(7)在井下正常情況下(T<28℃,濕度>90%),膠體可長期保存在煤層中(現(xiàn)場實測13個月仍完好),防止煤層自然發(fā)火或火區(qū)復(fù)燃。
(8)成膠時間可以控制,便于針對不同發(fā)火情況和現(xiàn)場使用工藝對其進行適當(dāng)調(diào)節(jié)。最短成膠時間25s,慢的可控制在數(shù)10h,成膠速度根據(jù)火區(qū)條件和輸送距離及鉆孔滲透范圍進行調(diào)節(jié)。
(9)材料來源廣泛,成本低廉,工藝簡單。與灌漿系統(tǒng)相配合的大流量壓注膠體泥漿工藝可用于撲滅大面積煤層自燃火災(zāi)。
1.5.2膠體防滅火材料適用范圍
仍以粉煤灰為基料形成系列粉煤灰膠體防滅火材料為例。灌注粉煤灰漿液不需添加任何外加劑,材料成本最低,且工藝最為簡單,是煤層火災(zāi)防治首選的方法,主要適用于仰斜開采的工作面采空區(qū),或泄漏不嚴重,且注漿地點周邊環(huán)境能夠承受一定液體靜壓的地點,還可用于不會污染工作區(qū)域,且脫出的水份易于排出的地點。由于粉煤灰沉淀速度快,容易發(fā)生管路堵塞,而且其親水性差,注漿地點的灰水很容易分離,脫出的清水很快沿固定通道流走,其防滅火效能較水灰共同作用時的防滅效能大為降低,用于滅火時存在水煤汽爆炸的危險。
粉煤灰稠化膠體僅需在地面灌漿池內(nèi)灑入極少量的外加劑(JXF1930稠化懸浮劑),使用方法簡單,防滅火的材料成本增加較少。稠化懸浮劑的加入,增加了漿液的粘稠度和保水性,從而使較稀的泥漿能達到稠泥漿的防滅火效果,且延長了灌漿地點水灰共同作用下的防滅火時間,增加了漿液的流淌范圍,還解決了管路堵塞以及高濃度漿液的管路輸送問題。由于有高分子材料的束水作用,在用于滅火時,不會迅速產(chǎn)生大量的水蒸汽,不存在水煤汽爆炸的危險。適用范圍與粉煤灰漿液的灌注地點相同。
粉煤灰復(fù)合膠體外加劑(FCJ12膠凝劑)的用量也極少,防滅火的材料成本增加也很少。膠凝劑的加入是在井下灌漿地點附近,通過定量添加設(shè)備,將其按比例加入灌漿管網(wǎng)內(nèi)(混合點距漿液出口的距離最好<100m),相對于地面添加稠化懸浮劑的工藝而言,應(yīng)用的難度有所增加,但其防滅火效能大幅度提高,潰漿的危險性大為降低。FCJ12膠凝劑對于高濃度粉煤灰漿液(灰水比>1:1)的作用是實現(xiàn)漿液的液固轉(zhuǎn)化,最終形成的粉煤灰復(fù)合膠體能夠停留在指定的地點,充分地發(fā)揮其降溫和封堵漏風(fēng)的作用,且膠體在煤層間隙受力時,僅發(fā)生蠕變,而不會破裂。由于膠體有粘彈性,它能緊密充填于煤層間隙,即使煤層壓裂破碎也不會產(chǎn)生漏風(fēng)裂隙,可對移架、礦壓等造成的新裂隙進行二次封堵。FCJ12膠凝劑對于低濃度粉煤灰漿液(灰水比<1:1)的作用是使灰水迅速分離(分離時間小于1min),脫出的液體僅是清水,而不是渾濁的漿液,不會污染工作區(qū)域,停留在指定地點的粘稠粉煤灰漿仍能起到粉煤灰復(fù)合膠體的作用。該膠體材料可用于灌注俯斜開采的工作面采空區(qū),沿空巷道相鄰側(cè)采空區(qū),巷邦以及封堵較嚴的巷道頂部,且由于其成本較低,滅火安全性好,也是用于需大量灌漿的工作面開切眼和停采線,以及大范圍采空區(qū)滅火的首選材料。
粉煤灰固化充填材料外加劑的種類多且用量大,成本高,添加比例也不好掌握,現(xiàn)場應(yīng)用起來較為復(fù)雜,但其強度大,是很好的充填材料。主要用于廢棄硐室、兩道閉墻之間以及廢舊巷道的充填和堵漏。
粉煤灰凝膠中,粉煤灰起了凝膠增強劑的作用,膠體強度增加,耐壓性增強,但滲透性差,容易在高溫火區(qū)頂部形成“鍋蓋”。該材料主要用于漿液易泄漏的巷道頂部和工作面支架頂部,也可對兩道閉墻之間的巷道進行充填堵漏風(fēng),高濃度粉煤灰凝膠還可充填高冒空頂區(qū)。
高分子膠體滅火劑MCJ12使用工藝簡單,工作量小,成本高,膠體強度大,耐壓性高,但滲透性不好。該材料主要用于小范圍內(nèi)煤層火災(zāi)的快速控制和熄滅,也可用于巷道頂部、采空區(qū)兩道等區(qū)域的防火、滅火。