您的位置:首页技术文献

关于粉煤灰在矿井防灭火中的应用探讨

2016年04月15日 12:00点击数量:1139次


关于粉煤灰在矿井防灭火中的应用探讨

 

何溢聪

(太原煤气化股份有限公司炉峪口煤矿,山西太原  030204

 

摘要:粉煤灰是燃煤电厂排放的固体污染物之一。充分利用粉煤灰的特性,可实现变废为宝,也是降低电力生产环境污染的必然要求。将粉煤灰应用于矿井防灭火技术中是粉煤灰利用的重要方面之一,因此,对粉煤灰在矿井防灭火中的应用原理和效果进行分析和探讨。

关键词:粉煤灰;矿井;固体污染物;燃煤污染

 

目前,燃煤仍然是我国发电的主要方式之一。随着我国经济的快速发展,对电力的需求越来越大,发电厂的燃煤数量也随着增加。粉煤灰是燃煤发电产生的主要废物之一。如果不对粉煤灰进行处理,任由其排入空气中,易造成空气污染。同时,由于粉煤灰的吸水性强、凝结硬化性能好等特点,如果粉煤灰排入水中,则很容易淤塞河道,对环境造成破坏。充分利用粉煤灰的化学物理性质实现变废为宝,是解决我国电力生产造成的环境污染、降低粉煤灰处理成本的根本方法。经过长时间的研究,目前,粉煤灰已在许多领域得到了广泛应用,矿井防灭火是其中一个方面。矿井火灾会严重影响煤矿的安全生产,研究矿井防灭火技术对矿井工作的顺利开展具有非常重要的意义。

1  粉煤灰在矿井防灭火中的应用原理

粉煤灰是煤燃烧后形成的一种灰色或灰白色的粉状物,其吸水性好,化学性质与黄土类似,将其应用于矿井防灭火中具有很大的可行性。

矿井下防灭火的原理:主要采用充填材料建立隔离带,以破坏煤炭自燃的必要条件,达到防漏风、防自燃、抑制燃烧的效果,从而实现井下防火和灭火的目的。根据破坏煤炭自燃条件的不同,矿井防灭火的作用原理也不同,井下充填材料的选择也各不相同。从填充材料的选择看,井下充填材料包括灌浆、阻化剂、惰性气体和泡沫等。以往,黄泥灌浆是我国矿井防灭火的首选技术。然而,黄泥的过度开采必然会对环境造成破坏。为了解决这个问题,寻找一种与黄泥相似的替代材料成为矿井防灭火技术研究的关键。

粉煤灰的化学性质与黄泥接近。黄泥属于惰性材料,基本上不含助燃的化学成分。黄泥的化学性质是黄泥灌浆成为矿井防灭火常见方法的重要原因。粉煤灰的化学成分与黄泥类似,主要由氧化硅、氧化钙等不燃物质组成,基本上不含可燃物质。

从粉煤灰的物理性质看,粉煤灰的稳定性和脱水性较好,易于混合成浆和浆体传输。粉煤灰的颗粒配级以沙粒、土粒为主,颗粒半径较小,颗粒形状接近球形,吸水性能良好。由于粉煤灰的颗粒呈多孔结构,且比表面积大,与水相拌后易混合成浆。同时,由于粉煤灰的颗粒较小,粉煤灰与水混合成粉煤灰浆后的稳定性和流动性都较高,利用管道运输灌浆的综合效果非常好,填充后的密封性能良好。

与黄土相比,粉煤灰在矿井防灭火中应用优势是显而易见的。从使用性能看,粉煤灰的稳定性和流动性更好。黄泥的颗粒半径比粉煤灰大,脱水性较差,利用黄泥灌浆容易被水流冲走,密封效果和灭火效果较差;从使用成本看,粉煤灰的成本较低,将发电厂日常排放的粉煤灰应用于矿井防灭火中是变废为宝、减少燃煤污染、降低燃煤成本的重要方法,综上所述,将粉煤灰应用于矿井防灭火中具有可行性;从使用来源来说,一些煤矿所在地的黄土较少,利用黄土作为充填材料的土源不足,而我国许多煤矿都建有热电站,粉煤灰的来源非常广泛。

2  粉煤灰在矿井防灭火中的应用效果

粉煤灰应用于矿井防灭火的优势明显。将粉煤灰作为井下防灭火充填材料的施工周期较短,由于粉煤灰的脱水性较好、脱水时间短,有利于缩短采区工作面的恢复时间;由于粉煤灰的颗粒体积小、内表面积较大、孔隙体积大、透气性强和吸水性较好,利用粉煤灰作为充填材料的密封性能较好,隔绝空气的效果较好,灭火速度较快;许多煤矿都建有坑口热电站,粉煤灰的来源广泛且与煤矿距离较近,缩短粉煤灰运输距离有利于降低防灭火施工的运输成本,从而达到提高施工整体效益的目的,且利用粉煤灰可避免对土壤的破坏,同时,可降低燃煤发电对环境的污染。

虽然粉煤灰在矿井防灭火中的应用效果明显,但也应看到粉煤灰技术中存在的不足。具体不足之处有以下3点:①与水泥、石膏等物质不同,粉煤灰与水混合后无法发生化学反应,无法凝固成固体或胶体。只有在加入石灰等碱性物质后,粉煤灰才能与之反应凝固成为具有一定强度的固体或胶体。②由于粉煤灰的脱水性比较好,且沉淀速度比较快,如果单纯使用粉煤灰与水的混合物,则粉煤灰在灌浆过程中易发生灰水分离,粉煤灰沉淀、清水流走,进而造成管路堵塞。在这种情况下,粉煤灰的防火灭火性能必然大打折扣,在煤炭发生自燃时甚至有可能造成水煤气爆炸的潜在危险。因此,要想实现粉煤灰应用于矿井防灭火的理想效果,充分发挥粉煤灰灭火的优势,就必须在粉煤灰浆中添加其他材料,使粉煤灰混合物凝固成为固化填充材料,防止混合物水灰分离。然而,这种处理方案无疑增加了粉煤灰防灭火技术的难度和成本。③粉煤灰不宜长期储存,一旦储存时间过长,则会发生凝固结块,无法投入使用。

3  结束语

矿井火灾是煤矿最危险的事故之一,严重影响着煤矿的安全生产。经过长时间的研究,我国的矿井防灭火技术已有了长足的进步和发展。粉煤灰的价格低廉、来源广泛,将其应用于矿井防灭火中的可行性非常高,应用前景十分可观。加大对粉煤灰作为防灭火材料的研究,对提高井下防灭火技术、减少矿井火灾事故具有非常重要的现实意义。

 

参考文献:

[1] 张宪明.粉煤灰在矿井防灭火中的应用[J].能源环境,2012(8).

[2] 孟祥春.热电厂粉煤灰在富力矿防灭火中的应用[J].煤炭技术,2003,22(5).

[3] 刘文泉.粉煤灰在矿井防灭火中的应用[J] .煤炭技术,2002,21(10).