粉煤灰在礦井防滅火中的應用

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【摘  要】針對現(xiàn)有的礦井防滅火技術進行了分類比較，各有自己的優(yōu)缺點。根據(jù)煤礦現(xiàn)場實際情況。體現(xiàn)“以防為主，防治結合”的思想，充分發(fā)揮各防滅火技術的優(yōu)點，采取以粉煤灰防滅火技術為輔，其他防滅火技術為主的手段，形成礦井綜合防滅火技術及其裝備，實施防滅火工程。通過煤礦現(xiàn)場的實際應用，取得了良好的效果。 

【關鍵詞】防滅火；粉煤灰；注漿；充填  粉煤灰是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種似火山灰質混合材料。它是燃燒煤的發(fā)電廠將煤磨成100微米以下的煤粉，用預熱空氣噴入爐膛成懸浮狀態(tài)燃燒，產(chǎn)生混雜有大量不燃物的高溫煙氣，經(jīng)集塵裝置捕集就得到了粉煤灰。粉煤灰的化學組成與粘土質相似，主要成分為二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣和未燃盡碳。粉煤灰用在礦井防滅火上更是提高了礦井的生產(chǎn)能力，為煤礦生產(chǎn)節(jié)支降成，收到了較好經(jīng)濟效益和社會效益，使粉煤灰在礦井防滅火中得到了廣泛的應用。  1.粉煤灰的物理和化學性質  1.1粉煤灰的物理性質  粉煤灰是灰色或灰白色的粉狀物，含碳量大的粉煤灰呈灰黑色，當含水量較高時，呈一種無可塑性的膏狀物。粉煤灰顆粒多半呈玻璃狀態(tài)，多孔結構，具有較大的內表面積。其主要物理性質：密度與化學成分相關，低鈣灰的密度一般為1800～2800kg/m3，高鈣灰密度可達2500～2800kg/m3；其松散干密度為600～1000kg/m3，壓實密度為1300～1600kg/m3；空隙率一般為60%～75％；細度一般為40um，方孔篩篩余量10%～20％，比表面積2000～4000cm2/g。粉煤灰顆粒比重輕，容重比較小，顆粒配級以砂粒和粉粒為主，粒徑為0.25～0.005mm的顆粒約占84.1％，而大于0.25mm小于2.0mm的顆粒約占15.9％。很容易與水混合成漿，其滲入性較強而且穩(wěn)定性和流動性都很好，利于管道運輸和在冒落的煤巖空隙中、巷道內流動，顏色灰綠色屬于不燃性材料?？煽s性小只是砂子的46.7％，因此在充填中尤其充填平巷時很容易充嚴而不留空隙。  1.2粉煤灰的活性及化學成分  粉煤灰的活性是指粉煤灰在與石灰、水混合后所顯示的凝結硬化性能。粉煤灰含有較多的活性氧化物 (sio2、a12o3)，它們分別與氫氧化鈣在常溫下起化學反應生成較穩(wěn)定的水化硅鋁酸鈣。因此粉煤灰和其他火山灰質材料一樣，當與石灰、水泥熟料等堿性物質混合加水拌和后，能凝結、硬化并具有一定強度。粉煤灰的活性不僅決定于它的化學組成，而且與它的物相組成和結構特征有著密切關系。高溫熔融并經(jīng)過驟冷的粉煤灰，含大量的表面光滑的玻璃微珠，具有較高的化學內能，是粉煤灰活性的主要來源。玻璃體中所含的活性 sio2、al2o3含量愈高，粉煤灰的活性愈強。  粉煤灰經(jīng)過化驗分析在化學成分上的特點接近一般黃土的含量，與黃土化學性質相近似，粉煤灰的氧化性能甚微，基本上不含可燃物質，屬惰性材料。  2.膠體粉煤灰的效果  以粉煤灰為基料形成系列粉煤灰膠體防滅火材料。灌注粉煤灰漿液不需添加任何外加劑，材料成本最低，且工藝最為簡單，是煤層火災防治首選的方法，由于粉煤灰沉淀速度快，容易發(fā)生管路堵塞，而且其親水性差，注漿地點的灰水很容易分離，脫出的清水很快沿固定通道流走，其防滅火效能較水灰共同作用時的防滅效能大為降低，用于滅火時存在水煤汽爆炸的危險。  粉煤灰固化充填材料外加劑的種類多且用量大，成本高，添加比例也不好掌握，現(xiàn)場應用起來較為復雜，但其強度大，是很好的充填材料。主要用于廢棄硐室、兩道閉墻之間以及廢舊巷道的充填和堵漏。  3.粉煤灰防滅火實例  3.1粉煤灰注漿工藝  東榮二礦以現(xiàn)場注漿的方式，在實際防滅火地點附近適當?shù)奈恢迷O置臨時注漿站，在以其它工藝進行防滅火的后續(xù)工作，及時的制止火災的繼續(xù)蔓延，使火區(qū)的治理工作順利開展下去。  3.2東榮二礦下延采區(qū)原16層十面下料道空區(qū)閉  在2010年6月24日取樣時發(fā)現(xiàn)一氧化碳（co）濃度氣體變化，在之后的幾天內一氧化碳（co）濃度迅速增高，最高值達到16000ppm。經(jīng)公司同意，由救護隊進行探巷，進入閉內30米處時前方冒頂，人員無法入內，測得該點一氧化碳（co）濃度為8000ppm、頂板溫度為60℃、空氣溫度為38℃，初步分析該巷道煤柱已經(jīng)自燃，有可能已出現(xiàn)明火。經(jīng)公司領導及有關部門多次研究，決定分五個步驟對火區(qū)進行治理，并對空區(qū)進行打鉆注漿，并用其它工藝同時對火區(qū)進行治理，其效果顯著，有效的制止了火區(qū)的擴展，保證了工作面和重點區(qū)隊正?；夭山永m(xù)。  4.粉煤灰灌漿的特點  （1）滅火速度較快。（2）脫水快，流程長，有利于采區(qū)及工作面恢復，恢復時間較短。（3）密封性能好，不漏風。（4）可代替黃土。（5）粉煤灰可用鐵路專線運輸儲灰，減少了汽外來土的費用。（6）利用電廠粉煤灰可解決用土的矛盾，減少毀壞農田，每年需要注土量14-17萬m3，需要大量資金購買農田，又可減輕環(huán)境污染變廢為寶，少占土地排灰。  通過對礦井現(xiàn)有防滅火技術的分類比較，各防滅火技術都有自己的優(yōu)缺點。粉煤灰在礦井防滅火中的利用前景十分可觀，以粉煤灰為輔料進行其它防滅火技術的應用還有很多種，這樣是礦井防滅火工作有了很大的選擇性，提高了防滅火工作的效率。使防滅火工作有著深遠發(fā)展。