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.

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。

膨润土基矿物材料特性与煤矿典型灾害治理(Ⅱ):工程应用实践

为了探索膨润土基系列治灾材料在不同煤矿灾害场景下的应用效果,改性研究实现全周期触变封堵新生裂隙的瓦斯钻孔液相封堵材料,高保水、强隔氧的复合纳基膨润土类防灭火材料,高潮湿环境下分散性好且不易结块的抗团聚-结壳粉体抑爆材料,导热系数低、吸附性强、回弹量小的深井巷道隔热层材料和多孔性增强的改进型吸附井下有毒害气体净化材料,并进行工程应用实践。结果表明:膨润土基改性材料具有良好的治灾效果,在煤矿灾害治理中取得较为突出的应用价值。

孔庄煤矿7436工作面CO_(2)惰化技术参数优化

为对孔庄煤矿7436工作面二氧化碳惰化技术参数进行优化,介绍了矿井二氧化碳灌注工艺,建立了二氧化碳惰化采空区指标体系,确认了7436工作面惰化参数。使用Fluent数值模拟方法建立采空区物理模型,研究了不同注气口深度、不同注气量情况下采空区惰化效果以及上隅角二氧化碳体积分数,通过对比其惰化效果,得出最佳惰化技术参数。研究结果表明:当注气量增加到一定程度后,惰化采空区的效果便会减弱,而注气口深度对氧化带宽度的影响无显著规律,因此可得出注气量为影响惰化效果的主要因素。通过对比不同工况下的采空区氧化带宽度,综合考虑安全等因素,确定7436工作面当注气口深度为30 m,注气量为750 m^(3)/h时为最佳注惰参数。

平行升压防灭火技术在采煤工作面启封及回采中的应用

徐矿集团新疆赛尔能源有限责任公司六矿A_(3)煤层埋藏较浅,A_(3)015综采工作面属易自燃厚煤层工作面,因受采动影响造成地表出现裂隙,形成采空区漏风通道,大量新鲜空气通过地表裂隙迅速涌入采空区,为遗煤提供氧气,工作面回采期间存在采空区遗煤自燃隐患,采取注氮、均压等综合防灭火措施,控制采空区遗煤自燃,达到预期效果。

基于立体热成像的电磁驱动灭火弹设计

针对现有灭火弹灭火技术仍需人工操作,且具有延迟久、准度低、仅适用于明火环境等缺点,设计出一款基于立体热成像的电磁驱动灭火弹技术。该设计可通过数据插值以及三维成像原理确定当前区域内的最佳灭火点,并通过电磁炮驱动的形式使灭火弹垂直命中最佳灭火点,实现了在时间占用与灭火功能上的双重高效性,对于目前的灭火弹智能化领域以及潜在火灾的防范具有一定应用价值。

神东矿区立体帷幕注浆精准堵漏风与高效防灭火技术

为高效治理神东矿区浅埋藏煤层开采漏风引起的煤自燃隐患,以大柳塔煤矿活鸡兔井12_上、12_下煤层工作面为研究对象,通过立体帷幕注浆的方式进行精准堵漏风与防灭火工程示范。首先利用地质剖面移动角计算注浆距离,并设计注浆平面布置,同时针对不同地质情况,设计了先导钻孔、注浆钻孔和监测钻孔;根据活鸡兔井实际情况,共施工104个钻孔,设计帷幕体长度约1020 m,高度约40 m;通过分段上行式注浆法,设计工作面切眼外侧注浆高度72 m,12_上205运输巷段注浆高度12 m,注浆宽度15 m,总注浆169569.1 m^(3)。通过立体帷幕注浆,12_下205工作面漏风较同条件下最大减少约1000 m^(3)/min,12_下207工作面漏风较同条件下最大减少近800m^(3)/min;堵漏风效果明显,有效降低12_下煤层工作面煤自燃隐患。

新形势下森林防灭火工作面临的新挑战与对策探析——以浙江省青田县为例

青田县目前共有森林消防队伍44支,配备了15辆防火专用大型车和27辆防火专用小型车,还配置有短波、超短波、微波通信设备139个,卫星通信系统设备312个,大型机动灭火装备37台,已建立了监督问责机制,布设了61套高位预警监控视频系统,形成了全社会共同参与的森林防火宣教与普及格局。但森林防灭火工作仍面临新的挑战,诸如防火环境复杂性增加,林火阻隔体系和以水灭火设施尚不完善等,藉此,提出建立健全适应气候变化的森林防火预警体系,强化林区管理与人为活动监管,降低火灾风险,优化森林植被结构,完善森林防火基础信息系统化、数字化融合等策略,以提高青田县森林防灭火能力。

硬质岩滑坡深大抗滑桩一体化旋挖成孔技术及应用

硬质岩深大抗滑桩桩孔成孔效率是滑坡灾害防治的难点问题之一。选取川西南典型复杂山区硬质岩滑坡抗滑桩成孔为研究对象,系统分析了裂隙弱发育深部硬质玄武岩地层抗滑桩传统工艺成孔存在的问题,对此设计了9种组合旋挖成孔工艺方案进行现场试桩试验,从钻进效率、技术及经济可行性等方面进行了分析论证。现场试验及分析结果表明:采用“大扭矩截齿筒钻旋挖+扩孔直径差0.4 m”分级扩孔一体化成孔技术在硬质岩地层中钻进效率较高、钻具损耗较低、成本较低,验证了硬质岩抗滑桩高效旋挖分级扩孔技术的可行性和高效性,对比现有人工成孔、冲击钻成孔、旋挖一次成孔等工艺,从安全、效率、成本等方面均得到了极大提升。该技术成功应用于白鹤滩迁建集镇后缘滑坡桩基施工,每延米综合耗时1.43 h,较改进前旋挖一次成孔效率提升3倍,成本降低了60%。该技术为复杂地质条件下水敏型、震敏型硬质岩滑坡抗滑桩快速成孔施工提供了高效、可行的技术方案。

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。

神东矿区新型无机膏体防灭火充填材料制备及性能研究

为解决神东矿区回采工作面两端巷道附近采空区遗煤多、易自燃、难封堵的难题,提出一种新型无机膏体防灭火充填材料,高效快速充填回采工作面上下隅角。采用神东矿区附近易获取的粉煤灰、炉渣和P·O·42.5硅酸盐水泥作为膏体主要原料,通过室内实验对材料的物理性质和化学成分进行研究,并通过膏体流动性、凝固特性、膨胀特性、充填体强度测试实验,确定出膏体最佳材料配比及外加剂参量。实验结果表明:炉渣基膏体具有良好自膨胀性,7 d自膨胀率可达5.6%,且初凝时间短,满足工程所需强度要求;膏体防灭火材料的最佳配比方案为水泥∶粉煤灰∶炉渣=1∶4∶20,质量分数为78%,J85型速凝剂的添加量为6%。工程应用表明:采用优选的膏体充填材料进行隅角充填封堵后,采空区漏风量整体下降至充填前的30%,CO体积分数从120×10^(-6)降至46.5×10^(-6),O2体积分数在深入采空区走向长度约80 m处降至10%以下,采空区内“散热带+氧化带”的走向长度由未充填前的160 m缩短为80 m。

高突矿井未开采保护层区域瓦斯治理研究

为解决高突矿井试验工作面未开采保护层区域瓦斯浓度超限难题,基于COMSOL数值模拟分析了抽采参数对煤层瓦斯预抽效果的影响规律,通过物理相似模拟明确了采动卸压瓦斯导流通道。结合工程实际采掘进度,划分“掘进期”和“回采期”,分别开展瓦斯防治工作,采用立体式瓦斯抽采技术开展“顺层+穿层”钻孔瓦斯抽采。分析了掘进期高负压顺层钻孔与穿层钻孔的预抽效果,对比回采期断层附近穿层钻孔瓦斯浓度,研究了瓦斯抽采效果与工作面推进距离的关系。研究结果表明:不同布孔条件下,钻孔外侧瓦斯有效抽采半径在5 m左右,钻孔间距设置为10 m较为合理。掘进期,通过底抽巷施工穿层钻孔抽采邻近层瓦斯,配合顺层钻孔抽采使煤层瓦斯含量由24.37 m^(3)/t降至6.76 m^(3)/t,煤层瓦斯压力由1.62 MPa降至0.47 MPa;回采期,进风巷施工低负压高抽钻孔抽采上层采空区瓦斯,最大瓦斯浓度仅为8.7%。未开采保护层区域瓦斯抽采结合卸压瓦斯抽采技术成功消除了M18煤层的煤与瓦斯突出危险性。

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。

矿用有机增韧泡沫的制备及性能研究

为增强矿用高分子泡沫材料的韧性,添加有机材料聚乙二醇(PEG)对泡沫进行增韧效果改性。采用扫描电镜、热重实验、氧指数测试、锥形量热测试、抗压强度测试,发泡与固化时间测定研究了添加不同分子量PEG改性的作用效果。结果表明:不同分子量PEG能有效增加酚醛树脂泡沫的抗压强度,减小其粉化率,PEG分子量为1 000时,添加量为6%增韧效果最好,抗压强度达到0.155 MPa,粉化率降低到1.3%;添加一定量的PEG能有效增加酚醛树脂发泡倍数,但同时会增加其泡沫的收缩率与固化时间;PEG改性酚醛树脂泡沫孔径结构更加均匀,泡沫的孔径也更加均匀,这主要是由于未与酚醛树脂反应的PEG起到了表面活性剂的作用,能更好地使固化剂等与树脂混合;对于不同PEG分子量酚醛树脂泡沫的热稳定性,分子量越大,添加量越多的酚醛树脂泡沫其热稳定越差。

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。

入境火扑救工作经验总结——以第五师“9·8”中哈边境森林草原火灾为例

入境火由于其特殊的性质,给森林火灾的防控带来一定的困难,做好入境火的监控管理及扑救总结,将对我国的资源保护起到至关重要的作用。通过对中哈边境第五师双河市84团界内夏尔希里自然保护区边境线交界处和84团北山草场边境线内入境森林草原火灾有效防控措施和扑灭过程的经验总结,为今后我国边境地区入境火的防治提供对策和建议。

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。

不同温度下注气压力及渗透压力对松散煤体渗透率的影响

为了探究采空区遗煤自燃过程中温度对松散煤体渗透率的影响机理,综合考虑温度引起的煤体吸附变形、热膨胀变形、热裂变形以及滑脱效应等因素对煤体渗透率的影响,建立了不同温度下煤体渗透率数学模型,通过控制变量法控制渗透率数学模型单一影响因素参数来研究温度变化对松散煤体渗透率的影响机理。基于物理相似原理,设计搭建了松散煤体渗流实验平台,选取山西成庄矿无烟煤为实验对象,以空气为渗流气体模拟井下环境,开展了不同温度(40~100℃)、不同注气压力(0.3~0.5 MPa)、不同渗透压力(0.04~0.08 kPa)条件下松散煤体中气体运移实验,通过实验与模型结果相互验证来探究温度变化对松散煤体渗透率的影响机理。结果表明:松散煤体渗透率随气体压力梯度增加呈指数型递增;同一压力梯度条件下,渗透率随温度升高逐渐减小,40~60℃时温度对渗透率影响较小,渗透率变化不明显,60℃之后渗透率开始明显降低,90、100℃时渗透率降低更为显著;受滑脱效应影响,注气压力的升高抑制煤体渗透率;不同渗透压下(0.04~0.08 kPa),松散煤体渗透率模型值与渗流实验值吻合度高,随着温度的升高吸附形变对松散煤体渗透率有抑制作用,热裂形变和滑脱效应对松散煤体渗透率有促进作用,热膨胀变形对松散煤体渗透率影响微弱,温度通过吸附形变、热裂形变及滑脱效应综合作用影响松散煤体渗透率。

复采掘进工作面综合防灭火技术及实践

为确保复采掘进工作面的安全生产,针对复采工作面煤层易自燃的问题,在对运河煤矿F1301复采工作面现场条件以及遗煤自然发火风险分析的基础上,提出了适用于矿井复采掘进工作面的综合防灭火技术。采用风流场调控、均压堵漏、惰化处理、监测探测等有效手段,定性分析了复采条件下的防灭火机理,规范了防灭火技术工艺,量化了防灭火技术参数。通过实施综合防灭火技术,有效控制了掘进期间采空区煤层自然发火风险,使得F1301复采掘进工作得以顺利进行,同时也为工作面的回采创造了良好的防火条件,实践经验可为类似条件下工作面开采提供工程经验支撑。

预防低变质程度煤体自然发火实验研究与应用

为明确低变质程度煤体的预警指标,以便采取有针对性的防灭火措施。采用程序升温的实验方法,改变通入气体的氧气浓度进行实验,以CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)指标气体浓度为指标,构建低变质程度煤体煤自燃过程分级预警体系。研究发现,在30℃,氧气浓度5%、10%、21%条件下均监测到了CO,C_(2)H_(4)在5%氧气浓度下130℃开始出现,C_(2)H_(4)在10%和21%氧气浓度下110℃开始出现,除C_(2)H_(6)外,烷烃气体均随氧气浓度升高,临界温度降低。基于此,以沼和泉煤矿一号井5-3号煤层为背景,提出有针对性的低变质程度煤体煤自燃综合防治技术体系,该研究对于低变质程度煤体的矿井防灭火工作具有重要的实际意义。