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泡沫凝胶防灭火技术 一、煤田火发展史 我国北方地下煤火按发火时间可分为史前火、唐清火和现代火。 1、史前火发生在地质历史时期，它是地质构造运动或古气候等自然因素作用引起的，常分布于区域性大断裂附近或煤层露头处，现在早已熄灭。 2、唐清火发生于古代和近代。据记载，我国从唐朝开始采煤行业，但直至清朝采煤工艺一直发展缓慢，只能开采近地表的煤层，矿井很浅，为煤火发育提供了条件。这段时间，在气候及人为作用下引发了许多煤火，其中一部分已经熄灭，而埋深较浅的近水平煤层，煤火则继续燃烧。 3、现代火形成于现代，主要由煤层自燃和人为两方面原因引起。人为原因主要是上世纪50年代以来乱采乱挖，也有少数埋深较浅的煤层自燃与开采方法有关，如内蒙古乌达煤田的“长壁式”开采方式，开采范围大，采空区地表塌陷严重，煤层上覆岩层又薄，很容易形成裂隙，令煤矿与地表沟通，成为漏风供氧的主要通道，为采空区自然发火创造了条件。 二、形成原因 煤炭自然发火的机理说法很多，业内比较公认的是“煤氧复合作用学说”。按照这一学说，煤在自然环境中与空气接触，吸附氧气并产生氧化作用，氧化产生的热量使煤炭逐渐升温。当煤层中产生的热量大于散发的热量时，开始聚热增温。煤炭明显升温的特征值，一般认为在60℃至80℃之间，这一阶段煤的热效应明显，并开始出现干馏反应，生成芳香族碳氢化合物和一氧化碳等可燃性气体。 当温度继续升高，外在、内在水分蒸发，热解作用加速进行，煤开始出现冒烟现象，当升温达到煤自燃临界值时，就开始着火了。这一阶段除温度升高外，还会生成一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯等气体。 地下煤火多发生在煤层的露头位置，也就是接触空气的位置。此外，煤矿井下的采空区，煤柱部分因矿压形成很多裂隙，空气很容易进入，也是煤易自燃的地方。 三、灭会技术 主要的灭火技术： 目前灭火的技术方法，主要有直接剥离法、注水法、注浆法、覆盖法、使用惰性气体与化学物质等，不过，这些方法各有优缺点。比如直接剥离法是最为直接有效的方法，但是只适用于浅层煤火，对于深层的煤火灭火工程，则需要应用打钻灌浆等技术手段。 新技术： 国外正在研究熄灭地火的新方法，一种是用航空发动机的排气形成没有氧气的惰性气体进入煤层空间，长时间的惰性化有助于阻止煤层自燃。这些气体不可燃，不增加氧气供给，可以达到窒息缓燃的效果，但需要长时间运行，还需要随时监控地下的漏气情况。还有一种方法是用抗热型的含氮泡沫，把地下空间迅速填满，固定空气，阻止流动，燃烧没有氧气，地火就熄灭了。 四、普瑞特防灭火新技术 （一）技术概述： 为克服目前注浆、惰气、凝胶、阻化剂、三相泡沫等防灭火技术的不足，徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学创新的提出了普瑞特防灭火新技术，并研制了普瑞特的装备与材料。 普瑞特防灭火技术很好的融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火技术的优点，又避免了上述各项技术的多数缺点。 （二）技术特点： 1、集凝胶、黄泥灌浆、两相或三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和其它泡沫大量水流失或者溃浆的缺点； 2、在采空区具有良好的扩散性能，生成的凝胶以泡沫为载体能够对采空区或煤田火区的高、中、低位火源进行大范围、全方位的覆盖，持久保持煤体湿润冷却，隔绝氧气，且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，彻底防治煤炭自燃； 3、普瑞特被注入火区后，会在火区全方位覆盖一层凝胶层，并且凝胶层中95%以上都是水，具有长久的吸热降温作用，能够有效防止火区复燃； 4、凝胶以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处凝胶都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏风通道的性能； 5、泡沫中的氮气缓慢释放，避免单独注氮时氮气容易流失的缺点，持久保持火区惰化。 （三）防灭火性能： 1、普瑞特的采空区扩散性能 普瑞特在采空区中相比凝胶具有很好的扩散性能，能够通过采空区的裂隙向采空区高处及远处扩散。 普瑞特能够把泡沫中的液体水固结为固态水，泡沫能够扩散到的区域，凝胶层就能覆盖浮煤，保持长久的隔绝氧气、湿润、阻化和吸热降温。 2、普瑞特与普通泡沫的防复燃性能对比 普瑞特由于其良好的固水、隔氧、保湿性能，相比黄泥浆及三相泡沫具有很好的防复燃性能 3、普瑞特与普通泡沫的堆积性能对比实验 普瑞特相比黄泥浆、其他泡沫具有很好的堆积性能，在近似开放的空间中可以向高处堆积。 4、普瑞特的封堵漏风性能 普瑞特以泡沫为载体，能在防灭火区域向高处、远处大范围扩散，所到之处凝胶均能粘糊浮煤裂隙。因此，相比黄泥浆和三相泡沫，其具有很好的封堵漏风性能。 (四)适用地点 普瑞特防灭火新技术适用于煤矿采空区、高冒区等所有防灭火区域和煤田火区。 (五)施工方法 1、对于有注浆系统的矿井，可以将KPNZ-2000/1.0 型矿用发泡