Research Progress of Polymer Fire Extinguishing Gel and Its Application in Forest Fire Prevention

The paper summarizes the structure and water-absorbing mechanism,classification,and preparation method of polymer fire extinguishing gel,and prospects for its application in aerial firefighting,forest ground fire extinguishing,opening of firebreaks,and mitigating human casualties in forest fire extinguishing.

A^(l3+)交联的聚丙烯酸钠凝胶防灭火特性

为解决传统矿用防灭火凝胶保水性能差、受热易分解等问题,基于高分子材料聚丙烯酸钠易与高价态金属离子发生分子交联从而凝胶化的特性,研制出一种耐高温、高保水的新型Al^(3+)聚合物防灭火凝胶。从热稳定性、阻化效果及官能团3个方面分析Al^(3+)聚合物凝胶的阻化机理,首先利用恒温干燥箱和热重试验测试凝胶在不同温度条件下失水率、质量及特征温度点变化情况;其次利用程序升温气相色谱法对升温过程中的气相产物进行检测,根据检测结果进行气体阻化率计算和活化能氧化动力学分析;最后利用红外光谱仪研究聚合物凝胶对煤分子中官能团的影响。结果表明:Al^(3+)与聚丙烯酸钠交联形成的三维网络结构使凝胶具有良好的热稳定性,在150℃恒温条件下加热12 h,最大失水率为42.9%,凝胶阻化煤样其特征温度点均出现不同程度的延后;凝胶阻化后的煤样CO气体的生成量大幅度减少,最大CO阻化率为76.76%;凝胶能通过提高煤氧反应所需的活化能以及降低参与煤氧反应官能团的含量来降低煤的自燃倾向性,活化能最大增幅为14.6%。研究结果以期为高分子材料在煤火灾害治理方面的应用及发展提供一定的参考。

残煤复采区巷道掘进凝胶堵漏防灭火技术研究

采空区中遗留煤炭自燃现象直接影响着煤矿的安全高效开采,而采用堵漏材料封闭漏风通道是解决采空区煤自燃问题的有效方法。以运河煤矿F1301复采工作面为工程背景,针对在采空区中掘进巷道时遗留松散煤体的自燃隐患问题,制定了松散煤体凝胶堵漏防灭火技术实施方案,采用COMSOL数值模拟方法研究了不同注胶时间与压力下的凝胶扩散规律,并进行了工程应用。结果表明:注胶时间和压力与凝胶扩散范围成正比,综合考虑注胶效果与成本,选取10 MPa、140~160 min为最佳的注胶压力与时间,注胶钻孔间距设置为5 m;实施凝胶堵漏防灭火方案后,巷道两侧观测钻孔监测数据显示,标志气体CO体积分数稳定于24×10^(-6)以下,凝胶堵漏防灭火效果良好,有效消除了采空区遗留煤炭自然发火隐患。

大倾角综放采场遗留顶煤运移规律及防灭火技术

为研究大倾角综放采场遗留顶煤运移规律及裂隙扩展情况,以王家山煤矿中二401工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验与数值模拟实验相结合的方法,深入分析大倾角综放采场遗留顶煤运移及裂隙发育规律。结果表明,大倾角综放采场遗留顶煤破碎和运移具有非对称性,工作面倾斜中下部应力与位移量均大于倾斜上部。遗留顶煤在采空区内沿倾斜方向呈现“顶煤—直接顶—顶煤”交替堆积形态,倾斜下部堆积量大于倾斜中上部。围岩裂隙发育范围广,随工作面推进最终可扩展至3号煤层。针对遗煤特征综合提出此类采场的“两阶段”防灭火技术措施,达到良好的防灭火效果,确保工作面安全高效生产。

固体废弃物制备矿用防灭火复合凝胶研究进展

我国工业固体废弃物排放量大,容易对生态环境造成破坏并威胁人类健康,工业固体废弃物的资源化再利用已引起社会的广泛关注。根据固体废弃物的潜在防灭火特性,其可以作为原材料用于制备矿用防灭火复合凝胶,在实现废弃资源循环再利用的同时还能达到防治煤矿自燃火灾的目的。为了进一步推动工业固体废弃物在矿用防灭火复合凝胶材料中的资源化利用,完善和发展其在煤矿火灾防治中的应用,总结了矿用防灭火复合凝胶的防灭火机理,归纳了固体废弃物的防灭火特性,讨论了固体废弃物制备矿用防灭火复合凝胶的成胶机理和影响因素,阐述了矿用防灭火复合凝胶的注胶工艺及应用现状。基于当前的研究,发现固体废弃物复合凝胶的成胶机理不明确、固体废弃物胶凝活性未有效激发、固体废弃物复合凝胶的运输过程存在沉淀管堵以及固体废弃物应用时的安全性等问题,针对性提出了解决方向,如微尺度模拟、复合激活、新型激活材料、智能化注胶及离子固化等。并在以上解决方向基础上展望了今后固体废弃物制备矿用防灭火复合凝胶的研究重点,未来将围绕固体废弃物在制备防灭火复合凝胶的高效利用、固体废弃物复合凝胶的长效防灭火、智能凝胶防灭火监控一体化系统等展开研究。这些研究方向有助于工业固体废弃物在矿用防灭火复合凝胶材料方面的高附加值利用,并规模化用于煤矿自燃火灾的防治,保障国家财产及工人生命安全。

复采工作面煤自燃危险区域划分及综合治理技术研究

针对运河煤矿F1301复采工作面煤自然发火事故,基于F1301工作面开采的实际情况,对工作面自然发火隐患进行分析,根据进回风巷钻孔的气样数据将工作面巷道两侧采空区煤自燃的危险程度分为高风险、一般风险和低风险三个级别,对此提出防灭火监测监控系统及综合治理技术,并在实际工程中得到应用,应用结果表明,各观测钻孔内CO浓度整体呈现波动下降趋势,最终稳定在0.024‰以下,有效抑制了采空区内遗煤的氧化进程,消除了F1301工作面开采过程中邻近1301、1302采空区的煤自燃隐患,有利于保障F1301工作面后续的顺利回采。

综放工作面回撤期间防灭火技术研究

煤矿开采是一项复杂且对技术要求较高的工作,实际开展期间受各项因素影响,容易发生事故,不仅会影响煤矿开采,甚至会造成人员伤亡,危害巨大,因此,在煤矿开采期间必须做好相关内容的探讨,做好分析工作。在概述回撤期间做好灭火的意义基础上,依据工程实例对综放工作面回撤期间防灭火技术进行了深入探讨,希望文中内容对相关工作人员能够有所帮助。

工作面通风系统优化及防灭火技术研究

为了避免工作面出现火灾危害,要依据工作面实际情况,优化通风系统,做好防灭火技术探究,保证煤矿开采作业顺利进行,确保工作面安全生产,避免发生安全事故,以免造成巨大经济损失,以及人员伤亡。

电容式矿井防灭火固液两相浆液参数测量研究

井下火灾作为煤矿开采中的重大事故,不仅对煤炭开采产生严重影响,更威胁着井下作业人员的生命安全。针对灌浆防灭火技术中浆液中固相沉积或堵塞问题,采用电容传感器对浆液速度参数进行精准测量。通过仿真研究,结合对影响因素和电容传感器灵敏度的分析,设计了适用于煤矿环境的电容传感器结构及几何尺寸,选择电极宽度为35 mm、电极间距为70 mm;同时,设计了电容传感器变送器,并结合上位机LabVIEW实时显示界面,进行了浆液两相流速度参数的实验验证。实验结果表明,设计的电容传感器能够准确地测量浆液的速度参数,为灌浆防灭火技术提供了实时可靠的反馈信号。这一创新技术的成功应用,将有力地保障灌浆防灭火技术在井下的安全有效实施。

基于Forcite模拟防灭火凝胶对煤的黏附性影响

针对黏附型防灭火凝胶(PAA/SA/TA)与煤体的黏附性能不明确的问题,该文通过分子模拟(MS)软件,对PAA/SA/TA与煤进行分子动力学模拟(MD),揭示了PAA/SA/TA与煤的黏附机理,通过计算PAA/SA/TA与煤界面的黏附功-176.21 kcal/(mol·Å^(2)),说明PAA/SA/TA与煤表面存在黏附性;根据动态模拟的结果发现,PAA/SA/TA与煤体表面的黏附特性是自发进行的;使用Nose恒温器在NVT(常数原子数、体积和温度)环境下进行MD模拟,分析了PAA/SA/TA在煤体表面的分布情况。以上分析有助于开发新型黏附型防灭火材料,解决煤矿火灾防治的问题。

大倾角放顶煤回采工作面防灭火技术研究

本研究针对大倾角放顶煤回采工作面的特殊性,探讨了一系列防灭火技术。首先研究分析了大倾角工作面在放顶煤回采过程中易发火灾的原因,包括气体积聚、通风不畅等因素,并详细阐述了这些因素如何增加火灾风险。接着,本文提出了一套综合的防火技术措施,包括优化通风系统设计、实施严格的作业规程及采用先进的监测和预警系统。这些措施的有效性在模拟环境和部分实际矿井中得到验证。最后,研究展望了这些技术在未来大倾角放顶煤回采工作面的应用前景,并对实施过程中可能遇到的挑战进行了初步分析。研究结果表明,通过这些综合防灭火措施的实施,可以显著提高大倾角放顶煤回采工作面的安全性。

综采工作面切眼临空防灭火技术应用

为解决刀把面切眼贯通后二次扩刷至工作面安装完成试运行期间,采空区边缘松散煤体易氧化发生自燃的问题,制定了灌注凝胶与喷浆封闭的综合防灭火措施,通过压注凝胶在采空区周围构筑了隔离胶带,对巷道进行喷浆封闭减少了采空区漏风,持续对采空区气体进行采样化验和监测监控,未发现标志气体及采空区温度超标的情况,为工作面安装提供了安全保障。

自燃煤层超长工作面采空区三带监测及防灭火技术

以3301工作面为研究背景,针对3301工作面大采高、地温高、湿度高以及遗煤量大导致自然发火危险性强的特征,采用现场实测法对3301工作面采空区三带进行监测,并制定防灭火技术方案。经过现场实测确定进风巷一侧散热带、氧化带、窒息带范围分别0~33 m、33~81 m、81 m以外,回风巷一侧散热带、氧化带、窒息带范围分别0~21 m、21~72 m、72 m以外;提出使用“全区封堵、多源惰化”的综合灭火技术、多功能一体化防灭火系统进行防灭火。现场应用后,矿井采空区防灭火能力得以有效提升,避免采空区遗煤自燃,并给煤炭高效回采创造良好条件。

矿井防灭火中的液态二氧化碳应用探讨

矿井火灾是矿山安全生产中的严重隐患,一旦发生将给矿山生产和人员安全带来严重影响。在矿井火灾防治中,灭火技术起着至关重要的作用,液态二氧化碳作为一种常用的灭火剂,因其快速、有效、无残留的特点,被广泛应用于矿井火灾的防治工作中。然而,液态二氧化碳防灭火技术的应用涉及到诸多方面,包括其特性、机理、应用工艺等,对其进行深入探讨和研究,对于提高矿山防灭火水平,确保矿工的生命安全和矿山设施的完整性具有重要意义。文中系统分析液态二氧化碳在矿井防灭火中的应用技术及实践效果,探讨其在提高矿山安全生产水平方面的作用和意义。

红树梁煤矿浅埋煤层防灭火技术探索与应用

矿井火灾是煤炭开采过程中的主要灾害之一,会对煤矿的安全生产构成严重威胁。为保障红树梁煤矿开采工作的顺利进行,基于矿区自身的煤层性质及赋存条件,对浅埋深煤层自然发火的防治技术展开探索。在分析注氮、喷洒阻化剂、采后灌浆、均压等防灭火措施的基础上,配合日常火情预测预报系统以及合理的采煤工艺和通风系统,提出了适合该矿区的经济高效的综合防灭火技术。实践表明,该技术可以有效确保工作面安全顺利回采,提升矿井的安全生产水平,具有一定的应用价值。

新时代全面推进森林草原防灭火一体化思考

新时代全面推进森林草原防灭火一体化,是应对气候变化、保护生态环境、维护人民生命财产安全的迫切需求。随着气候变化、人口增长和经济发展,火灾风险不断上升,强化防火工作、实现防灭火一体化已经成为当今社会发展的必然要求。对新时代推进森林草原防灭火一体化的重要性进行阐述,分析新时期森林草原防灭火工作面临挑战,并对新形势下森林草原防灭火的一体化建设有效策略进行了深入探讨。

均压技术在矿井防灭火中的应用

为了避免毒害气体在煤矿工作面的大面积扩散,防止矿井发生火灾隐患,文章采用均压防灭火技术对单侯矿采区及回采工作面采空区进行了风压调控及防灭火管理。通过均压技术在采区之间风压调节、回采工作面回采结束的封闭及火区控制中的实践应用可知,均压防灭火技术的应用能够有效保障矿工的生命安全,推动煤矿的安全稳定可持续发展。

CMC/ZrCit/GDL防灭火凝胶泡沫的制备及特性研究

为防治煤自燃,采用羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸锆(ZrCit)、葡萄糖酸−δ−内酯(GDL)和复配发泡剂按一定比例配制出一种新型煤自燃凝胶泡沫防灭火材料。对制备出的凝胶泡沫分别进行了热稳定性、渗透性、黏结性的基础性能测试,通过热重试验研究了经凝胶泡沫处理后的煤样对比原煤样在升温过程中质量及热量的影响,通过程序升温试验中煤自燃指标性气体CO浓度的变化,对凝胶泡沫的阻化性能进行考察,综合试验结果分析了凝胶泡沫的阻燃机理。试验结果表明:以高价态Zr4+为金属交联剂的凝胶泡沫结构稳定,可明显增强凝胶泡沫的热稳定性和保水性,使热重分析中煤升温氧化热失重量明显降低,最大放热功率降低了19.9%,同时使程序升温试验中煤氧复合的耗氧速率、CO的产生率降低,说明该新型凝胶泡沫能够从物理和化学反应途径有效抑制煤自燃。

矿用双网络凝胶防灭火特性研究

针对单网络凝胶防灭火材料存在交联强度低、机械性能差、结构容易被破坏等问题,引入2种相互作用来构筑双重物理交联网络结构,制备了全物理交联Al^(3+)-CMC/MMT-PAM双网络防灭火凝胶;通过对不同配比下凝胶的成胶时间测试,选出适合煤自燃火灾防治的凝胶配比,胶凝时间需控制在4~7 min;采用程序升温氧化实验、热分析(TG-DSC)、堵漏风性能测试、扫描电镜等对凝胶的阻化性能进行研究。结果表明:经凝胶处理的煤样失重率整体降低,总放热值明显下降,活化能提高,加大了煤自燃难度;经凝胶处理后,CO、CO_(2)释放量减少,阻化率与温度变化总体上呈负相关,交叉点温度均有所提高;胶凝过程可控,可在5 min内较好的充填碎煤空隙。

煤矿综采工作面均压通风防灭火技术分析

采空区内有毒气体的防治工作和遗煤自燃的防范与治理,是煤矿综采工作面的管理要点,在均压通风防灭火技术的支持下,应加强对综采工作面的火灾因素的分析,提高防灭火技术水平。本文对综采工作面概况展开了讨论,结合综采工作面火灾的发生因素,提出了煤矿综采工作面均压通风防灭火技术应用策略。