化學煤氣泡沫在綜合防滅火中的應用

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，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個采區(qū),設計生產(chǎn)能力300萬t/a。4322一聯(lián)巷道冒頂比較嚴重,掘進時與4320下順槽(采空區(qū))溝通,在4322一聯(lián)掘進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,隨即撤人并對火區(qū)進行了封閉,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、向火區(qū)打鉆壓注惰氣泡沫直接滅火的同時,鎖風縮小火區(qū),火勢得到控制后,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壓注特色空氣場滅火均壓滅火以窒熄火區(qū)為主,不能直接降低火區(qū)內溫度,滅火時間相應較長。在采取均壓滅火技術的同時,采取其它直接滅火技術,對火區(qū)進行綜合治理,滅火效果更加明顯。4322一聯(lián)火區(qū)范圍比較小,集中在4320下順槽透風的范圍內,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)點是工藝簡單,不需要增加設備,可以充分發(fā)揮其降溫、覆蓋火區(qū)的效果,缺點是泥漿易出現(xiàn)沉底現(xiàn)象,不能有效地充滿火區(qū),滅火后巷道恢復工程量大;用水直接滅火也有其致命的缺點,水進入火區(qū)后,易沿比較暢通的通道潰泄,很難覆蓋并淹沒整個火區(qū);惰氣泡沫滅火有其得天獨厚的優(yōu)點:首先,惰泡密度很小,可以在后續(xù)惰泡的推動下,向周圍空間沿漏風通道和煤壁裂隙不斷擴散,特別是可以堆積爬高,從而實現(xiàn)三維流動;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,巷道恢復工程量小。在現(xiàn)密閉墻外,布置5個長鉆孔,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到之前,采取了以下措施:1)由西風井注漿站向鉆孔注阻化劑,對火區(qū)進一步降溫、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。水玻璃由西風井注漿池送往井下,添加劑在4322一聯(lián)利用泥漿泵通過反向三通加入。2.3建立臨時外墻,防止火炬漏風在原有火區(qū)防火墻外面5～6m處建1道帶風門的風墻,救護隊員進入,關閉風門,準備一定數(shù)量的密閉材料后將原來的防火墻打開,救護隊員進入火區(qū)探查,確認一定距離內無火源后,在距聯(lián)絡巷拐彎處5～6m左右位置建立臨時防火墻,防火墻表面及距防火墻1m范圍內巷道頂幫噴涂聚胺脂材料,以減少火區(qū)漏風。救護隊員檢查啟封段內氣體組份,用測爆儀檢查啟封段氣體是否具有爆炸危險。如果火區(qū)內瓦斯?jié)舛群芨?或具有爆炸危險,則首先進行瓦斯排放,然后恢復通風。為防止火區(qū)氣體進入4322各掘進工作面,沿回風路線上的掘進工作面應停面、撤人。最后,經(jīng)救護隊員檢查火區(qū)內各種有害氣體指標不超過規(guī)程允許范圍后,進入巷道恢復段進行排水、清除冒頂?shù)?恢復巷道作業(yè)。2.4注入大量化學治理氣泡沫火區(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,注入大量的化學惰氣泡沫。化學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)生化學反應產(chǎn)生大量的滅火惰氣及泡沫,向周圍空間、漏風通道及煤層裂隙不斷擴展,從而實現(xiàn)全方位高效滅火的目的。2.4.1冒落區(qū)花管安設在密閉外,向火區(qū)布置一系列斜鉆孔,鉆孔終孔位置要求進入冒落區(qū)0.5～1m,鉆孔內安設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)的計算鉆孔布置時,終孔位置間隔為5m,每個鉆孔注入惰泡兩次,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。計算得Q總=2358.72m3所需藥劑:組分A22.31t組分B14.15t添加劑2.14t3關閉火區(qū)3.1鎖風進入火區(qū)火區(qū)注入惰泡后,救護隊員佩帶呼吸器,鎖風進入火區(qū),觀察滅火效果。監(jiān)測火區(qū)內的溫度、O2濃度、CO濃度、CH4濃度等,并對巷道破壞情況作詳細的紀錄。3.2關閉火區(qū)達到啟封條件,制定具體的啟封方案后方可啟封火區(qū)。3.3防止火災區(qū)域的復發(fā)燃料1冒頂片幫嚴重部位的處理火區(qū)撲滅后,未噴涂的巷道都要進行混凝土噴涂,以隔絕漏風。冒頂和片幫嚴重的地方應先做人工假頂、幫后,再進行包頂、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)復燃。2嚴格控制巷道,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,把巷道打造成國內應加強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