶液混合，充分搅拌均匀，约5分钟左右，配制形成含粉煤灰的新型阻化浆体。
实施例二、先在1000㎏水中加入300㎏粉煤灰、40kg磷酸铝、50kg氯化镁和15kg羧甲基纤维素钠，充分搅拌混合均匀，制备成浓度为28.8%的混合溶液；其次，在500kg水中加入25kg水玻璃和10kg钠基膨润土,充分搅拌均匀制备成浓度为6.5%的混合溶液；将两种溶液混合，充分搅拌均匀，约5分钟左右，配制形成含粉煤灰的新型阻化浆体。
实施例三、先在1000㎏水中加入270㎏粉煤灰、30kg磷酸铝、30kg氯化镁和10kg羧甲基纤维素钠，充分搅拌混合均匀，制备成浓度为25.4%的混合溶液；其次，在500kg水中加入20kg水玻璃和10kg钠基膨润土,充分搅拌均匀制备成浓度为5.7%的混合溶液；将两种溶液混合，充分搅拌均匀，约5分钟左右，配制形成含粉煤灰的新型阻化浆体。
将上述制备好的含粉煤灰阻化浆体分别通过螺杆泵和管道输送至燃烧的煤堆上，煤堆温度高达500℃以上，阻化浆体很快就均匀地覆盖在煤堆上，煤堆火很快被扑灭，煤堆的温度迅速降低，短时间内即可将煤堆的温度就降到常温。对自燃高温煤体来说，灭火降温效果显著。
Claims (1)
1.一种用于治理煤田火灾的含粉煤灰阻化浆体制备方法，其特征在于：选用粉煤灰、磷酸铝、氯化镁、羧甲基纤维素钠、水玻璃、钠基膨润土和水材料，制备方法包括如下步骤：
a.在水中按质量百分比加入25%～30%的粉煤灰、2%～4%的磷酸铝、2%～5%的氯化镁、0.8%～1.5%的羧甲基纤维素钠，充分搅拌制成混合溶液A；
b.在水中按质量百分比加入3%～5%的水玻璃和1%～2%的钠基膨润土，充分搅拌制成混合溶液B；
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