化學(xué)煤氣泡沫在綜合防滅火中的應(yīng)用

化學(xué)煤氣泡沫在綜合防滅火中的應(yīng)用

1全礦采區(qū)概況興安莊煤礦位于兗州煤礦以北，井田面積54公里2米。煤礦系地層屬于石炭二級(jí)，共有5層穩(wěn)定開采。現(xiàn)開采3#煤層,平均厚度8.65m。全礦共3個(gè)采區(qū),設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬t/a。4322一聯(lián)巷道冒頂比較嚴(yán)重,掘進(jìn)時(shí)與4320下順槽(采空區(qū))溝通,在4322一聯(lián)掘進(jìn)頭打木垛處冒出濃煙,不久發(fā)現(xiàn)明火,用水直接滅火未能將火區(qū)熄滅,隨即撤人并對(duì)火區(qū)進(jìn)行了封閉,火區(qū)封閉巷道120余米,巷道布置如圖1所示。24322.1火災(zāi)聯(lián)合消防工程方案2.1啟封火區(qū),快速控制火區(qū)在均壓、堵漏防止火區(qū)漏風(fēng)、向火區(qū)打鉆壓注惰氣泡沫直接滅火的同時(shí),鎖風(fēng)縮小火區(qū),火勢(shì)得到控制后,啟封火區(qū),再采取巷道噴涂、注阻化凝膠及局部處理等措施,最后建立永久密閉,再向火區(qū)打鉆,壓注惰泡,綜合防治4322一聯(lián)火區(qū)。2.2壓注特色空氣場(chǎng)滅火均壓滅火以窒熄火區(qū)為主,不能直接降低火區(qū)內(nèi)溫度,滅火時(shí)間相應(yīng)較長。在采取均壓滅火技術(shù)的同時(shí),采取其它直接滅火技術(shù),對(duì)火區(qū)進(jìn)行綜合治理,滅火效果更加明顯。4322一聯(lián)火區(qū)范圍比較小,集中在4320下順槽透風(fēng)的范圍內(nèi),火源位置比較明確,可以考慮采用灌漿滅火和惰泡滅火。灌漿滅火的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單,不需要增加設(shè)備,可以充分發(fā)揮其降溫、覆蓋火區(qū)的效果,缺點(diǎn)是泥漿易出現(xiàn)沉底現(xiàn)象,不能有效地充滿火區(qū),滅火后巷道恢復(fù)工程量大;用水直接滅火也有其致命的缺點(diǎn),水進(jìn)入火區(qū)后,易沿比較暢通的通道潰泄,很難覆蓋并淹沒整個(gè)火區(qū);惰氣泡沫滅火有其得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn):首先,惰泡密度很小,可以在后續(xù)惰泡的推動(dòng)下,向周圍空間沿漏風(fēng)通道和煤壁裂隙不斷擴(kuò)散,特別是可以堆積爬高,從而實(shí)現(xiàn)三維流動(dòng);其次,惰泡以二氧化碳等惰性氣體代替空氣產(chǎn)生泡沫,在泡沫破裂時(shí)可以釋放出惰氣,起到窒熄火區(qū)的作用;另外,惰泡具有較高的膨脹系數(shù)(8～12倍),可以有效地堵漏并隔絕氧氣,惰泡滅火后,巷道恢復(fù)工程量小。在現(xiàn)密閉墻外,布置5個(gè)長鉆孔,終孔位置分別位于4320下順槽頂板和4322一聯(lián)巷頂板中,如圖2所示。通過鉆孔向火區(qū)壓注惰氣泡沫,可以對(duì)火區(qū)起到降溫、阻化、堵漏等防滅火作用。在壓注惰氣泡沫裝備未運(yùn)到之前,采取了以下措施:1)由西風(fēng)井注漿站向鉆孔注阻化劑,對(duì)火區(qū)進(jìn)一步降溫、阻化。2)1#、3#、4#孔注水玻璃凝膠,充分充填火區(qū)空隙,封堵漏風(fēng)。水玻璃由西風(fēng)井注漿池送往井下,添加劑在4322一聯(lián)利用泥漿泵通過反向三通加入。2.3建立臨時(shí)外墻,防止火炬漏風(fēng)在原有火區(qū)防火墻外面5～6m處建1道帶風(fēng)門的風(fēng)墻,救護(hù)隊(duì)員進(jìn)入,關(guān)閉風(fēng)門,準(zhǔn)備一定數(shù)量的密閉材料后將原來的防火墻打開,救護(hù)隊(duì)員進(jìn)入火區(qū)探查,確認(rèn)一定距離內(nèi)無火源后,在距聯(lián)絡(luò)巷拐彎處5～6m左右位置建立臨時(shí)防火墻,防火墻表面及距防火墻1m范圍內(nèi)巷道頂幫噴涂聚胺脂材料,以減少火區(qū)漏風(fēng)。救護(hù)隊(duì)員檢查啟封段內(nèi)氣體組份,用測(cè)爆儀檢查啟封段氣體是否具有爆炸危險(xiǎn)。如果火區(qū)內(nèi)瓦斯?jié)舛群芨?或具有爆炸危險(xiǎn),則首先進(jìn)行瓦斯排放,然后恢復(fù)通風(fēng)。為防止火區(qū)氣體進(jìn)入4322各掘進(jìn)工作面,沿回風(fēng)路線上的掘進(jìn)工作面應(yīng)停面、撤人。最后,經(jīng)救護(hù)隊(duì)員檢查火區(qū)內(nèi)各種有害氣體指標(biāo)不超過規(guī)程允許范圍后,進(jìn)入巷道恢復(fù)段進(jìn)行排水、清除冒頂?shù)?恢復(fù)巷道作業(yè)。2.4注入大量化學(xué)治理氣泡沫火區(qū)范圍縮小到最小程度后,再在密閉外向火區(qū)布置一系列密集較短鉆孔,注入大量的化學(xué)惰氣泡沫?；瘜W(xué)泡沫滅火材料為液態(tài),注入火區(qū)后,兩路液體混合膨脹,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的滅火惰氣及泡沫,向周圍空間、漏風(fēng)通道及煤層裂隙不斷擴(kuò)展,從而實(shí)現(xiàn)全方位高效滅火的目的。2.4.1冒落區(qū)花管安設(shè)在密閉外,向火區(qū)布置一系列斜鉆孔,鉆孔終孔位置要求進(jìn)入冒落區(qū)0.5～1m,鉆孔內(nèi)安設(shè)50mm套管,前端套管頭部有0.25～0.5m花管。通過鉆孔向火區(qū)壓注惰氣泡沫,鉆孔布置及壓注工藝如圖3所示。2.4.2成泡系數(shù)的計(jì)算鉆孔布置時(shí),終孔位置間隔為5m,每個(gè)鉆孔注入惰泡兩次,注泡量為:Q孔=2SLHK1K2K3式中S——處理寬度,4m;L——處理長度,5m;H——注泡高度,6m;K1——火區(qū)空隙系數(shù),取0.3;K2——輸送系數(shù),取1.2;K3——成泡系數(shù),取1.3。計(jì)算得Q孔=112.3m3Q總=N·Q孔·K4式中N——鉆孔總數(shù),14;K4——備用系數(shù),取1.5。計(jì)算得Q總=2358.72m3所需藥劑:組分A22.31t組分B14.15t添加劑2.14t3關(guān)閉火區(qū)3.1鎖風(fēng)進(jìn)入火區(qū)火區(qū)注入惰泡后,救護(hù)隊(duì)員佩帶呼吸器,鎖風(fēng)進(jìn)入火區(qū),觀察滅火效果。監(jiān)測(cè)火區(qū)內(nèi)的溫度、O2濃度、CO濃度、CH4濃度等,并對(duì)巷道破壞情況作詳細(xì)的紀(jì)錄。3.2關(guān)閉火區(qū)達(dá)到啟封條件,制定具體的啟封方案后方可啟封火區(qū)。3.3防止火災(zāi)區(qū)域的復(fù)發(fā)燃料1冒頂片幫嚴(yán)重部位的處理火區(qū)撲滅后,未噴涂的巷道都要進(jìn)行混凝土噴涂,以隔絕漏風(fēng)。冒頂和片幫嚴(yán)重的地方應(yīng)先做人工假頂、幫后,再進(jìn)行包頂、包幫、噴漿等處理。最后在巷道頂部或巷幫的松散部位注入阻化凝膠,防止火區(qū)復(fù)燃。2嚴(yán)格控制巷道,將保證下的巷道發(fā)至互聯(lián)網(wǎng)上的防滅火材料上的下封閉型巷道,把巷道打造成國內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)的防滅火材料用于火區(qū)熄滅后,為防止熄滅的火區(qū)接觸新鮮空氣后復(fù)燃,需在4322一聯(lián)巷道與4320下順槽間建立一道永久密閉防火