两相泡沫防灭火技术在煤田火区的应用实验.docx

??

?

??

两相泡沫防灭火技术在煤田火区的应用实验

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

摘要：随着井下开采力度逐渐增加，采空区范围逐步增大，通风系统复杂多变，人们不断提高对煤炭安全开采的要求，矿井煤火灾害已经成为制约高产高效煤矿安全开采与发展的主要因素之一。矿井煤火灾害不仅浪费了宝贵的煤炭资源、威胁煤矿生产、造成人员伤亡、引起次灾害发生，还能够释放出大量各种有毒有害的气体进而污染大气、破坏环境，每年直接或间接地给国家和社会带来了重大的经济损失。两相泡沫防灭火技术是煤矿上常用的一种防灭火技术。

关键词：实验目的、原理、设备及工艺、过程。结论

?

实验目的

本实验的目的在于两相泡沫灭火降温的理论与新疆煤田火区的实际结合，验证两相泡沫在煤火治理中的效果以及对水利用率的提高作用，同时推动两相泡沫灭火降温技术在新疆煤田火灾治理中的应用，以解决目前新疆部分火区水量不足情形下的火区降温问题。主要实验项目如下：1）验证现场施工条件下两相泡沫相关参数。2）测定注两相泡沫中水的利用率。3）两相泡沫的降温效果。

二、实验原理

两相泡沫防灭火技术是由西安森兰近年来推出的新型防灭火技术及工艺，两相泡沫具有较好的扩散性、黏附性、堆积性，可在高温火区内大范围扩散，从而达到立体降温和治理火区的目的。

?

吸热降温特性。两相泡沫能充分发挥水的作用，水气化过程要从热源中带走大量的热，其汽化潜热达2256KJ/kg，因此注入泡沫，可降低煤体和围岩的温度，有效阻止煤层自燃。

堆积扩散性。两相泡沫具有良好的堆积性和扩散性，灭火介质以两相泡沫的形式灌注到火区内，可以将水分带入到火区高处和较远位置，减少了水量流失，提高了水的利用率，实现火区立体灭火降温效果。

三、设备及工艺

3.1两相泡沫防灭火系统

两相泡沫灭火系统是将两相泡沫阻化防灭火剂与水按一定比例混合后，由压风强力催泡，形成直径小于0.2毫米的两相泡沫，经输泡管路送达火区。

3.2、灌注工艺

我公司两相泡沫防灭火系统包括空气压缩机、混合液箱、矿用两相泡沫灭火装置（HDP-200）、控制柜、管路系统。将各部件按照系统工艺流程图进行安装。

四、实验过程

实验一两相泡沫灌注参数测定

两相泡沫灌注参数主要包括：两相泡沫防灭火剂添加比例、发泡倍数、泡沫流量。

实验步骤：向容积为V（m3）的容器内注入泡沫，记录泡沫充满容器所用时间t（s），螺杆泵供液量M（m3/h），则泡沫流量Q=V/t*3600（m3/h），发泡倍数N=Q/M。

两相泡沫阻化防灭火剂的添加为人工参照混合液箱刻度指示添加，比例为3%。

实验小结：测定得到泡沫流量为348m3/h，发泡倍数为34.8。都在设备出厂参数范围（参考表2），设备运行正常。

实验二泡沫扩散半径测定（本实验时间为24日，）

实验步骤：

?

在zk164和zk169中间位置施工观察钻孔，钻孔深度30米，封孔处理。

通过zk169钻孔压注泡沫，同时观测zk164和观察孔内泡沫溢出情况以及温度变化情况。

实验小结：由上述温度变化折线图可得，向zk169钻孔灌注泡沫，随着注泡量的增加，观察孔温度逐渐下降，zk164钻孔温度有下降但不明显。为了进一步验证扩散半径，将观察孔作为灌注孔，灌注10min后zk164和zk169钻孔均有泡沫溢出（见图6）。说明在该地质条件下泡沫的扩散半径大于4m，温度直接影响半径为0-8m，且其扩散量与泡沫量（时间）正相关，与注泡孔温度负相关。

实验三注水与注泡沫对水利用率的对比

实验步骤：

?

选择靶区内zk158、zk156两个钻孔进行注水，同时记录两个钻孔的原始温度、注水量和温度变化情况。

在靶区内选择和zk156、zk158温度相近的zk163、zk169两个钻孔进行灌注泡沫，同时记录两个钻孔的原始温度、泡沫量和温度变化情况。

（3）zk158和zk163为第一组对比孔，zk156和zk169为第二组对比孔。

（4）利用计算公式（水利用率（%）=降温理论需水量/实际注水量。）计算注水和注泡沫对水的利用率。

降温理论需水量Q=Q1*H*S*（1+K）

式中：

Q─有效气化水量(m3)；

H─火区降温深度(m)；

S─需要降温的火区面积(m2)；

K─水的流失系数(理论计算取值为0）；

Q1─每体积岩石温度由T降至T1需水量；Q1=[c1ρ（T-T1）]/[c2（100-T0）+q]；式中：

T0─供水温度(15℃)；

c1─岩体比热容（2574.42KJ/kg·℃）；c2─水的比热容（4.19KJ/kg·℃）；

ρ─岩体密度（0.86*103kg/m3）；

q─水汽化潜热（2256KJ/kg