一种基于活性位点观点的封闭火区安全启封方法技术

本发明专利技术公开了一种基于活性位点观点的封闭火区安全启封方法，其具有简单易行，可行性高，效果明显等特点。其主要通过(1)在火区封闭时预埋管路或预留孔洞；(2)通过预埋管路或者预留孔洞通入二氧化碳气体，其具体的流速和时间视具体情况而定，使其充斥火区一定时间；(3)通过预埋管路或预留孔洞通入低浓度氧气，并检测温度和气体浓度变化，并使其保持一定的时间；(4)通过预埋管路或预留孔洞通入喷入水雾一定时间，确保水雾充满整个封闭火区；(5)当处理完成后，开启火区，通入井下空气，此时火区安全开启。该方法能够使得封闭火区安全开启。该方法能够使得封闭火区安全开启。该方法能够使得封闭火区安全开启。

【技术实现步骤摘要】
一种基于活性位点观点的封闭火区安全启封方法


[0001]本专利技术属于封闭火区开启煤体二次自燃防治
，更具体地说，是涉及一种基于活性位点观点的封闭火区安全启封方法。

技术介绍

[0002]现阶段，当井下煤体发生自燃时，通常采用封闭火区的方法进行扑灭，但存在扑灭过后的封闭火区，当被再次开启时，极易发生煤体复燃现象。同时，由于封闭火区内的煤体会在高温环境下会产生高浓度瓦斯气体，瓦斯与复燃火源的发生的时空耦合极易导致瓦斯爆炸事故的发生，并大大增加火区启封过程中的危险性。不仅限制了煤矿的利用率，而且极大地增大了开采和启封过程中的安全隐患。为使火区能够安全启封，《煤矿安全规程》(以下简称规程)规定了相应的火区启封方式，但效果仍不尽如人意。同时现阶段，人们为防止火区复燃进行多种方式研究，但效果不是十分理想。其主要倾向于认为封闭火区中发生复燃现象是由于处于阴燃煤体在启封过程中供氧导致，故而处理方式限于增加散热和防止阴燃。
[0003]而根据申请人及其团队的深入研究，发现煤体在熄灭条件下依旧会发生复燃现象。进而申请人团队提出了活性位点观点，并依据活性位点观点认为煤体也可能已经在封闭火区中发生了熄灭，其发生复燃主要是由于在封闭环境中高温条件下受热分解产生大量的活性位点，这些活性位点能够在惰性介质条件下稳定存在。同时由于产生的活性位点非常活泼，一旦和氧气接触便会迅速地发生放热反应，而大量活性位点反应会导致煤体温度的快速增加，进而发生燃烧。同时，通过研究发现了水或二氧化碳等物质能够消灭或掩蔽掉这些活性位点，并且能与氧气竞争吸附活性位点，且反应性高于氧气，从而能够有效抑制封闭火区发生复燃。
[0004]鉴于启封封闭火区发生复燃的危险性，现阶段亟需研发一种能有效抑制封闭火区启封后煤体二次自燃的方法，而鲜有人基于活性位点观点研究安全启封火区的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是针对现有技术中存在的技术问题，提供了一种基于活性位点观点的较为新型的封闭火区安全启封方法。
[0006]为解决上述技术问题，为此本专利技术设计了一种通入二氧化碳、低浓度氧气和水雾的方法对于封闭火区进行抑制，包含通入二氧化碳，通入低浓度氧气和通入水雾三个阶段。其中氧气可以在控制浓度和流速的情况下，减少煤体活性位点数量，并且降低煤体温度升高幅度，从而实现对于煤体复燃的抑制。
[0007]该方法主要包括如下步骤：
[0008]1.封闭前处理：封闭火区时按通行方法进行封闭，含有预埋管道或预留孔洞。
[0009]2.通入可吸附性惰性气体：火区启封前通过预埋管道或预留孔洞通入可吸附性惰性气体一定时间，使得煤体吸附可吸附性惰性气体，进而减少活性位点数量。
[0010]3通入低浓度氧气：火区启封前通过预埋管道或预留孔洞通入低浓度氧气(氧气浓度低于10％)，通入一定时间，使煤体中的剩余的活性位点发生缓慢氧化，进而降低复燃的可能性。
[0011]4.通入掩蔽活性位点物质：通过预埋管道或预留孔洞通入利用氮气作为载气的掩蔽活性位点物质，用于掩蔽活性位点，并对3中的由于反应放热升温的煤体进行降温。保持通入一定时间。
[0012]5.正式开启封闭火区。
[0013]优选的，可吸附性惰性气体选用二氧化碳。
[0014]优选的，掩蔽活性位点物质选用水雾。
[0015]优选的，水雾由水或者含有表面活性剂等物质的水进行雾化形成的，其能够保证能够浸润煤体并充斥整个封闭火区。
[0016]优选的，通入低浓度氧气的氧浓度为5％左右，且流速按需求进行调整。由于其通入低浓度氧气阶段，需要控制煤温，防止其升温过高导致不可控，应当注重控制通入风流流量，适当降低气体温度，以增加散热。
[0017]本专利技术还提供另一种基于活性位点观点的可以有效减少封闭火区煤体复燃的方法，其与上述的方法相似，包括如下步骤：
[0018]1.封闭前处理：封闭火区时封闭火区时按通行方法进行封闭，含有预埋管道或预留孔洞。
[0019]2.通入二氧化碳气体：火区启封前通过预埋管道或预留孔洞通入二氧化碳气体一定时间，使煤体吸附二氧化碳，进而降低活性位点与氧气的反应。
[0020]3通入低浓度氧气：火区启封前通过预埋管道或预留孔洞通入低浓度氧气(氧浓度低于10％)，使煤体中的剩余的活性位点发生缓慢氧化，进而达到消灭存有的活性位点的目的。
[0021]4.通入水雾和二氧化碳混合物：火区启封前通过预埋管道或预留孔洞通入二氧化碳和水雾的混合物，并使其充满整个空间，并保持通入一定时间，降低火区中的爆炸性气体浓度，并扑灭可能存在的阴燃火源，同时可以通过水的掩蔽部分活性位点。并且水雾采用较低温度的水，可以有效降低火区温度，并溶解更多二氧化碳。
[0022]5.开启封闭火区
[0023]优选的，第一次通入的二氧化碳也可采用水雾和二氧化碳的混合物的形式通入。
[0024]优选的，二氧化碳与水的混合物，采用二氧化碳作为载气，并使部分二氧化碳溶于水中，更好地掩蔽煤体中的活性位点，阻止反应；也可选用氮气作为载气，将二氧化碳溶解于水中，并形成水雾喷洒。
[0025]优选的，水雾温度应尽量低，以溶解更多的二氧化碳，便于煤体吸附二氧化碳与中和由于氧气与活性位点反应产生的热量，降低火区温度。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种基于活性位点观点的较为新颖的封闭火区启封方法，该方法较为简单实用，且具有一定的抑制煤体复燃的效果。可以用于实际火区启封过程中，同时也可用于实验过程中。
[0028]本专利技术利用了煤体对二氧化碳的吸附作用和水对于煤体中活性位点的掩蔽效应，
抑制活性位点与氧气反应。
[0029]本专利技术采用了低浓度氧气与活性位点进行缓慢反应方法，有助于煤体中活性位点的减少并降低启封后的煤体复燃倾向性，进而减少煤体复燃风险，有助于火区的安全开启。
[0030]本专利技术有利于人们对于煤炭自燃或过火后发生复燃现象进行抑制，能够有效减少复燃的发生，从而能够减少矿井中火区煤体复燃所造成的损失和危险。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例或者具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术的主要实行步骤；
[0033]图2为本专利技术实施效果图，简易表明了方法实施时的具体方式；
[0034]图3为本专利技术用于实施例中相关实验的实验装置；
[0035]图4为本专利技术图效果模拟；
[0036]其中图中符号标记说明：
[0037]1.进水或进气口；2.水雾或气体出口；3.封闭火区；4.进风巷；5.回风巷；6矿井掘进方向。
[0038]a1为氮气，a2为氧气，a3为二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于活性位点观点的封闭火区安全启封方法，其基于活性位点观点利用了二氧化碳、低浓度氧气和水雾等辅助火区启封，其特征在于，包括如下步骤：(1)封闭火区；(2)通入吸附性惰性气体。(3)通入低浓度氧气：(4)通入抑制活性位点物质；(5)开启火区。2.根据权利要求1所述的一种基于活性位点观点的封闭火区安全启封方法，其特征在于，按一定流速通入了低浓度氧气。3.根据权利要求2所述，通入的低浓度氧气，可由氧气混合其他气体构成。4.根据权利要求1所述，其可以在不同步骤中同时使用其他已...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金虑，杨泽锋，陆伟，李金亮，耿敬娟，卓辉，王昌祥，张昊譞，叶鑫浩，曹钦，徐天硕，徐金林，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：