[01678475]煤矿火灾防治技术与防火新材料研究

该项目属于生产安全学科领域。矿井火灾是煤矿五大灾害之一，在中国现有煤矿中，56%矿井都具有自燃倾向性，矿井火灾的发生不仅造成资源冻结和损坏设备，而且经常引发瓦斯爆炸、煤尘爆炸等系列重大事故，严重威胁矿工生命安全，制约中国煤炭工业的健康发展。主要内容：该项目基于我国煤矿瓦斯、火灾事故的频繁发生，主要针对国内及平煤相关煤炭企业对防治煤矿火灾的需求，运用多学科理论与知识，产学研联合攻关，通过现场资料调查、理论分析、实验及装置研发、现场与室内试验、计算机模拟等方法。主要研究了煤自燃过程微观机理，根据煤自燃过程，提出了预测预报煤自燃技术，以促进抑制煤自燃的本质安全，根据托顶煤自燃情况，研制了具有高充填性、高稳定性、高封闭性、抗压性、环保性及价格低廉的新型防灭火材料，完成了十三矿己15-17号煤自燃倾向性参数测试、自燃三带观测、自燃危险性评价、防灭火新材料研制及灭火工艺技术、瓦斯燃烧的防治技术研究。技术经济指标：(1)采集煤样进行红外实验、TG、DSC实验，分析煤自燃的微观机理，并通过大煤堆实验进行升温氧化实验，提出了以CO、C2H6/CH4作为指标性气体来掌握己15-17号煤自燃情况；(2)针对十三矿所开采己15-17号煤自燃情况，选择12051工作面进行“三带”划分，确定“三带”分布范围，为注氮、注浆的释放口位置、流量和强度等提供工艺参数；(3)开发了复合发泡防灭火充填材料及成套设备，并进行了现场工业试验，有效降低了煤体氧化速度，破坏了蓄热环境和煤的表面活性，遏制煤的自然发火现象的发生和蔓延；(4)研究了细水雾熄灭瓦斯燃烧新技术，在实验条件下，细水雾的稀释、冷却、惰化作用在5.8s时间内将火熄灭，到达了很好的效果。创新性：(1)该项目采用了煤的热重实验、DSC实验、红外光谱分析等先进手段从分子结构角度研究了煤自燃氧化微观机理；(2)建立大煤堆实验平台，并进行煤的升温氧化实验，确定该煤样的临界温度、着火点温度、最短发火期等主要参数，为煤自燃预测预报指标性气体提供依据；(3)开发了高效复合发泡防灭火充填材料及成套设备，并进行现场工业性实验，很好地抑制煤层自燃的发生和蔓延，在防灭火技术上具有很强的创新性。促进行业科技进步作用、特点：该项目采用了煤的热重实验、DSC实验、红外光谱分析等先进手段从分子结构角度研究煤自燃氧化机理；利用大煤堆实验确定煤升温氧化过程的预测预报指标性气体；研制了高效复合发泡防灭火充填材料，与国内外同类产品比具有产品抗压强度大、流动性好、不收缩、成本低、高性能、环保等特点，已得到广泛推广应用。应用推广情况：该成果已在平煤集团得到推广应用，有效防治了十矿、六矿、十三矿、四矿、十二矿、八矿等矿井出现的高温区和自燃区，消除了瓦斯燃烧灾害隐患，实现了安全生产，增收节支37826.21万元，取得良好的经济效益和安全效益。该项目已发表论文21篇，出版著作1部，专利5项，为全国煤矿火灾治理提供了理论依据和新技术支撑，产生了重大的社会经济效益，推动了整个行业的科技进步。