[发明专利]熄灭煤矿火灾的方法以及用于实施该方法的装备在审
申请号: | 201280061971.6 | 申请日: | 2012-01-09 |
公开(公告)号: | CN104428038A | 公开(公告)日: | 2015-03-18 |
发明(设计)人: | 雷内·皮耶希 | 申请(专利权)人: | S.P.C.M.股份公司 |
主分类号: | A62C3/00 | 分类号: | A62C3/00;A62D1/00;E21F15/00 |
代理公司: | 广州三环专利代理有限公司 44202 | 代理人: | 郝传鑫 |
地址: | 法国安德雷*** | 国省代码: | 法国;FR |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 熄灭 煤矿 火灾 方法 以及 用于 实施 装备 | ||
煤矿经常具有安全性问题。一些未开发的矿已经燃烧了几个世纪。然而,自从开发煤炭用于生产钢或能量以来火灾数量显著地增加。
这些火灾通常是由事故或设备(牵引车、传送带、焊接物,等等)过热引发的,并且一旦开始的话,火灾可以通过坑道中存在的气体,尤其是甲烷和氢气进行蔓延。
在其他情况下,地表火灾蔓延到地下,尤其是在并不是非常深的矿中(闪电、森林火灾、垃圾焚烧)。
然而,在某些情况下,观察到了通过逐渐氧化以及热量累积造成的自燃(例如在坑口堆中,在煤被燃料油污染的情况下,或者在有机物质存在下,例如以木-炭混合物的形式)。在黄铁矿存在下情况尤其如此,当暴露于大气中时,这些黄铁矿倾向于加速这种现象。
这些煤火灾也经常在地表:细屑或料仓堆,尤其是在具有高硫含量的煤存在下。
中国是此类火灾的主要地区(在新疆维吾尔自治区和宁夏回族自治区)。这些火灾每年消耗约2亿吨煤。例如,硫磺沟火灾已经燃烧了20年并且在使用现有灭火手段下还将再燃烧40年,使有毒气体(CO、H2S、CO2、等等)污染乌鲁木齐市。
这些火灾引起了放顶以及裂隙,它们将氧气送入这些坑中。温度可以超过800℃。所采取的行动具体地包括注入泥和土来密封这些裂隙。然而,后者在宽阔的区域上蔓延并且它们在经常是非常热的并且难以接近的地面上不断地改变。
第二个最受影响的国家是美国并且尤其是宾夕法尼亚州大煤矿,在那里火灾始于约1772年。最大的火灾始于1869年(埃文代尔(Avondale),在那里矿火在一年之后在夺去了110人生命之后自发地熄灭了)。目前美国存在140个大型煤矿火灾。
常规的灭火方法包括注入泥来封闭空气入口以及裂隙,亦或通过砖墙、水泥墙或粘土墙来关闭坑道。然而,近来最常使用的技术包括直接地注入具有惰性气体(N2–CO2)或氮气的高密度化学泡沫。在某些区域中,整个城镇被迁移,并且道路被转向(例如在森特勒利亚市)。
第三个国家是印度,在那里火灾始于19世纪。切里亚(Jharia)矿是世界上最大的矿火,它始于1916年。目前,在这个非常巨大的煤田中存在70个火灾,而该煤田仍然在运行中(焦煤)。
煤矿井坑(并且有时露天矿)中的火灾问题远没有解决。
事实上,注入水是非常无效的,因为当蒸发了很小程度时它滴流并且渗透。这并没有为正在燃烧的煤提供足够的冷却。
该矿底部的水也可以蒸发并且由于压力引起爆炸。
裂隙的填充是随机的。事实上,在非常广大的区域上,存在着众多的裂隙,它们有时是不可见的。在这些燃烧区上发送运载土的卡车以及机械挖土机也是危险的,这些燃烧区有时候会在地面上发射数米高的火焰。
装载惰性气体的高密度泡沫具有较高的休止角并且,当注入时,可以封闭水平坑道,从而降低了氧气的水平传送。
然而,这种泡沫并不具有灭火作用,因为它并不包含用于冷却这些壁的足够的水。这种泡沫实际上在较低温度(50至80℃)下消失。
在注入泥的情况下,例如膨润土泥,该泥具有类似水流动并且在坑的底部分离的倾向。此外,它们的非常小的休止角不允许将这些水平坑道密封。
在澳大利亚使用与铝复合物(特别是柠檬酸盐)混合的一种聚合物(聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、丙烯酰胺-黄原胶丙烯酸酯共聚物)溶液进行了多项测试(使用新型火灾抑制剂注射液来控制地下加热-概念验证研究-胡圣根,薛胜-SCIRO项目(14021,2009年2月)(Controlling underground heating using Innovative Fire suppressant Injection-Proof of concept study–Shenggen Hu,Sheng Xue–SCIRO project(14021,Feb2009))。该混合物在交联剂存在下以液体形式注入。换言之,在注入之后,该混合物交联导致在一定时间之后形成了一种凝胶。这种液体最初不具有休止角并且仅涂覆了该坑道的底部,除非将它存储在两个壁之间,而这是难以实现的。此外,由在高温下在火附近将交联剂与聚合物临时混合组成的化学操作始终是危险的。
特别是在中国,多种聚合物已经被用作粘合剂以及保水剂用于生产包含硅石、高岭土、膨润土、飞灰、多种泥等的凝胶或矿物糊料,它们用于密封正在起火的煤矿中的空气入口。
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