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.

Theory and technology of preventing water from flooding roadways

According to the principle of effective stress action of rock and soil, we established a mechanical model of water flooding into roadways,analyzed the constitutive relation of hydrodynamic pressure and contact pressure of rock and soil and discovered that the process of pre-grouting of a roadway curtain is a dynamically balancing process in which effective stress keeps gradually in- creasing and pore water pressure gradually declines. In such a grouting process, the initial water plugging effect is realized when the effective stress and total stress reaches equilibrium. A rigid-flexible packing layer is designed behind the brickwork to increase the effective stress and reduce pore water pressure in order to have a permanent water proof performance. This provides a theoretical basis for roadway driving and permanent water prevention. The monitoring and application results show that the initial and perma- nent waterproof theory has provided an effective method for roadway driving and making it waterproof.

贵州裸露型岩溶地下河系统污染防治技术——以遵义坪桥地下河系统污染防治工程为例

裸露型岩溶区岩溶强发育、水文地质条件复杂,受污染的地下河系统通道隐蔽性强、污染防治难度大。本文以坪桥地下河系统污染防治工程为例,在近污染源的主径流通道实施“地下水防渗帷幕+污水抽排”工程措施实现近源截排。施工面临岩溶破碎地层易掉块卡埋钻、钻效低及岩溶强发育段浆液扩散距离远等难题。通过配备适宜的钻进工艺,采取纯压式灌浆、水泥砂浆灌填溶洞、低压限量及速凝浆液灌注等灌浆控制措施,保证了工程进度质量,实现了源头治理污染地下水的目的。“近源截排”对类似水文地质条件下地下水污染防治提供可借鉴的地学治理模式。

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。

底板出水水源判识及快速治理检验技术研究与应用

为了快速治理工作面底板出水,首先通过水化学分析方法判识了主要出水水源为底板砂岩水,底板采动裂隙沟通隐伏断层形成了导水通道。提出了基于地面定向钻的分区域分阶段注浆治理思路,将治理区域划分为回采出水区和物探异常区,针对回采出水区提出分阶段对底板垂向导水通道进行封堵。在停采线前方30 m进行第1阶段注浆,在停采线后方30 m进行第2阶段注浆。在注浆过程中通过分析出水点水质变化以及PQT曲线,对治理效果进行了预评价;治理结束后根据出水量衰减和井下钻探情况验证了治理效果。表明了基于地面定向钻进的分区域分阶段注浆治理技术可以快速有效地封堵底板出水,研究结果为华北型煤田底板砂岩出水治理提供了宝贵经验。

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。

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。

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。

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。

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。

定向注浆防治水技术研究及应用分析

针对山西某矿6号煤层因受垂向隐伏构造影响,存在严重开采突水风险的问题,为有效解决上述问题,研究了定向注浆防治水技术在该煤层的应用,通过让MWD无线随钻测井系统与随钻测斜仪进行合理配合,来确定钻孔轨迹,根据钻孔位置并结合钻孔岩性情况,来选用合适的钻井液,并设计出了具体的注浆流程与注浆评价标准,最终创建出一套多分支定向钻探注浆防治水工艺,经进行水平分支钻孔间距评价,并长期观测与动态分析地下水位情况,得出通过应用该定向注浆防治水技术进行防治水,可取得较好的防治水效果,消除水害隐患,更好地保障矿井安全生产。

基于综合物探的承压开采回采工作面底板注浆治理效果分析

为了验证承压开采回采工作面底板注浆治理效果,本文以霍州煤电汾源煤业5-104工作面底板注浆工程为例,注浆前采用多种(多次)物探技术手段,对承压开采回采作面内部及底板构造赋存、含水层富水性等情况进行综合探查;工作面需要开展多次注浆,每次注浆后采用物探手段进行验证,指导下一次注浆,为注浆治理工作提供“靶区”;将注浆前后综合物探数据进行对比分析,检验注浆治理效果,保障回采工作面安全回采。

高阳煤矿矸石山生态修复治理

高阳煤矿矸石场C区域存在坡面矸石自燃、堆体堆存不稳定、堆场环境污染等问题。结合现场情况提出以注浆为主、覆土为辅的防灭火技术,提出采用坡体整形、矸石场截排水、矸石场覆土措施,解决堆体不稳、雨水对坡面的冲刷等问题,并为后续植被种植等创造良好条件。现场应用后,矸石场C区域自燃、环境污染严重等问题得以较好解决,采取的生态恢复治理措施应用效果显著。

动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料性能试验研究

针对煤矿岩体裂隙与管道动水条件下凝结时间长、留存率低、堵水效果差的问题,通过室内试验,研究一种动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料及其在动水条件下的材料性能,确定了一种单液浆动水注浆材料,测试了动水注浆材料的凝结时间、流动度、强度和抗冲刷性能,并分析了动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料成本。研究结果表明:动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料主要由硫铝酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、石灰石粉、钢渣粉、可分散性乳胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、钠基膨润土、醚类聚羧酸高性能减水剂、白木质素纤维和柠檬酸组成;环境温度为20℃时,初凝时间为40~75 min,通过调节柠檬酸的掺量或增大搅拌时间可延长注浆材料的初凝时间;注浆材料流动度保持在20±3 cm的时间段为10~40 min,失去流动度的时间为15~50 min;水流流速为1.2 m/s时,动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆材料抗冲刷留存率在85%以上,流速为0.6 m/s时,抗冲刷留存率在90%以上,流速为0.2 m/s时,抗冲刷留存率在95%以上;水胶比0.5∶1的注浆材料1d强度达到7.1 MPa;动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆材料具有良好的抗动水冲刷性能和低廉的价格,并可根据不同工况调整初凝时间和失去流动度时间,满足煤矿岩体裂隙与管道长距离单液浆注浆堵水需求。

岩土工程渗透破坏与注浆防治研究

地下水在裂隙岩体、砂砾石土中有压流动时,岩块或土颗粒承受地下水产生的浮力及渗流力作用,导致岩土介质的强度和应力状态发生变化。岩土介质力学性质的改变会反作用于渗流场中的水体,改变其渗流方向和渗流速度。岩土结构中存在渗流场和应力场的复杂耦合作用,强渗流场作用下土工构筑物或地基将发生渗透破坏。渗透防治常采取的技术措施是注浆,通过注浆可以显著改良土质,提升岩土介质的整体力学性能。在对流土、管涌等渗透破坏机理进行深刻剖析的基础上,对渗透、压密、劈裂注浆理论,复合与超细水泥、地聚物、高聚物、微生物菌液注浆材料进行了系统阐释,旨在为提升岩土项目建设的精细化水平和推动其高质量发展做贡献。

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。

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。