煤礦防滅火高分子材料的利弊與預(yù)防措施

1、高分子材料利與弊及預(yù)防措施,主要內(nèi)容,高分子材料的發(fā)展高分子材料的應(yīng)用——通風(fēng)設(shè)施施工及應(yīng)急防滅火——綜采工作面頂板加固——井筒注漿堵水高分子材料存在的弊端：——安全方面——環(huán)保方面使用高分子材料的注意事項,保證煤礦安全生產(chǎn)是我們工作的重點。影響煤礦安全的主要原因有瓦斯積聚、冒頂片幫、透水漏水等, 高分子材料的使用是消除這些災(zāi)害的方法之一。其通過液壓、氣壓的方法把高分子材料注入到煤巖體的裂縫或孔隙中, 然后固化, 使煤

2、巖體形成強度高、抗?jié)B性好、穩(wěn)定性高的新結(jié)構(gòu)體, 從而使煤巖體具有較高的強度(固結(jié)作用) ; 或者使之獲得較低的滲透性(抗?jié)B作用) , 或者兼而有之。 高分子材料作為一種特殊的施工材料, 因其工期短、見效快、適用面廣、設(shè)備簡單、容易控制, 已廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域。,第一部分 高分子材料的發(fā)展 高分子材料的發(fā)展具有悠久的歷史。自發(fā)明水泥并作為灌漿的主要材料以來, 直至化學(xué)漿材時代的開始, 經(jīng)歷了6

3、0多年的實踐, 此后到20 世紀40 年代, 化學(xué)灌漿一直由水玻璃占據(jù)主導(dǎo)地位, 隨著現(xiàn)實的需要, 化學(xué)灌漿由單純的無機物, 逐漸開始采用有機材料。20世紀50年代, 美國發(fā)明了丙烯酰胺漿材, 其黏度很小, 接近水, 且凝膠時間可以任意調(diào)節(jié), 由此高分子材料迅速發(fā)展。,,我國化學(xué)灌漿技術(shù)研究起步較晚, 迄今只有50多年的歷史 。上世紀50年代末形成環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸甲酯等灌漿材料; 60 年代形成丙烯酰胺灌漿材料; 至70 年代末,

4、才形成了聚氨酯灌漿材料; 80年代后, 彈性聚氨酯、水溶性聚氨酯、丙烯酸鹽、不飽和聚脂、熱瀝青、木質(zhì)素類、脲醛樹脂類等不同程度地在各種工程中得到應(yīng)用。,第二部分 高分子材料的應(yīng)用 ——通風(fēng)設(shè)施施工及應(yīng)急防滅火 FSA快速壘砌料具有高效阻燃、在使用過程中不產(chǎn)生有毒有害氣體并具有隔熱的優(yōu)點,FSA快速壘砌料和碎煤、頂?shù)装屙肥⑺旌虾笥袠O強的防漏風(fēng)功能,水粘膜厚,粘附力強,保濕能力強,墻體承壓力大,穩(wěn)定而不漏風(fēng)。

5、 MEA-1防滅火劑配水后形成的膠體含水量高,受熱失水速度慢,不易產(chǎn)生大量水煤氣;在一定溫度下能促使凝聚相煤體表面形成隔熱、隔氣的焦化層,全面提高阻燃效果和滅火功效;其含有能抑制煙霧及阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的物質(zhì),能大大提高滅火效能和滅火速度,并能有效阻止復(fù)燃;配比簡單、設(shè)備少、操作方便,可起到迅速隔絕封閉滅火的作用。,PCAS灰砂粘稠劑能使電廠粉煤灰、河砂、山砂具有保水性，滲透性、懸浮性和致密性的特點，其使電廠粉煤灰、河砂、山

6、砂克服了活性差、不親水的缺點,使其在短時間內(nèi)活化、水化、泥化，并形成泥漿體。并具有較強的流動性和懸浮性,使管路不易堵塞;較好的保水性和致密性能,又可較長時間內(nèi)覆裹煤體，防止煤炭自燃;且無毒、無污染、無腐蝕,操作簡單，成本較低。 施工時將碎煤、頂?shù)装屙肥?摻配適量的FSA快速壘砌料并配入一定比例的水,經(jīng)適度攪拌后裝入編織袋壘砌而成;省去了井下封閉墻施工時所需水泥、砂、石等材料的運輸過程,特別適合運輸不便、井巷斷面狹窄、頂板壓

7、力大、來壓快等井下需要封閉的地點。 用作臨時密閉，具有迅速、簡單、靈活、漏風(fēng)小等優(yōu)點。打密閉時只需壘砌簡單的木垛，然后在其中直接噴上泡沫即可。由于泡沫體具有彈性，即使頂板來壓或去壓，均可達到較好的防、堵漏風(fēng)的效果。,在實際應(yīng)用中,將MEA-1煤防滅火劑、PCAS灰砂粘稠劑、FSA快速壘砌料結(jié)合使用,以提高快速封閉堵漏的效果。目前新型高分子材料主要用于:對自燃隱患的巷道高冒處的防火處理;對采空區(qū)封閉墻的加固和堵漏處理;對采空

8、區(qū)自燃隱患的處理。 MEA-1煤礦防滅火劑、PCAS灰砂粘稠劑、FSA快速壘砌料等高分子材料可以根治礦井生產(chǎn)中多起由于不同因素造成的自燃發(fā)火,可獲得顯著的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。,,第二部分 高分子材料的應(yīng)用 ——綜采工作面頂板加固 工作面在末采前已對撤架通道的端頭提前進行單體錨索配合W鋼帶加強支護，隨著末采至撤架通道后副巷端頭逐漸出現(xiàn)頂板下沉的現(xiàn)象，最后選定采用高分子材料進行注漿加固。,一、

9、注漿施工情況 由總工程師喬方平牽頭及生產(chǎn)科、廠家技術(shù)人員等一干人到工作面對現(xiàn)場進行查看，并制定了注漿加固方案，隨即開始對副巷端頭進行打眼注漿，在工作面進行跟班落實施工進度。當(dāng)班對副巷端頭施工注漿鉆孔3個，鉆孔距煤柱幫2.0m，間距3.0m。,二、注漿過程 施工注漿鉆孔3個，第一個孔在注入材料時，鉆孔1.5m范圍內(nèi)頂板裂隙處逐漸有融合后的永固S開始外泄，由于外泄較小，待減慢注漿速度后將其裂隙凝固封住。繼續(xù)注入時

10、，由頂板上方不斷傳出響聲且部分頂錨索孔內(nèi)也出現(xiàn)外泄現(xiàn)象，針對以上跡象認定對該范圍的注漿接近尾聲，該范圍內(nèi)頂板加固完成；接下來對施工的第二個、第三個孔進行注漿。,三、注漿效果1、當(dāng)班注漿后，通過對頂板的加固后認真觀察，發(fā)現(xiàn)破碎下沉段的頂板裂隙內(nèi)均有高分子材料，從表面看已經(jīng)將其圍巖破碎段膠結(jié)成整體。2、在接下來的5天內(nèi)，通過對其頂板破碎下沉段所布置的5個頂?shù)装逡平繙y點進行監(jiān)測、記錄，最后分析結(jié)果與注漿后的頂?shù)装甯叨染嚯x相同。

11、 四、成果分析（1）本次處理頂板下沉的方法安全系數(shù)更高，施工人員及設(shè)備均不在頂板下沉區(qū)域下方，保證了作業(yè)的安全可靠性。（2）該方法工藝簡單，操作簡便，施工速度快，可最大限度防止次生事故的發(fā)生。 高分子材料使用效果顯著、加固時間快、保持時間長，對原本松散的、破碎的、不連續(xù)的煤巖體圍巖膠結(jié)成連續(xù)的、完整的受力體。,——井筒注漿堵水 高分子材料注漿堵漏，采用雙液注漿。當(dāng)兩種液體混和后即發(fā)生聚合反應(yīng)，快速反應(yīng)

12、完畢，終凝成膠體。 高分子堵水材料工藝較傳統(tǒng)注漿工藝的優(yōu)勢：①傳統(tǒng)注漿工藝與一般采用水泥單液或水泥水玻璃雙液注漿，其材料為大分子顆粒狀，無法滲透巖層內(nèi)微小的裂隙。②其次凝固時間長，注漿壓力小，擴散范圍小，凝固后會產(chǎn)生縮水空隙。③另外傳統(tǒng)注漿的材料為脆性材料，應(yīng)力變化時，會產(chǎn)生新的裂隙。 注漿采用水溶形式注入結(jié)構(gòu)層，漿液粘度低，滲透性好；漿液可在潮濕、水速大、水量多的條件下凝聚；凝膠還具有抗

13、滲性好、遇水膨脹、耐侵蝕等特點。,隨著開采能力的提高、老礦井采深的增加，極破碎、富含水和淋水條件煤巖體占煤礦回采工作面與巷道工程總量的比例逐年增高。這類圍巖穩(wěn)定性差、極易冒落，不采取超前加固和高冒區(qū)充填等措施，無法進行正常的回采與掘進。對該類煤巖體的治理已成為當(dāng)前采掘施工中的焦點問題。 從經(jīng)濟效益講，快速、有效、經(jīng)濟地完成上述極破碎煤巖體加固以及破碎帶出水點和采空區(qū)瓦斯積聚區(qū)的充填和密閉，顯著提高煤巖體的穩(wěn)定性、降低采

14、掘空間維護成本、明顯提高回采和掘進速度以及礦井的安全，有利于礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效； 從社會效益方面，通過化學(xué)注漿確保采掘空間的穩(wěn)定性和安全程度，降低了瓦斯積聚、礦井出水和煤層自燃的隱患，保證工程施工人員的人身安全，避免事故的發(fā)生以及給社會造成的極壞影響。,第三部分 高分子材料存在的弊端 但是井下廣泛使用的高分子材料也是一種不可忽視的危險源 ,必須引起足夠的重視 1、安全方面 （1）當(dāng)?shù)V井發(fā)生

15、火災(zāi)或爆炸事故時,有時具備這些高分子材料熱分解所需要的溫度。這樣一來 ,一旦有這些高分子材料參與燃燒 ,進一步助長了火勢, 分解出多種有毒氣體，從而使傷亡人數(shù)增多 ,這是煤礦中使用高分子材料產(chǎn)生的重大隱患。 （2）高分子材料的分解溫度及其速度 ,對有毒有害氣體的產(chǎn)生量有很大影響。施工時在追求快速的同時 ,分解溫度也相應(yīng)提高 ,產(chǎn)生的有毒有害氣體氣體量增多。,（3）產(chǎn)生靜電：高分子材料其內(nèi)部一般沒有自由電子或離子, 絕大多數(shù)

16、具有較好的電絕緣性。但在其表面很容易生成、聚積靜電電荷。例如由于塑料膠帶與煤塊之間的磨擦或膠帶與滾筒、托滾之間的磨擦 ,都能產(chǎn)生靜電。當(dāng)空氣、水、瓦斯等流體在塑料管道中高速流動時，在管道外壁上也會產(chǎn)生大量的靜電電荷。用高分子材料制成的電氣設(shè)備或其外殼在正常情況下 ,雖然不會因磨擦而產(chǎn)生靜電 ,但能產(chǎn)生感應(yīng)靜電。而一旦放電就會產(chǎn)生火花, 這種火花足以引燃瓦斯導(dǎo)致爆炸或擊傷人員。北票、淮南、撫順礦區(qū)都曾發(fā)生或因靜電放電引燃瓦斯擊傷人員的事故

17、。,2、 環(huán)保方面 無溶劑或者以水做介質(zhì)：溶劑的用量較大, 因此其對環(huán)境的影響最關(guān)鍵 。譬如以糠醛為稀釋劑的環(huán)氧灌漿, 其所含六價鉻離子為劇毒物質(zhì), 會對環(huán)境造成嚴重污染。 無毒固化劑：高分子材料用量較高時, 其對環(huán)境、對人體的影響不容忽視。如以重鉻酸鈉為固化劑的鉻木質(zhì)素灌漿, 同樣因為其含有六價鉻離子, 已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列入限用化合物名單。 無毒催化劑：高分子材料 由于對固化速度

18、有嚴格的要求, 常常會使用催化劑, 有些催化劑毒性很大, 比如聚氨酯催化劑中常用的有機錫和三乙胺, 這種有毒物質(zhì)或?qū)θ藛T直接產(chǎn)生傷害, 或者對環(huán)境造成重大的污染。,1、在高分子材料應(yīng)用時將從阻燃和避免產(chǎn)生有毒氣體兩個方面入手, 加強對安全的控制。 2、使用具有抗靜電和阻燃性能的高分子材料 ,采取行之有效的防止靜電和火災(zāi)發(fā)生的措施是十分必要的。 3、當(dāng)井下施工作業(yè)場所有高溫?zé)岷?、通風(fēng)不良的情況下大

19、量使用高分子材料，由于其難以避免的釋放有毒有害氣體和遇熱分解的缺陷，應(yīng)盡量避免使用，確需使用時應(yīng)編制專項措施，防止人身傷害事故的發(fā)生。,第五部分 使用高分子材料的注意事項,4、當(dāng)有毒有害氣體涌出、巖石冒落和涌水危害等危險因素存在時，不得盲目依賴高分子材料排除隱患，應(yīng)采取控制和治理措施，直至達到安全作業(yè)環(huán)境，并符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。 5、在應(yīng)急救援預(yù)案的制定中 ,應(yīng)對高分子材料這種重大危險源有足夠的認識 ,要制定相應(yīng)的