三相泡沫防灭火技术在新集矿区的应用

三相泡沫防灭火技术在新集矿区的应用

邢俊杰，吴

彬

（国投新集公司一通三防部，安徽淮南232000）

摘

要

该文介绍了三相泡沫防灭火的原理、制作过程及工艺。通过在新集一矿和新集二矿的应用，表明靠大流量的三相泡沫不断渗透、堆积和扩散，能将整个发火隐患区完全覆盖，可防治发火隐患区内任何位置的火源，取得了显著的安全效益、社会效益与经济效益。关键词

自然发火

防治

综合措施三相泡沫中图分类号TD75+

2．2

文献标识码

B

Three phase foam fire extinguishing technology Application in Xinji Mining Area

Xing Jun －jie ，Wu Bin

（National investment Xinji company ，Huainan 232000，China ）

Abstract

Introduced the three －phase foam fire extinguishing principle ，production process and technology ，through in Xinji Coal Mine application ，in-dicated by a big flow of three －phase foam constant permeability ，accumulation and diffusion ，the entire combustion potential area completely covered ，can prevent fire hazard area of any position of fire ，obtained remarkable the safety benefit ，social benefit and economic benefit．Key words

spontaneous combustion ；prevention ；comprehensive measures ；three －phase foam

*收稿日期：2012－09－13

作者简介：邢俊杰（1966－），男，现为国投新集公司一通三防部副部长，从事一通三防技术与管理工作。

1三相泡沫防灭火技术原理1．1

三相泡沫发泡剂的研制

依据三相泡沫的形成及稳定机理，通过多种发泡

剂的复配，发挥各种发泡剂的协同作用，并针对三相介质的特性及防灭火要求，加入相关添加剂，经过反复试验，最后成功研制出具有低界面张力、良好的发泡、稳泡及阻燃性能的三相泡沫发泡剂，该发泡剂能使固体介质完全悬浮，形成均匀稳定的三相泡沫。研制的发泡剂具有如下特征：①具有改变粉煤灰或黄泥颗粒表面物理化学性质的特性，使亲水的固体

表面疏水的能力；②具有克服液相水中Ca 2+

离子等多价阳离子以及其它众多杂质影响的能力；③具有悬浮

结构复杂、沉淀速度快、比重较大的不规则颗粒的能力。1．2

三相泡沫发泡器

发泡器构造如图1所示，当浆液进入发泡器后，在

发泡器与集流器之间的旋转斜面上，高速射流泥浆已

成为湍流涡流，文丘里管外的气体可通过扩散管上的孔洞被引射吸至管路内，从而实现气－液－固三相的充分混合；利用高速泡沫泥浆自身的能量冲击叶轮旋转，泡沫流体间、流体与叶轮间强烈撞击，使泡沫进一

步分散、

细化，产生二次发泡，使发泡率高，泡沫均匀细腻致密且有利于增强三相泡沫的稳定性。三相泡沫发

泡器结构简单，不需要任何动力装置，仅依靠浆体自身的能量能适应不同固体颗粒粒径的浆液

。

1．3

三相泡沫制备工艺

首先在制浆站中，制成20%左右的泥浆，经过滤网输送到注浆管路中，同时在地面经过发泡剂定量添加泵将发泡剂加入到注浆管路中，浆液与发泡剂在管道流动中进行混合均匀后进入井下注浆管路，经过装在管路中的发泡器（在发泡器中接入氮气），氮气与含有发泡剂的黄泥浆体相互作用产生出三相泡沫，形成的三相泡沫经预埋管到达采空区，均匀的覆盖采空区浮煤，防治煤炭自然发火。

2

三相泡沫在新集矿的应用

对新集矿区煤的自然发火机理进行了研究，制作

适合新集矿区使用的三相泡沫。三相泡沫的发泡倍数可达30倍，泡沫稳定时间达24 30h ，水灰比（质量

比）1：1 4：1，耗浆量10 30m 3

/h ，产泡量300 900m 3/h ，发泡剂使用比例0．2%。

2005年下半年以来，新集各矿区在工作面过断层、老巷，工作面收作回撤、采空区防灭火，煤巷高冒区防灭火，工作面开采期间防灭火等工作中大量使用三相泡沫防灭火技术，有效消除煤层发火隐患，促进了工作面安全生产，取得了显著的安全效益。

由于三相泡沫发泡倍数较高，单位体积的泡沫材料成本大幅下降，同时三相泡沫制作简单，成本低廉，

为0．5 1元/m 3

。矿井防火环节多，使用量大，每年为

矿区节约或创造经济效益达3000万元。3

结论

（1）泥浆通过注入氮气发泡后形成三相泡沫，体积量大幅度增大，

在采空区中可向高处堆积，对低、高处的浮煤都能覆盖，能够避免“拉沟”现象；注入在采空区的氮气被封装在泡沫之中，

能较长时间滞留在采空区中，充分发挥氮气的窒息防灭火功能。

（2）三相泡沫技术的应用，实现了快速灭火并极大地降低了矿井灾害损失，利用矿区电厂粉煤灰作为三相泡沫原料，消除污染、改善了矿区及周边环境，取得了显著的社会效益与经济效益。参考文献：

［1］张国枢，谭永祯，陈开岩等．通风安全学［M ］．徐州：中国矿业大学出版社，

1999［2］王省身，张国枢．矿井火灾防治［M ］．徐州：中国矿业大学出版社，

1990［3］吴中立．矿井通风与安全［M ］．徐州：中国矿业大学出版社，1989［4］鲍庆国，文虎等．煤自燃理论及防治技术［M ］．北京：煤炭工业出版社，

2002［5］王雪峰．煤氧化自燃过程的红外光谱研究［D ］．阜新：辽宁工程技术大学安全及技术工程，

2004［6］严民杰．纳林庙煤矿采空区自然发火的综合防治技术研究［J ］．中国矿业，

2010，19（8）3上1101工作面水患分析与治理

郜普涛，谢瑞斌，武

斌

（山东能源枣庄矿业集团高庄煤业有限公司，山东济宁277605）

摘

要3上1101工作面水文地质条件较为复杂，根据生产实际，突破3上煤工作面顶板水防治传统观念，

综合考虑侏罗系砾岩含水层通过局部向斜轴向裂隙对工作面间接充水这一因素，强化水患分析和涌水量预计，加强防治水措施，保证了防治水安全。关键词

顶板水

侏罗系

涌水量

中图分类号TD745

文献标识码

B

*收稿日期：2012－03－05

作者简介：郜普涛（1980－），男，助理工程师，学士学位，主要从事水文地质和矿井水害防治。

1工作面概况

3上1101工作面为高庄煤业公司西十一采区第一

个工作面，回采煤层为第三层煤上分层。工作面走向长1178m ，倾斜长223m ，工作面标高－330 －456m 。南面为3上509工作面，

已回采完毕，北面未开采区域，东部紧靠邵集断层，西部为－430m 内外环及西十一四条下山。

2地质条件

该工作面总体为一单斜构造，煤层厚度基本稳定，最薄4．4m 、最厚6．4m 、平均5．1m 。煤层倾角变化较大，最小4ʎ，最大27ʎ，平均16ʎ。地质构造较发育，共

揭露断层26条，落差大于2．0m 的断层8条，其中落差最大13．5m 。其余均在2．0m 以下。面内无封闭不良钻孔。地质条件见表1。

表1

工作面煤层顶底板情况

顶底板名称

岩石名称厚度（m ）岩性特征

老顶

粗、中砂岩

77．0

灰色 灰白色，中厚层状，

断续斜交层理，成分以石英

为主，

黑色矿物，钙质胶结。直接顶

粉砂岩10．4

深灰色，薄层状，夹有灰色细砂岩条带，水平层理。

直接底

粉砂质泥岩1．8 6．85．0深灰色，含砂不均匀，含黄铁矿晶粒，性脆，裂隙发育。老底

粉砂岩

9．6

灰黑色，具水平层理，多含镜煤条带。

3水文地质条件分析

3上1101工作面回采可构成充水的含水层主要有

侏罗系砾岩含水层和3煤顶板砂岩含水层。