阻化剂防灭火
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4.4 阻化剂防灭火技术
2016/6/15
• 阻化剂防灭火是目前国内外正积极推广应用的一种防止煤层自燃的新方法 ，它对缺水、少土地区的煤矿井下防灭火具有重大意义。阻化剂防灭火技术较 先进、工艺系统简单、投资较少，且阻化剂来源广、阻化率高、价格低廉。 • 在化学上，凡是减小化学反应速度的物质皆称为阻化剂。阻化剂也称氧化 剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些盐类物质。 • 阻化剂又称阻氧剂。它是某些无机盐类化合物，如，CaCl2、NaCl2等。将 其溶液喷洒在煤块上，具有阻止氧化、防止自燃作用，故称为阻化剂。
4.4.4 阻化剂材料和浓度选择 1.阻化剂选择
目前最常用的阻化剂，有煤矿使用的阻化剂：氯化钙（CaCl 2:H20）、氯化镁（ MgCl2:6H2O)、氯化铵（NH4Cl)、水玻璃(XNa2O.ySi02）以及工业废液等。从目前的 应用结果来看，氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化锌等氯化物对褐煤、长焰煤和气煤有 较好的阻化效果；水玻璃、氢氧化钙对高硫煤有较高阻化率。
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• 2.药液浓度 实验证明，同一阻化剂对不同的煤种阻化效果不同；种煤质使用不同的阻化剂， 阻化效果也不同；阻化剂浓度越高，阻化效果越好，但防灭火成本也越高。所以，为 提高阻化剂的灭火效果，应根据不用煤质选用不同的阻化剂及相应的浓度。
4.4.5 阻化剂防灭火工艺
阻化剂防火的管路系统有：临时性，半永久性和永久性3种形式。临时性管路系 统其储液池一般用矿车或专用的储液箱做成，管路临时铺设；半永久性管路系统其储 液池一建在采取内，常用水泥料石砌筑；永久性管路系统其储液池一般建在水平或地 面，有固定的主线管路。 主要工艺方式有：压注阻化剂溶液，汽雾阻化，喷洒阻化剂溶液。 1.压注阻化剂溶液 为防止煤柱、工作面起采线、停采线等易燃地点发火，需要打钻孔进行压注阻化 剂处理。应用阻化剂处理高温点和灭火。首先打钻测温并圈定火区范围，然后从火区 边缘开始向火源通过钻孔压注低浓度阻化剂水溶液，逐步逼近火源 进行降温处理。 （1） 压注工艺。 （2） 注液量 T=K×D×V 2016/6/15
式中：T--日注液量（t） K--吨煤用液量(t/t) D--实际煤容重(t/m) V--注液控制煤体体积(m) 2.汽雾阻化 汽雾阻化防火其实质就是在一定压力下的阻化剂水溶液通过雾化器化成为阻化剂 汽雾。汽雾发生器喷射出的微小雾粒可将漏风风流作为载体漂移到采空区漏风所到之 处，从而达到防治采空区煤自燃的目的。 （1）汽雾阻化系统。 （2）喷雾量 T=K×A×D×L×H×S/R 式中：T--日喷雾量（t） R--雾化率（%） K--吨煤用液量（t/t） D-实体煤容重（t/m）
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H--工作面采高（m） S--工作面日推进度（m） A--丢煤率（%） 3.喷洒阻化剂溶液 利用喷雾装置将阻化液直接喷洒在煤的表面。这种方法简单、灵活性强、适用于 巷道、煤柱壁面、浮煤及分层工作面采空区的喷洒。 阻化剂防火技术具有工艺简单、设备少、药源广、成本低、防火效果好的特点。 特别是对于缺土的矿区尤为适用。缺点：对采空区再生顶板的胶结作用不如泥浆好； 对金属有一定的腐蚀作用，且阻化效果受阻化剂寿命影响较大。
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A，B-分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化放出的CO浓度或SO2。 阻化率越大，说明阻化剂对煤氧化的阻止作用越大。
2.阻化剂的Βιβλιοθήκη 命阻化剂喷洒至煤体表面后，从开始生效至失效所经过的时间叫阻化剂寿命。单 位为月。单位时间内阻化率下降值叫阻化剂的衰减速度，以V表示，单位为%/月。阻 化剂的寿命可用下式表示： τ=E/V 阻化剂寿命是一个重要指标。为了达到有效的预防自然发火，阻化寿命不应小于 自然发火期。阻化寿命可以二次或多次喷洒以及保持环境具有较高的湿度等措施来延 长。
4.4.1阻化剂防灭火机理
其作用机理是：1）增加煤在低温时的化学惰性，或提高煤氧化的活能； 2）形成液膜包围煤块和煤的表面裂隙面；3）充填煤柱内部裂隙；4）增加煤体 的蓄水能力；5）水分蒸发吸热降温。实质是降低煤在低温时的氧化速度，延长 煤的自然发火期。
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4.4.2 国内外阻化剂的发展概况 1.日本 2.美国 3.苏联 4.中国 4.4.3 阻化剂的基本概念 我国目前采用阻化率和阻化寿命作为衡量阻化剂的两个重要指标 1.阻化率：我国抚顺煤科分院建议，含硫量小于2%的煤采用煤样在100°C条件下 阻化前后放出CO气体的相对变化量作为评定指标；含硫量大于2%的煤（一般称为高硫 煤）采用煤样在阻化前后放出SO2气体的相对变化量，作为评定指标。此指标称之为阻 化率。 E=100(A-B)/A 式中： E-煤的阻化率，%;
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• 阻化剂防灭火是目前国内外正积极推广应用的一种防止煤层自燃的新方法 ，它对缺水、少土地区的煤矿井下防灭火具有重大意义。阻化剂防灭火技术较 先进、工艺系统简单、投资较少，且阻化剂来源广、阻化率高、价格低廉。 • 在化学上，凡是减小化学反应速度的物质皆称为阻化剂。阻化剂也称氧化 剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些盐类物质。 • 阻化剂又称阻氧剂。它是某些无机盐类化合物，如，CaCl2、NaCl2等。将 其溶液喷洒在煤块上，具有阻止氧化、防止自燃作用，故称为阻化剂。
4.4.4 阻化剂材料和浓度选择 1.阻化剂选择
目前最常用的阻化剂，有煤矿使用的阻化剂：氯化钙（CaCl 2:H20）、氯化镁（ MgCl2:6H2O)、氯化铵（NH4Cl)、水玻璃(XNa2O.ySi02）以及工业废液等。从目前的 应用结果来看，氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化锌等氯化物对褐煤、长焰煤和气煤有 较好的阻化效果；水玻璃、氢氧化钙对高硫煤有较高阻化率。
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• 2.药液浓度 实验证明，同一阻化剂对不同的煤种阻化效果不同；种煤质使用不同的阻化剂， 阻化效果也不同；阻化剂浓度越高，阻化效果越好，但防灭火成本也越高。所以，为 提高阻化剂的灭火效果，应根据不用煤质选用不同的阻化剂及相应的浓度。
4.4.5 阻化剂防灭火工艺
阻化剂防火的管路系统有：临时性，半永久性和永久性3种形式。临时性管路系 统其储液池一般用矿车或专用的储液箱做成，管路临时铺设；半永久性管路系统其储 液池一建在采取内，常用水泥料石砌筑；永久性管路系统其储液池一般建在水平或地 面，有固定的主线管路。 主要工艺方式有：压注阻化剂溶液，汽雾阻化，喷洒阻化剂溶液。 1.压注阻化剂溶液 为防止煤柱、工作面起采线、停采线等易燃地点发火，需要打钻孔进行压注阻化 剂处理。应用阻化剂处理高温点和灭火。首先打钻测温并圈定火区范围，然后从火区 边缘开始向火源通过钻孔压注低浓度阻化剂水溶液，逐步逼近火源 进行降温处理。 （1） 压注工艺。 （2） 注液量 T=K×D×V 2016/6/15
式中：T--日注液量（t） K--吨煤用液量(t/t) D--实际煤容重(t/m) V--注液控制煤体体积(m) 2.汽雾阻化 汽雾阻化防火其实质就是在一定压力下的阻化剂水溶液通过雾化器化成为阻化剂 汽雾。汽雾发生器喷射出的微小雾粒可将漏风风流作为载体漂移到采空区漏风所到之 处，从而达到防治采空区煤自燃的目的。 （1）汽雾阻化系统。 （2）喷雾量 T=K×A×D×L×H×S/R 式中：T--日喷雾量（t） R--雾化率（%） K--吨煤用液量（t/t） D-实体煤容重（t/m）
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H--工作面采高（m） S--工作面日推进度（m） A--丢煤率（%） 3.喷洒阻化剂溶液 利用喷雾装置将阻化液直接喷洒在煤的表面。这种方法简单、灵活性强、适用于 巷道、煤柱壁面、浮煤及分层工作面采空区的喷洒。 阻化剂防火技术具有工艺简单、设备少、药源广、成本低、防火效果好的特点。 特别是对于缺土的矿区尤为适用。缺点：对采空区再生顶板的胶结作用不如泥浆好； 对金属有一定的腐蚀作用，且阻化效果受阻化剂寿命影响较大。
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A，B-分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化放出的CO浓度或SO2。 阻化率越大，说明阻化剂对煤氧化的阻止作用越大。
2.阻化剂的Βιβλιοθήκη 命阻化剂喷洒至煤体表面后，从开始生效至失效所经过的时间叫阻化剂寿命。单 位为月。单位时间内阻化率下降值叫阻化剂的衰减速度，以V表示，单位为%/月。阻 化剂的寿命可用下式表示： τ=E/V 阻化剂寿命是一个重要指标。为了达到有效的预防自然发火，阻化寿命不应小于 自然发火期。阻化寿命可以二次或多次喷洒以及保持环境具有较高的湿度等措施来延 长。
4.4.1阻化剂防灭火机理
其作用机理是：1）增加煤在低温时的化学惰性，或提高煤氧化的活能； 2）形成液膜包围煤块和煤的表面裂隙面；3）充填煤柱内部裂隙；4）增加煤体 的蓄水能力；5）水分蒸发吸热降温。实质是降低煤在低温时的氧化速度，延长 煤的自然发火期。
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4.4.2 国内外阻化剂的发展概况 1.日本 2.美国 3.苏联 4.中国 4.4.3 阻化剂的基本概念 我国目前采用阻化率和阻化寿命作为衡量阻化剂的两个重要指标 1.阻化率：我国抚顺煤科分院建议，含硫量小于2%的煤采用煤样在100°C条件下 阻化前后放出CO气体的相对变化量作为评定指标；含硫量大于2%的煤（一般称为高硫 煤）采用煤样在阻化前后放出SO2气体的相对变化量，作为评定指标。此指标称之为阻 化率。 E=100(A-B)/A 式中： E-煤的阻化率，%;