煤矿矿井防灭火新技术
煤矿矿井防灭火新技术
一、研发背景：
煤炭自燃对井下的危害极大，矿井自燃火灾是煤矿五大自然灾害之一。
煤层的自然发火期是煤层自然发火危险性时间度量，是评价煤层自然发火危险性的重要指标之一。自然发火期短，则表明该煤层自然发火的危险性大，反之则小。
煤层的自然发火期一般定义为从发火地点（即火源点）的煤层被开掘暴露于空气（或与空气接触）之日起，到其温度上升发生自然发火为止，所经历的时间，谓之煤层的最短自然发火期。
煤层自然发火期的长短除了与煤炭的自燃倾向性难易程度内在因素有关，更大程度上与外部条件有关。火灾一旦发生，轻则影响安全生产，重则烧毁煤炭资源与物资设备，造成人员伤亡，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸。
矿井火灾对煤矿安全生产及职工安全的危害主要有以下几个方面： 1.产生大量的有毒有害气体
矿井火灾对人体的危害主要是在火灾发展过程中产生的大量有毒、有害气体和烟尘，随风扩散，可能波及相当大的区域甚至全矿。据国外资料统计，在矿井火灾事故中的遇难者95%以上是死于烟雾中毒。 2.引燃可燃物
矿井火灾可以使火源及邻近处产生高温。高温往往引燃火源近邻外的可燃物，使火灾范围迅速扩大。 3.引起爆炸
矿井火灾不仅提供了瓦斯、煤尘爆炸的引火热源，而且火的干馏作用使可燃物放出很多爆炸性气体，同时，火灾还可以使沉积的煤尘重新悬浮，造成瓦斯、煤尘爆炸事故。 4.毁坏设备和资源
井下火灾一旦发生，生产设备和煤炭资源就会遭到严重的破坏和损失，甚至造成全矿性停产。
二、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。
普瑞特防灭火新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。
三、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。
四、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
（1）普通泡沫灭火时温度变化曲线 （2）普瑞特灭火时温度变化曲线 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。
实验前 实验中 实验后
(泡沫满池，未向上堆积)
普通泡沫堆积性能模拟实验
实验前 实验中 实验后
普瑞特堆积性能模拟实验
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。
普瑞特封堵漏风性能模拟实验
普瑞特封堵漏风性能压力变化曲线
四、优缺点与使用成本对比分析
五、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。
六、施工方法
1、对于有注浆系统的矿井，可以将KPNZ-2000/1.0 型矿用发泡成胶装置直接连接在灌浆管路上，利用原有的灌浆系统制备普瑞特并灌浆。
2、对于没有灌浆系统的防灭火区域或煤田火区，先施工临时注浆钻孔，利用移动式普瑞特制备系统灌注普瑞特。
七、普瑞特形成机理：
普瑞特采用的“微胶囊”技术，是利用纳米级的包衣材料对原料A和B中的成胶材料分别处理，在其表面形成纳米级的包衣，即“微胶囊”。A、B料接触后首先发泡，同时反应生成一种中间物质，该物质可以缓慢溶蚀纳米包衣。此时失去纳米包衣保护的成胶原料接触逐渐生成凝胶，以这种方式控制成胶速度，进而控制胶体螯合水的速度，使得泡沫壁上的液体在泡沫破灭的同时形成水凝胶。
八、使用方法：
使用时A组分和 B组分通过专用设备按照2：1的比例添加进成胶系统，生成普瑞特。