[發明專利]一種利用高導熱纖維防治煤礦采空區自燃災害的方法

有效

• 申請號: 201611149154.2
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106640176B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 唐一博;薛生;王俊峰;王曉峰;王君宇
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00;B22F3/14;C08L55/02;C08K13/06;C08K9/00;C08K3/30;C08K5/12;C08K3/26;C08K5/3492
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種利用高導熱纖維防治煤礦采空區自燃災害的方法，屬于采礦安全領域。所述方法為：在煤礦采空區鋪設高導熱纖維，覆蓋采空區內遺煤氧化自熱的主要區域，高導熱纖維吸收煤氧化自燃釋放的熱量，在工作面回風隅角處將纖維匯集成束連接到采空區外部，纖維束與循環冷卻裝置連接，利用循環冷卻裝置吸收導熱纖維傳遞的熱量，降低采空區內部溫度，起到預防采空區遺煤氧化自燃和降低火區溫度的作用。本發明可以安全高效防治煤礦采空區自燃火災，加快火區啟封速度并降低復燃風險。

技術領域

本發明涉及一種利用高導熱纖維防治煤礦采空區自燃災害的方法，屬于采礦安全領域。

背景技術

煤自燃災害普遍存在于我國井工煤礦之中，受開采工藝的影響，煤礦采空區中存在大量遺煤與冒落巖石，為煤氧化自熱提供了良好的蓄熱環境。煤自燃火災發生后會釋放CO等毒害氣體危及礦工生命安全。目前的煤自燃防治方法主要依靠注漿、注氮等技術，雖然能降低采空區內氧濃度抑制燃燒，但是并不能消除采空區內積蓄的熱量，采空區內高溫點依然存在，因為煤、巖導熱性能差，采空區降溫過程緩慢，高溫通常會維持數十天甚至更久。特別對于已經發生自燃火災的采空區，密封火區后恢復生產的時間周期長，且啟封后容易發生火區復燃。為了解決這一問題，核心在于消除采空區內的積聚熱量。

發明內容

本發明旨在提供一種利用高導熱纖維防治煤礦采空區自燃災害的方法，利用高導熱纖維，在采空區內部纖維網絡，附在采空區遺煤氧化自燃區域，在自燃多發區域密集鋪設；最終將纖維束鏈接到采空區外部的循環冷卻裝置，將采空區內熱量消除，降低采空區溫度，起到防治自燃災害的效果。

本發明提供了一種利用高導熱纖維防治煤礦采空區自燃災害的方法，在煤礦采空區鋪設高導熱纖維，覆蓋采空區內遺煤氧化自熱的主要區域，高導熱纖維吸收煤氧化自燃釋放的熱量，在工作面回風隅角處將纖維匯集成束連接到采空區外部，纖維束與循環冷卻裝置連接，利用循環冷卻裝置吸收導熱纖維傳遞的熱量，降低采空區內部溫度，起到預防采空區遺煤氧化自燃和降低火區溫度的作用。

進一步地，所述易自燃危險區域是指采空區內遺煤氧化自熱的主要區域。即采空區內漏風速率介于0.24-0.10 m/min、或氧氣濃度介于5%-15%的區域。

為了保障纖維的優良導熱特性，良好的物理強度與耐腐蝕抗氧化，所述高導熱纖維由納米銅為基料，與高導熱材料、以及塑性添加劑、抗氧化劑復合制成，復合成的高導熱纖維直徑為3-10mm；制備的過程為：將粒徑為15μm的金屬銅粉末用機械研磨設備二次研磨成粒徑為10-100nm的納米銅顆粒，對其進行親水改性，同時將高導熱材料粉碎研磨成粒徑100nm的顆粒，將改性納米銅顆粒、高導熱材料顆粒、塑性添加劑按質量200:100:10進行混合，然后將混合好的粉末放入模具中，在1200℃與300kg/cm²壓力的條件下熱壓燒結成型，再加入質量3~5份的抗氧化劑加壓熔融，熔融溫度為200 ℃，加熱至200 ℃后恒溫20 min，壓力為500kg/cm²。

進一步地，所述親水改性過程是：浸泡在質量分數為6.0~7.5%的NaOH和質量分數為4.5~5.5%的K₄O₇P₂的混合溶液中進行改性；高導熱纖維中納米銅、高導熱材料、塑性添加劑、抗氧化劑的質量配比為16.0-19.0：5.0-8.0：0.3-0.8：0.1-0.2；所述高導熱材料為氮化硼、碳纖維或石墨中的一種；所述塑性添加劑為聚丙烯腈、聚苯硫醚或瀝青中的一種；所述抗氧化劑為2，6-二叔丁基對甲酚、丁基羥基茴香醚或N-苯基-1-萘胺中的一種。

所述的高導熱纖維在采空區內部分散，在采空區回風隅角聚集成一束，為了避免熱量在傳遞過程中的逸散，高導熱纖維的內芯外包高效隔熱材料，束管外包阻燃防靜電包層。