煤矿火灾隐患识别及防灭材料的研制与应用

1．煤层火灾隐患识别及控制新技术研究

该项目建立了装煤量15吨的特大型煤自燃发火实验装置，模拟了煤体从室温自燃升至450~C自燃全过程及煤体绝氧降温和供风复燃的全过程。项目还研究开发了煤自燃指标气体检测装置和粉煤灰稠化胶体、复合胶体、固化充填材料等新型防灭火材料，开发了液态co，水式汽化器和C02防灭火系统，以及专门用于红外探测数据与火源位置反演的系统软件。最后建立了以煤自燃特性实验测试、数值模拟预测、早期预报为先导，粉煤灰灌浆注胶防灭火技术为主，快速处理技术为辅的煤层火灾隐患识别及控制技术体系。本项目已在兖矿、神华、枣庄、大屯等几十个矿应用，取得显著的经济效益和社会效益，有力地推动了我国煤层火灾防治技术的发展，在煤层火灾控制技术和隐患识别的实验基础研究方面达到国际领先水平。

2．复合胶体煤层自燃火灾防灭火材料及设备

该项目主要研究用于治理煤矿井下、地面煤堆和地表层露头的煤层自燃火灾系列复合胶体灭火材料、注浆防灭火系统及配套设备。解决砂土、粉煤灰、河沙等多种灌浆材料大流量、高浓度的定量制浆问题，实现了灌浆材料就地取材，解决了浆液远距离输送的沉淀、管损、堵管等关键问题。项目还研制出浆液固转化成胶的材料最佳配分比，使胶体成本从原来100元／II】3下降到5元／岔，针对不同煤层自燃火灾环境研发的系列配套设备，轻便耐用、自动配比、操作简单，并可与地面灌浆系统配合使用，进行大流量注胶灭火。．研发的多功能注浆防灭火系统，较好地解决了大流量浆液和胶体材料自动配比问题。该注胶系统与设备已成为一类煤矿防灭火专门化注浆设备。经济效益十分显著，并在十分广阔的推广应用前景。胶体材料已申请专利，达到国内领先水平。

3．PC,AS灰砂粘稠剂的研究与应用

该项目研究内容包括WAS灰砂粘稠剂的研制，矿井注浆系统、PCAS灰浆注浆工艺等技术。课题对黄泥的粘性、粘附性、触变性、保水性等物理性能进行了研究，首次提出粉煤灰欲作为灌浆使用，须先经过激活(活化、水化、泥化)，才有替代黄泥浆防灭火性能。该研究将电厂飞灰置于IV,AS+水组成的，能产生大量结构性水化膜的高粘性介质中，让飞灰中大部分微粒与此介质共同组成新的水化膜，形成IV,AS灰浆。由于PCAS是按“阻燃设计”，多元素协同效益的原理精选匹配而成，具有较强的气密性，高含水性和吸热、降温能力。因此，PCAS灰浆防灭火效果优于大多数黄泥浆的防灭火效果，直接成本仅为10～25元／m3，远低于黄泥成本，又减少电厂飞灰对环境污染，减少黄土的挖采量，其综合效益显著，整体技术达到国际领先水平。