(一)控制漏風(fēng)技術(shù) 主要目的是:減少或杜盡疏松煤體氧氣的供給。技術(shù)手段有:水泥噴漿;泡沫噴涂;納米改性彈性體材料涂抹;均壓。
水泥噴漿工作量大,回彈多,抗動(dòng)壓性差,堵漏效果不十分理想;泡沫堵漏性能好,抗動(dòng)壓性好,但其本錢(qián)較高,高溫時(shí)分解,開(kāi)釋出有害氣體;納米改性彈性體材料具有氣密性好、伸長(zhǎng)率大等性能,可刮、涂、抹在煤巖體、木材及閉墻漏風(fēng)處,操縱簡(jiǎn)單,使用方便,可根據(jù)施工需要調(diào)整固化時(shí)間,固化后表面形成彈性體。
閉區(qū)均壓可減少向封閉區(qū)域內(nèi)的漏風(fēng),開(kāi)區(qū)均壓則可降低采空區(qū)周邊的壓差,減少向采空區(qū)浮煤漏風(fēng),從而降低自燃危險(xiǎn)程度,但對(duì)于已經(jīng)或曾經(jīng)發(fā)生過(guò)自燃的火區(qū),僅依靠均壓達(dá)到完全杜盡漏風(fēng),防止自燃的目的是不現(xiàn)實(shí)的。
(二)火區(qū)惰化技術(shù) 主要目的是:降低火區(qū)O2濃度,窒息火區(qū)。技術(shù)手段有:注進(jìn)N2和CO2等惰性氣體;惰氣泡沫;三相泡沫。
惰氣和泡沫可布滿整個(gè)空間,既能迅速窒息明火,又能抑制煤層自燃高溫火區(qū)的發(fā)展,但對(duì)大熱容的煤體降溫效果不好,滅火周期長(zhǎng),火區(qū)易復(fù)燃,且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)堵漏風(fēng)工作要求較高。
惰泡和三相泡沫能起到固氮、降溫、減少漏風(fēng)、降低采空區(qū)氧濃度、包裹煤體等作用,但泡沫穩(wěn)定時(shí)間短,在碎煤中壓注,發(fā)泡性能差,起泡倍數(shù)低,若僅起阻化劑作用,則本錢(qián)太高,效率低,對(duì)已形成高溫的浮煤,僅依靠惰泡隔氧滅火,需注惰泡量很大,且易復(fù)燃。
(三)煤體阻化技術(shù) 主要目的是:降低煤體的氧化活性,抑制煤氧結(jié)合。技術(shù)手段有:噴注CaCl2、MgCl2等一些吸水性很強(qiáng)的鹽類(lèi);霧化阻化劑;惰化阻化劑。
當(dāng)CaCl2、MgCl2的水溶液附著在煤體表面時(shí),形成一層含水液膜,阻止煤氧接觸,同時(shí)能使煤體長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)狀態(tài),在低溫氧化時(shí)溫度不易升高,從而抑制了煤的自熱和自燃;阻化劑防火效果較好,但當(dāng)煤中水份蒸發(fā),減小到一定程度時(shí),阻化作用就會(huì)停止,轉(zhuǎn)而變?yōu)榇呋饔?,促進(jìn)煤的氧化與自燃。
惰化阻化劑在煤溫超過(guò)一定溫度時(shí),開(kāi)始吸熱氣化,產(chǎn)生惰性阻化氣體,阻礙火區(qū)的自由基鏈鎖反應(yīng)過(guò)程,高溫分解后的剩余物在煤表面天生一層薄膜,冷卻后成為脆性覆蓋物,使煤與空氣隔盡;但該材料不易均勻地分散到煤體內(nèi),充分發(fā)揮其防滅火效能,如用其水溶液注進(jìn)煤體則易流失。
(四)吸熱降溫技術(shù) 主要目的是:降低高溫煤體溫度,徹底熄滅高溫火區(qū),防止火區(qū)復(fù)燃。技術(shù)手段有:注水;灌漿;液氮;液態(tài)CO2。
熄滅煤層火區(qū)的關(guān)鍵是降低煤溫。水是最經(jīng)濟(jì)、來(lái)源最廣泛吸熱降溫材料,其熱容量大,1L水轉(zhuǎn)化成蒸汽時(shí)吸收2256.7kJ熱量,同時(shí)天生1.7m。水蒸汽,能很快降低煤溫,大量水蒸汽具有沖淡空氣中的氧濃度、包圍、隔離火源、窒息火源的作用;灌漿防滅火技術(shù)在我國(guó)有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井中用得較普遍,泥漿能夠吸熱降溫,對(duì)煤體還有包裹作用,達(dá)到隔氧的目的,對(duì)于采空區(qū)的防滅火效果明顯,已成為與井下內(nèi)因火災(zāi)斗爭(zhēng)的主要措施之一。
但井下自燃火源通常處于比較高的部位,用水或泥漿滅火時(shí),不能滯留在發(fā)火部位,易形成固定的通道活動(dòng),流過(guò)發(fā)火部位后僅使煤表面溫度得到降低,煤體內(nèi)部溫度仍然很高;水的沖洗將煤體表面的灰分帶走,又露出新的煤體表面,水的劇烈蒸發(fā)增加了煤的孔隙率,使漏風(fēng)通道更加暢通;水在600℃以上會(huì)分解成H2和O2,有水煤氣爆炸的危險(xiǎn),給井下滅火隊(duì)員構(gòu)成極大威脅。
(五)膠體防滅火技術(shù)
西安科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的凝膠、膠體泥漿、稠化膠體和復(fù)合膠體等防滅火技術(shù)集堵漏、降溫、阻化、固結(jié)水等性能于一體,使易于活動(dòng)的水溶液在指定時(shí)間和部位發(fā)生膠凝,包裹高溫煤體,充分發(fā)揮水的吸熱降溫作用,較好地解決了灌漿和注水的泄漏流失題目。且在近1000℃的明火中不會(huì)迅速汽化,僅因水份緩慢蒸發(fā)而逐漸萎縮,滅火安全性好,在井下濕度90%,溫度28℃的環(huán)境下,13個(gè)月后仍保持完好。