矸石山自燃治理普瑞特防灭火设备

煤矸石是采煤和洗煤过程中的排弃物，通常占采煤量的15% ～ 20%。煤矸石山对环境最大的危害除占地外就是自燃。自燃时释放出大量二氧-化硫、一氧-化碳、硫化-氢等有害气体，严重污染周围大气环境，危害人们身体健康。在人们环保意识不断提高、环保问题备受关注的今天，如何防治煤矸石自燃，就显得尤其重要。

煤矸石自燃的原因

关于煤矸石自燃的原因，主要有硫铁矿氧化学说和煤氧复合自燃学说。硫铁矿氧化学说是目前解释煤矸石自燃的主要理论。它认为，煤矸石中的硫铁矿在低温下发生氧化，产生热量并不断聚积，使煤矸石内温度聚-集，引起煤矸石中的煤和可燃有机物燃烧起来，从而导致煤矸石自燃。而煤氧复合自燃学说则认为煤矸石中通常夹带着10 %～ 25 %的碳质可燃物，在常温下，煤矸石中的煤(尤其是镜煤和丝炭)会发生缓慢的氧化反应，同时放出热量，当热量聚积到一定温度时，便可引起可燃物自燃，从而导致矸石山自燃。

煤矸石自燃的条件

煤矸石山发生自燃须具备以下条件：

1、煤矸石具有自燃倾向性；

2、有连续的氧气供给；

3、有热量积聚的环境；

4、以上条件应维持足够时间已达到自燃点。

其中条件1为煤矸石发生自燃的内部特征，2、3为其自燃的外部条件。煤矸石中的可燃物主要是黄铁矿和煤，而氧气及热量积聚的环境，与其堆积结构有关。矸石山在自然堆放(平地或顺坡堆放)过程中，均会发生粒度偏析，在矸石山内产生“烟囱效应”。氧化产生的热量，一部分由“烟囱效应”随空气带出，另一部分则积聚在矸石山中。当某一局部温度达到自燃点时便引起自燃，且逐步向四周蔓延。

煤矸石山灭火方法

1、直接挖出法

这种方法较为简单，但只适用于初燃的矸石山。一般利用机器或高压水抢，挖出着火矸石和热矸石，用水冷却或让其自然冷却，回填或重新堆积。

2、注浆法

注浆法是国内最常用的方法，可表面浇洒，也可挖沟灌注和钻孔注浆。其中，钻孔注浆对大面积或深部燃烧治理和防止复燃效果较为理想。该方法是在矸石山布置一定数量的钻孔，将黄土、粉煤灰、电-石渣和石灰等注浆材料配成一定浓度的浆液注入火区和自热区。考虑浆液受重力作用的影响，其扩散以垂直方向为主，难以控制其流动方向。近年来出现了将注浆与注泡沫灭火剂相结合的治理技术。泡沫有较好的隔氧作用，不仅可以节约用水，在矸石空隙中的扩散能力较强，又不会破坏浆液形成的密封带。

3、灌水法

水在高温下形成蒸汽，吸收大量汽化热，其吸热降温效果非常好，是一种优良的灭火剂。但是，选择这种方法必须非常慎重。一方面，注水后矸石山空隙率增加，干燥后矸石的反应活性也会增加，很难防止其复燃。另一方面，对深部高温炽热火区或含有硫铁矿的火区，水与炽热的炭相遇，产生大量的水-煤-气，增加了爆燃几率；水的加入会使硫铁矿氧化反应更加剧烈、更复杂，产生的热量和气体来不及释放，产生积聚而引发喷爆。

4、表面密封和压实法

该方法是在矸石山表面铺土、压实，隔绝空气进路，使矸石山内部空气消耗殆尽后熄灭。表面密封和压实法可以降低燃烧强度和污染物排放速率，主要用于控制矸石山火势和污染强度，需要及时维护。国内采用分层堆放矸石、分层压实的方法预防矸石山自燃取得了较好的效果，其灭火效果不太理想。

5、低温惰性气体法

该方法是向火区注入液氮和固体2CO混合物，可快速降低火区温度，而且在相变过程中体积可增加500倍，形成冷压波，从注入点快速扩散至全区，把低密度热烟气排至地表，同时隔绝空气，达到降温灭火的目的。

6、普瑞特防灭火新技术

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，徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学创新的提出了普瑞特防灭火新技术，并研制了普瑞特的装备与材料。普瑞特防灭火新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，生成的普瑞特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）普瑞特以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处普瑞特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。

结语

煤矸石山自燃是一个复杂的物理化学过程，煤和黄铁矿是煤矸石的主要可燃物，对其回收分选是防止自燃的基本措施。为了提高治理矸石山自燃的主动性，首先应重视煤矸石的堆放处置方式和预处理，以防为主。其次，应加强煤矸石自燃机理、防治技术的研究，以减少人员伤亡。从环保的角度出发，则应加强煤矸石综合利用技术研究，这也是治理煤矸石自燃的根本之道。