普瑞特防灭火新技术的应用

3. 普瑞特防灭火新技术

3.1研究背景

从防治煤炭自燃的三要素来看，面对采空区遗煤的既成事实，隔绝氧气和对煤体降温就成了两个重点，同时也是两个难点。

目前的技术手段大多也从这两点着手，以期在某一方面或两个方面取得突破，进而防治煤炭自燃。从理论上讲，只要做好了上述两方面工作中的一个，采空区煤炭自燃就可以避免或者得到有效控制。但问题是，现场条件复杂，制约因素较多，漏风通道的有效阻隔并非易事，有时甚至不能确定漏风通道的具体位置。同时，如何才能将防灭火介质输送到有自燃倾向或已经自燃的煤体周围也存在很大的难度，因为，多数情况下并不能确定具体的着火点或者高温点。

据此，煤矿采空区火灾防治的重点就落在了如何将防灭火介质大范围的输送到采空区的潜在目标区域并能保留下来持续惰化煤体，这也是我们研发新型防灭火技术的出发点。

从上述出发点出发，在开展研发工作时我们确立了三项基本原则：一是选用的防灭火介质要安全有效、容易获取、成本低廉；二是基于煤矿现有的防灭火设施，减少对现有防灭火系统的影响，尽量降低煤矿在这方面的整体投入；三是使用方法要简单有效，易于操作。

基于上述原则，考虑到目前注黄泥浆、惰气、凝胶、阻化剂、三相泡沫等防灭火技术的各自特点和局限性，徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学创新地提出了“普瑞特防灭火新技术”。

3.2技术概述

普瑞特防灭火新技术利用氮气首先将水发泡，再以泡沫为载体将氮气和水输送到采空区，利用泡沫的扩散性能在采空区裂隙内大范围扩散，堆积，最后再将水固化在裂隙内，阻断漏风通道并对煤体持续惰化降温。

普瑞特防灭火新技术首先集合了水作为防灭火介质的高比热容、易于获取且安全廉价的特点；其次集合了惰性气体的窒息特性；第三集合了三项泡沫的高扩散性能，解决了水不能向高处、深部扩散的问题。第四集合了高分子凝胶的高保水特性，解决了水留不住的问题；

普瑞特防灭火新技术很好的融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火技术的优点，又尽量避免了上述各项技术的多数缺点。

3.3功能实现的原理

普瑞特防灭火新技术在应用功能上能否取得突破，关键在于如何解决一个矛盾的问题：既能让水降低表面张力而发泡，同时又能增加水的表面张力而成胶。

经过大量的论证与实验，我们采用了纳米级的“微胶囊”技术来解决这个“违

背客观规律”的技术难题。我们首先筛选出能使小分子水成胶的物质——水魔粒，然后将其处理成超细颗粒，再应用微胶囊技术给这种超细颗粒镀膜，在其表面形成“微胶囊”，最后再根据微胶囊的特性及使用要求将水魔粒制成液体（普瑞特）待用。

应用过程中，先将水魔粒液体按一定比例加入水中，再引入氮气发泡，然后以泡沫为载体将氮气和水输送到采空区，利用泡沫的扩散性能在采空区裂隙内大范围扩散，堆积。由于有微胶囊的存在，可以阻断水魔粒与水的接触，使得水在发泡的环节不受成胶物质的影响，形成泡沫后，微胶囊开始逐渐消融，水魔粒开始缓慢吸收并螯合水分，此种状态下水魔粒吸收并螯合水分的过程和泡沫破裂析出水分的过程是一个逆向的平衡状态，即泡沫破裂析出的水分恰好被胶体吸收并螯合形成凝胶体。该项技术可以将泡沫化的灌浆水95%以上固化，并以凝胶的型式覆盖于煤体表面。

3.4技术特点

1、集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和三相泡沫大量水流失或者溃浆的缺点；

2、在采空区具有良好的扩散性能，灌浆水先以泡沫为载体能够在采空区裂隙内大范围、全方位的扩散。只要气体能到达的地方，水就可以扩散到位。

持久保持煤体湿润冷却，隔绝氧气，且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，彻底防治煤炭自燃；

3、持续降温性好，灌浆水注入火区后，会在火区全方位覆盖一层凝胶层，并且凝胶层中95%以上都是水，具有长久的吸热降温作用，能够有效防止火区复燃；

4、凝胶以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处，凝胶都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏风通道的性能；

5、泡沫中的氮气缓慢释放，避免单独注氮时氮气容易流失的缺点，持久保持火区惰化。