用热棒技术强化煤堆降温幅度试验

为破坏煤堆内部蓄热环境,有效降低煤自然发火的危险性,预防煤堆自燃,基于热棒闭式汽-液两相流强化热传导原理,构建煤自燃防灭火热棒移热降温性能试验测试系统,研究煤堆升温过程中热棒对其内部温度场分布的影响效果。热棒对煤堆自燃升温过程具有较明显的抑制降温效果,煤体与热棒距离越近,降温效果越明显;热棒的累积移热量和降温能力随时间的增加而不断增大。结果表明,试验条件下,煤堆内部各测点最高降温依次为13.30,9.80,7.70,6.70,4.50,3.20,1.50和0.50℃,对应温度降幅依次为29.00%,23.90%,24.70%,19.40%,16.00%,13.50%,8.90%和3.87%,平均降温速率分别为1.20,0.90,0.70,0.62,0.39,0.29,0.16和0.11℃/h。     

高水无机材料防灭火性能影响因素研究与实践*

为进一步揭示高水无机材料抑制煤自燃机理，将其更好地应用于煤矿防灭火领域，开展高水无机材料流动渗透性能实验与高水无机材料抑制煤堆自燃实验，研究不同水灰比和不同空隙率条件下高水无机材料浆液流动渗透规律和高水无机材料浆液煤堆自燃降温规律。结果表明:高水无机材料浆液的水灰比和煤块间的间隙宽度对其流动渗透性能有显著影响，煤堆不同径向距离处的温度均呈现出开始迅速降低、之后缓慢降低的2个降温阶段。三河尖矿防灭火工程实践应用表明水灰比28∶1的高水无机材料浆液有较好的防灭火效果。     

矿井防灭火技术现状及研究进展

评述了国内外常用防灭火技术的现状,并分析了常用技术的主要优缺点;列举防灭火技术的最新研究进展,包括粉煤灰固化泡沫技术、三相泡沫技术、悬浮山砂的稠化剂技术等;介绍新技术的特点及应用情况。在防治矿井煤炭自燃的过程中,由于煤自燃特点及矿井的实际条件,单一的手段难以起到完全理想的效果,往往是多种防灭火技术综合作用的结果。     

矿用CMC/ZrCit/GDL防灭火凝胶特性研究

为防治煤自燃,研制一种由羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸锆(Zr Cit)和葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)组成的新型矿井防灭火凝胶。首先试验测试不同配比凝胶的成胶时间和黏度,选出适合不同情况下煤矿防灭火的凝胶配比;然后采用程序升温试验和热重(TG)试验分析凝胶的阻化性能和对煤自燃失重放热的影响。结果表明:凝胶的加入对煤的自燃有一定抑制作用;凝胶渗透过程中成胶,粘结在煤体的表面和裂隙之间;相同加热时间下加热到180℃,水的失重率比32号凝胶高出30%左右,说明凝胶固水性强,热稳定性良好。灭火模拟试验说明使用凝胶灭火,煤体降温快且不易复燃。     

超临界CO2和液态CO2及气态N2注入采空区防灭火性能实验

为对比研究超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区的防灭火性能,自主研制了模拟采空区残煤自燃过程实验系统,开展了超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区防灭火实验。实验结果表明:12 MPa、39℃超临界态CO_2对采空区自燃残煤的降氧降温能力优于6 MPa、30℃液态CO_2优于6 MPa、39℃气态N_2;12 MPa、39℃超临界态CO_2对残煤的降温能力是6 MPa、30℃液态CO_2的1.7倍,是6 MPa、39℃气态N_2的10倍,对采空区的降温能力是液态CO_2的2倍,为气态N_2的8倍;12 MPa、39℃超临界CO_2对采空区的降氧速率比6 MPa、30℃液态CO_2和6 MPa、39℃气态N_2高12.5%;12 MPa、39℃超临界CO_2的降温能力是8 MPa、39℃超临界CO_2的1.7倍,因此适当提高超临界态CO_2的注入压力,防灭火性能更佳。     

一种新型高铺展性水成膜泡沫的性质以及灭火性能研究

介绍了一种自制的多组分水成膜泡沫溶液,并对该泡沫溶液的各种性能(表面张力,铺展性,灭火性能等)进行了表征,同时与传统的水成膜泡沫进行了对比.试验结果表明,该泡沫溶液的表面张力和界面张力很低.极低的表面和界面张力导致该泡沫在液体燃料表面具有很强的铺展性,能在极短的时间内在燃料表面铺展成一层液膜,使燃料表面迅速隔氧降温,从而达到迅速灭火的作用.在通过压缩空气泡沫系统进行灭火的试验中,不论泡沫浓度处于3%或6%,在液体流量较大的情况下,该泡沫对标准柴油火的熄灭时间都在3秒之内.另外,泡沫溶液的铺展性和所形成的泡沫的灭火性能的试验结果表明水成膜泡沫的灭火速率主要是由其在燃料表面形成水膜的速率决定,而形成水膜的速率主要是由泡沫溶液的铺展速率、即铺展性决定的.     

矿山防灭火技术(十二) 第十二讲 矿井防灭火新技术

在矿井防灭火技术方面较广泛地采用了泡沫灭火、干粉灭火、惰性气体灭火、液氮灭火等新技术,取得了良好的效果。一、泡沫灭火灭火用泡沫通常是由液体膜包裹气体构成的气液两相气泡,在扇风机风流吹动下,将气泡吹向火区,达到灭火的目的。常用高倍数空气机械泡沫灭火装置发生气泡,见图12—1。借助某种型式的混合器,按一定比例汲取水和泡沫液,经喷射器均匀地喷洒在     

煤堆自燃原因分析与防治措施

煤氧化自燃既是重大的事故隐患 ,也降低了煤的经济价值。分析了煤堆自燃的原因 ,煤堆易发生自燃的部位 ,并提出防治措施     

水泥灰三相泡沫的形成机理与稳定性试验研究

针对高硫矿石容易发生氧化自燃的危险,通常的灌浆、注砂、注惰气和喷洒阻化剂等技术还存在一些不足,提出一种以水泥灰为基料的三相泡沫来预防硫化矿石自燃的新技术。该技术是将水泥灰和水按一定的比例混合,同时加入一定比例的发泡剂和稳泡剂后,经物理机械方式发泡形成,集固、液、气三相材料的防灭火性能与一体。理论分析了水泥灰三相泡沫的形成与衰变机理,并通过正交试验,对三相泡沫的发泡倍数与半衰期进行研究,最后采用单因素实验,定量分析灰水质量比,发泡剂和稳泡剂浓度对三相泡沫稳定性能的影响,得到最佳泡沫配方。结果表明:当灰水质量比为1:5,发泡剂浓度为5g/L,稳泡剂浓度为8g/L时,制得的三相泡沫发泡倍数达到6倍,半衰期达到6h以上。     

采空区注超临界CO2防灭火试验研究

为研究超临界CO₂注入采空区防灭火的规律,自主研制了产生超临界CO₂和模拟采空区遗煤自燃升温试验系统,得到了不同温压条件下超临界CO₂注入采空区前后不同监测点的温度、O₂和CO浓度变化数据信息。试验结果表明:注入采空区的超临界CO₂发生相变,有序结构急速失序,大量吸收热量,采空区内的煤体、空气温度随时间呈线性快速下降规律,其降温能力是气态N₂的10倍;超临界CO₂在自燃发火煤体中的强渗透扩散特性,使自燃煤体快速惰化,防灭火效率高;停止注入后,小范围回温符合反二次函数特征;高压力超临界CO₂相对于低压条件,防灭火性能更佳;超临界CO₂是1种降温降氧能力显著,且输送性能优良的采空区新型防灭火材料,超临界CO₂防灭火效果优于气态N₂。     

防治煤矿火灾的凝胶泡沫材料制备及其性能研究*

为解决纯水玻璃（WG）凝胶泡沫强度低、泡沫稳定性差易破碎,凝胶固水性差等问题。将保水剂和成膜剂引入WG凝胶泡沫中,对水玻璃凝胶泡沫进行优化设计,最终制备出保水性高、泡沫稳定性高、成膜性好的WG凝胶泡沫。研究结果表明:WG凝胶泡沫材料的最佳复配体系是发泡剂为十二烷基醇醚硫酸酯钠（AES）和十二烷基硫酸钠(SDS)按1∶2比例复配,浓度为0.8%,胶凝剂WG浓度为8%,交联剂NaHCO3浓度为2%,聚丙烯酰胺浓度为0.4%,成膜剂A浓度为1%,保水剂B浓度为0.3%;改性后WG凝胶泡沫具有更加紧密的网状结构,稳定性好,并且具有较好的成膜性,常温下半衰期达40 d;阻化实验表明,100 ℃此凝胶泡沫阻化率高达78.35%,能有效减缓煤的氧化放热速率抑制自燃;煤堆燃烧实验表明,改性后WG凝胶泡沫能有效抑制煤的燃烧,防止煤复燃。     

防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫研制及应用

煤岩裂隙漏风导致的煤自燃火灾严重危害矿井安全生产,在现有防治煤炭自燃材料的基础上,以聚丙烯酰胺（A）、复合表面活性剂（B）、混合粉体（C）为原材料研制了一种防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫。采用正交试验法以保水率、发泡倍数、阻化率为指标优选出了最佳的膏体泡沫配方为A4B4C4:A为70 g/L,B为19.5 g/L,C为270 g/L。对膏体泡沫进行了微观形态表征,并从泡孔尺寸大小及分布、液膜颗粒分布、液膜载体吸水等方面对膏体泡沫的保水、吸热和受热稳定机制进行了分析。最后以南方某煤矿复采工作面煤自燃发火为例,分析和判定了302工作面火区分布,采用钻孔压注膏体对火区高温煤岩裂隙进行控制,3d后工作面1-5#钻孔、三石门密闭处CO浓度从520 ppm,465 ppm,523 ppm,305 ppm,289 ppm,750 ppm下降到22 ppm,18 ppm,23 ppm,14 ppm,14 ppm,36 ppm。     

压缩空气泡沫扑救大型油类火灾全尺寸实验研究*

为验证压缩空气泡沫扑救大型火灾的有效性,分别开展225 m2甲醇和450 m2重油油池火灭火实验,采用压缩空气泡沫系统搭配消防机器人远距离喷射压缩空气泡沫的灭火方法,分析该方法的灭火效能。研究结果表明:压缩空气泡沫系统可以实现远距离灭火,压缩空气泡沫的施加可以有效降低油池内燃料温度、火场温度以及油池附近热辐射强度。在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 900 L/min时,距离油池边缘29 m条件下扑救450 m2全尺寸重油火灾的灭火时间为130 s,灭火阶段水和3%泡沫液的消耗量分别为8 233 L和273 L;在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 600 L/min时,距离油池边缘不小于35 m条件下扑救225 m2全尺寸甲醇火灾的灭火时间为231 s,灭火阶段水和6%泡沫液的消耗量分别为12 962 L和808 L。研究结果对提升扑救大型油池火灾的作战能力具有重要意义。     

公路隧道压缩空气泡沫系统灭油池火实验研究

为研究压缩空气泡沫与4.65 m2汽油池火作用过程中隧道内温度、热辐射强度、高温烟气等的变化规律,采用30 m×6 m×6 m公路隧道实验模型,考察公路隧道压缩空气泡沫系统对油池火的灭火性能。结果表明:在供给强度为5.1 L/(min·m2)、气液比14∶1条件下,公路隧道压缩空气泡沫系统对于汽油池火具有优异的控灭火能力,控火时间为21 s,灭火时间为27 s,且泡沫性能稳定,抗复燃能力强;压缩空气泡沫对于隧道内高温烟气层扰动很小,不会导致高温烟气下降到隧道下部,故不影响人员逃生疏散;在压缩空气泡沫作用下,隧道顶部及侧壁100 ℃以上高温持续时间均不超过150 s,并且可在30 s内将油池火周围的热辐射强度降至安全范围。     

半封闭空间中水喷淋和泡沫灭火系统灭油池火实验研究

为了对比泡沫灭火系统和水喷淋灭火系统的灭火效率，采用装有400 mL汽油或柴油的280 mm×280 mm油盆模拟火源，分析了0.35，0.48和0.75 MPa压力下泡沫灭火系统和水喷淋灭火系统灭油池火的灭火时间、降温冷却效率及火焰面积。结果表明:泡沫灭火系统比水喷淋灭火系统灭油池火的效果更好，对汽油火的灭火时间比水喷淋灭火系统缩短了35.3%，压力对于灭火效率没有影响；柴油火的灭火效率随压力的增加而增加，不同压力下灭火时间比水喷淋灭火系统分别缩短了35.7%,42.9%和66.4%。     

感温自启动灭火管系统应用于密闭空间的试验研究

为了对比Novec 1230（全氟己酮）感温自启动灭火管系统与R236fa（六氟丙烷）感温自启动灭火管系统的灭火效率,采用火灾实体试验的方法,分析了不充压,0.88,1.81 MPa下2系统的灭火时间、破裂动作温度及降温冷却效果。研究结果表明:2种灭火管系统都成功灭火,且 R236fa灭火管系统灭火时间更短;2种灭火管系统的破裂动作温度均在80 ℃以上;不充压和0.88 MPa时,2种灭火管系统降温冷却效果相差不大,但充压1.81 MPa时Novec 1230灭火管系统对环境温度的降温冷却作用更强。     

风障联合压实防治煤堆自燃技术工艺参数优化

为提高煤堆自燃的防治效果,降低经济成本和提高施工的灵活性,基于煤堆自燃理论,使用COMSOLMultiphysics 5.0数值仿真软件,建立煤堆自燃模型,研究了煤堆最高温度和自然发火期变化及相关措施实施后最高温度降低规律,对比了单独压实、独立风障和风障联合压实的温度降低量,优化了联合措施的工艺。结果表明,煤堆孔隙率越小,自燃风速范围越宽,最小、最易、最大自燃风速越大;单独进行煤堆压实存在因孔隙率增加而降低的最低不宜风速;针对6 m高煤堆单独使用风障时,只有风障高12 m、距离煤堆25 m才能避免煤堆自燃;风障联合压实措施中,风障高7.5~9 m,设置距离煤堆10~30 m即能保证煤堆不自燃。说明联合的煤堆最高温度降低量更大,且能扩大压实的适用范围,降低风障高度,节约经济成本,增加风障现场施工的灵活性。     

风障联合压实防治煤堆自燃技术工艺参数优化

为提高煤堆自燃的防治效果,降低经济成本和提高施工的灵活性,基于煤堆自燃理论,使用COMSOLMultiphysics 5.0数值仿真软件,建立煤堆自燃模型,研究了煤堆最高温度和自然发火期变化及相关措施实施后最高温度降低规律,对比了单独压实、独立风障和风障联合压实的温度降低量,优化了联合措施的工艺。结果表明,煤堆孔隙率越小,自燃风速范围越宽,最小、最易、最大自燃风速越大;单独进行煤堆压实存在因孔隙率增加而降低的最低不宜风速;针对6 m高煤堆单独使用风障时,只有风障高12 m、距离煤堆25 m才能避免煤堆自燃;风障联合压实措施中,风障高7.5~9 m,设置距离煤堆10~30 m即能保证煤堆不自燃。说明联合的煤堆最高温度降低量更大,且能扩大压实的适用范围,降低风障高度,节约经济成本,增加风障现场施工的灵活性。