阳煤集团三矿经山西省煤炭地质研究所晋煤检【2011】0604-MR-c10026鉴定为该矿15#煤层自燃倾向性等级为I级,属于容易自燃煤层。因地质条件较恶劣,矿井防灭火一直制约着安全生产。
针对该问题,经过矿方相关技术人员研究决定,先对竖井K8301末采综放工作面及拆除设备期间,通过华运达公司提供的碳晶系列防火剂储存注入装置,将配比后碳晶系列防火剂注入到煤层后,碳晶系列防火剂降低煤层温度,有效防止煤层遗煤自燃的发生。采用碳晶系列防火剂进行预防性防灭火试验,经过多次温度采样分析,效果显著。
目前,三矿已对各采区大量使用碳晶系列防火剂,成为有效防灭火措施之一,有效防止煤层遗煤自燃的发生。在我矿多个综放工作面进行的现场实验表明,注入碳晶系列防火剂技术防灭火效果明显,技术简单易操作,成本低廉。
碳晶系列防火剂应用于自燃发火煤层的机理
根据华运达公司王经理说:碳晶通过与DDHS系列释放控制装置(自动、线控、遥控)配套使用,释放的速度能快、能慢、可调节。RHYD800型K系列能满足集中释放、马上降温、立刻起效的快速需求;RHYD1000型M系列能满足缓慢释放、持续降温、长期有效的放置要求。因此碳晶是现今最好的防火剂之一。

图为DDHS系列释放控制装置
碳晶系列防火剂,型号:RHYD-800,是由多种分子材料,无机阻燃材料经过科学加工而成的块状产品,具有无毒、无味、无污染、吸热、降温、冷凝的特点,能有效的用于矿井防灭火,确保煤炭安全生产。在标准大气压下,与冷媒配比注入煤层,按照5:1的比例,将碳晶系列防火剂注入煤层,可以降低周边环境温度为4-5℃。也可利用冷媒的热容量大的有点,带走大量热能,降低煤层温度和稀释氧气和可燃气体浓度。
碳晶系列防火剂的密度约为1800~2100kg/m3(视不同的加工方式决定)。在常温下,碳晶系列防火剂通过吸收周边环境热量,实现降低温度的要求,是一种优秀的冷却剂。碳晶系列防火剂吸热过程中,其吸取的热量为816KJ/kg。碳晶系列防火剂能够吸收更多的热量,而能更快的降低周围环境的温度。
RHYD-800碳晶系列防火剂可根据现场情况,按不同的环境温度进行注入,操作方便,能够适应快速防灭火工作的要求。在工艺上,只需要将碳晶系列防火剂注入煤层,即可起到煤层降温要求。
将其应用于煤矿井下自燃发火的煤层,降低煤层遗煤的发火周期,防止遗煤自燃。其主要作用机理为:将碳晶系列防火剂配比后注入煤层,碳晶系列防火剂由于自身的吸热作用,吸收大量的热量,使周围的空气及遗煤的温度急速下降,在煤层中形成以注入碳晶系列防火剂为中心的低温区。由于热交换的作用,低温区不断的吸收周围环境的热量,使低温的区域不断扩大。低温的气体在煤层中渗流扩散,与氧化的煤产生热交换,不断的将煤氧化产生的热量带走。碳晶系列防火剂的存在使煤层内的遗煤散失掉的热量大于自身氧化生成的热量,破坏了遗煤蓄热升温的条件,使遗煤的温度逐渐降低,缩小了煤层氧化升温带的范围,控制遗煤自然发火的发生。
目前碳晶防火剂技术适用于煤矿井下如下情况
1、易自燃煤层综放工作面末采期间推进速度慢的情况下,
2、易自燃煤层综放工作面在拆架期间,
3、易自燃煤层综放工作面在正常生产割煤期间,推进速度日小于1米的情况下。
4、有自燃发火倾向的封闭已采区