防火機理
膠體防滅火機理在於:高水膠體通過鑽孔或煤體裂隙進入高溫區,其中一部分未成膠時在高溫情況下水分迅速汽化,快速降低煤表面溫度,殘餘固體形成隔離層,阻礙煤氧接觸而進一步氧化自燃。而流動的部分混合液隨著煤體溫度的升高,在不遠處及煤體孔隙里形成膠體,包裹煤體,隔絕氧氣,使煤氧化、放熱反應終止。隨著注膠過程的不斷進行,成膠範圍不斷擴大,火勢熄滅圈增大,直至整個火源熄滅。完全乾涸的膠體還可以降低原煤體的孔隙率,使得通過的空氣量大大減少,從而抑制復燃。矽凝膠材料在成膠過程中會產生刺激性氣體,惡化了井下工作環境。
膠體材料
能成為膠體的材料眾多,但並非每種材料都適用於煤層自然發火的防治。根據煤礦火災特點,礦井滅火用膠體材料必須具有以下特點:
(1)無毒無害,對井下設備無腐蝕,對環境無污染;
(2)滲透性好,能進入鬆散煤體內部;
(3)具有良好的耐高溫性,在高溫下不會迅速汽化,且吸熱降溫性能好;
(4)有一定的堵漏性和阻化性,阻止煤再次氧化而復燃;
(5)成本低廉,成膠工藝簡單,便於現場套用。根據上述要求,在眾多膠體材料中選擇適合煤層防滅火的膠體材料。
無機凝膠許多化合物可在水溶液中通過化學反應形成凝膠。無機凝膠是白色粉末;無味、無毒、無刺激性;不溶於水、油和乙醇。浸水溶脹,在較低固含量下能形成高透明度、高粘度的膠體。
高吸水樹脂高吸水樹脂分為體型材料和線型材料。許多吸水性樹脂都能形成有機凝膠,像蛋白質、明膠、表面處理增強了親水性的澱粉、纖維素等天然高分子材料,都能夠形成水凝膠。近年來人工合成的高吸水樹脂也越來越多,它們也能吸附大量水分而形成凝膠。
為達到滅火效果,吸水材料必須無毒無害,對環境無污染;必須有較大的吸水倍數,少量添加材料吸水後就能形成大量凝膠。
複合膠體
複合膠體是由基料與微量複合劑及微量促凝劑形成。通過化學反應成膠的複合膠體,泥漿中的顆粒充填在網狀膠體結構之間,一般僅起充填和增強作用;吸水