胶体防灭火技术

能成为胶体的材料众多，但并非每种材料都适用于煤层自然发火的防治。根据煤矿火灾特点，矿井灭火用胶体材料必须具有以下特点：

(1)无毒无害，对井下设备无腐蚀，对环境无污染；

(2)渗透性好，能进入松散煤体内部；

(3)具有良好的耐高温性，在高温下不会迅速汽化，且吸热降温性能好；

(4)有一定的堵漏性和阻化性，阻止煤再次氧化而复燃；

(5)成本低廉，成胶工艺简单，便于现场应用。根据上述要求，在众多胶体材料中选择适合煤层防灭火的胶体材料。

无机凝胶许多化合物可在水溶液中通过化学反应形成凝胶。无机凝胶是白色粉末；无味、无毒、无刺激性；不溶于水、油和乙醇。浸水溶胀，在较低固含量下能形成高透明度、高粘度的胶体。

高吸水树脂高吸水树脂分为体型材料和线型材料。许多吸水性树脂都能形成有机凝胶，像蛋白质、明胶、表面处理增强了亲水性的淀粉、纤维素等天然高分子材料，都能够形成水凝胶。近年来人工合成的高吸水树脂也越来越多，它们也能吸附大量水分而形成凝胶。

为达到灭火效果，吸水材料必须无毒无害，对环境无污染；必须有较大的吸水倍数，少量添加材料吸水后就能形成大量凝胶。

复合胶体

复合胶体是由基料与微量复合剂及微量促凝剂形成。通过化学反应成胶的复合胶体，泥浆中的颗粒充填在网状胶体结构之间，一般仅起充填和增强作用；吸水

胶体防灭火机理在于：高水胶体通过钻孔或煤体裂隙进入高温区，其中一部分未成胶时在高温情况下水分迅速汽化，快速降低煤表面温度，残余固体形成隔离层，阻碍煤氧接触而进一步氧化自燃。而流动的部分混合液随着煤体温度的升高，在不远处及煤体孔隙里形成胶体，包裹煤体，隔绝氧气，使煤氧化、放热反应终止。随着注胶过程的不断进行，成胶范围不断扩大，火势熄灭圈增大，直至整个火源熄灭。完全干涸的胶体还可以降低原煤体的孔隙率，使得通过的空气量大大减少，从而抑制复燃。硅凝胶材料在成胶过程中会产生刺激性气体，恶化了井下工作环境。

为了防治煤炭自燃，国内外广泛采用注水、灌浆、喷洒阻化剂、注惰气等技术。近年来，又较广泛地采用了凝胶、胶体泥浆、阻化汽雾、泡沫树脂等防灭火技术。该类技术对保证矿井安全生产起了重要作用，推动了矿井防灭火科技的进步。

在20世纪50年代，灌浆技术成为我国煤矿防灭火技术的主要手段，并且一直沿用到今天。所谓的预防性灌浆技术就是指将水和灌浆材料按适当的比例混合，配制成一定浓度的浆液，经过铺设的输浆管路利用自燃压差或泥浆泵送到可能发生煤炭自燃的区域，以防止自燃火灾的发生。

灌浆技术是一项传统的、简单易行的、比较可靠采用注水来代替灌浆，增加煤体的水分，也取得了较好的效果。

阻化剂技术在美国、波兰、前苏联等国家得到了较好的应用;近些年来，阻化剂技术在我国也得到推广应用。该技术主要是让水溶液附着在易被氧化的煤体表面，惰化煤体表面的活性结构，阻止煤与氧气的接触的作用。

惰性气体技术从20世纪70年代开始在德、法、英等发达国家煤矿中大量使用；从80年代起，我国开始了氮气防灭火技术的研究与推广。

近年来，凝胶技术在我国得到较广泛应用。凝胶分为无机凝胶和高分子凝胶两大类，其防灭火机理是凝胶通过钻孔或煤体裂隙进入高温区，其中一部分未成胶时在高温下水分迅速汽化，快速降低煤表面温度，残余固体形成隔离层，阻碍煤氧接触而进一步氧化自燃;而流动的部分混合液随着煤体的温度的升高，在不远处及煤体孔隙里形成胶体，包裹煤体，隔绝氧气，使煤氧化、放热反应终止；干涸的胶体还可以降低原煤体的孔隙率，使得通过的空气量大大减少，从而抑制复燃。

为克服目前注浆、惰气、凝胶、阻化剂、三相泡沫等防灭火技术的不足，制了普瑞特的装备与材料。

普瑞特防灭火技术很好的融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火技术的优点，又避免了上述各项技术的多数缺点。

技术特点

1、集凝胶、黄泥灌浆、两相或三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和其它泡沫大量水流失或者溃浆的缺点；

2、在采空区具有良好的扩散性能，生成的凝胶以泡沫为载体能够对采空区或煤田火区的高、中、低位火源进行大范围、全方位的覆盖，持久保持煤体湿润冷却，隔绝氧气，且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，彻底防治煤炭自燃；

3、普瑞特被注入火区后，会在火区全方位覆盖一层凝胶层，并且凝胶层中95%以上都是水，具有长久的吸热降温作用，能够有效防止火区复燃；

4、凝胶以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处凝胶都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏风通道的性能；

5、泡沫中的氮气缓慢释放，避免单独注氮时氮气容易流失的缺点，持久保持火区惰化。

《矿井惰性气体防灭火技术》全面系统地介绍了矿井防灭火技术的基础知识和理论，总结了目前广泛应用的各种防灭火技术的特点。书中重点阐述了以氮气为主的惰性气体防灭火技术的原理和应用，通过矿井各类防灭火工程的成功实践论证了惰性气体防灭火技术在矿井防灭火工程的设计、工艺流程、施工过程中所具有的显著的防灭火效果和较高的推广应用价值。