关键词：技术缺陷、灭火、填充、
每年旧的火区未治理完毕，又有新火区不停的产生，其造成的浪费污染和碳排放非常惊人，每年需投入大量资金进行防治，而引进和开发煤田灭火新技术，提高治理质量，减少复燃降低成本就显得尤为重要。
1、传统煤田灭火技术缺陷
目前传统灭火技术中，黄泥灌浆是主流，外加少部分无机凝胶。但是由于黄泥浆的粘度和流动性接近于水，无机凝胶添加量大成本高造成下列缺陷。
1、1、煤田火区由于燃烧时间长，煤层地质在燃烧的情况下变化剧烈，不仅仅是造成了大量燃烧后的空区，而且地层裂隙充分发展，四通八达。灌注黄泥浆后，由于黄泥浆的粘度和流动性接近于水，灌浆范围无法掌控，往往实际灌浆量远远大于设计灌浆量。而且地层裂隙的存在，灌浆后流失到周围沟壑和不需要灌浆的部分大量存在。
1、2、由于黄泥灌浆，在用于灭火时，黄泥浆液中的水在高温区汽化，产生大量蒸汽，蒸汽在600℃以上分解为H2、O2，与冒落空洞内的CH4、煤干馏气体混合，返回火区，易形成水煤汽爆炸。高温蒸气沿顶煤缝向周围渗透，加热煤体，促进顶煤火势向外发展。而且水煤汽爆炸，给现场灭火工作造成极大的安全隐患。
1、3、黄泥浆堆积性差，黄泥浆水溶液呈锥形沿着冲出的水沟下流，两个灌浆孔之间中上部难以熄灭；水流冲刷粉煤，使漏风通道更畅通，供氧充分，灭火困难，火区易复燃；
1、4、火区治理后的区域温度依然高于周围温度，黄泥浆中的水很快流失，火区治理后的区域很快进入干燥缺水状态，其植被很难恢复外，经自然流水冲刷和风蚀等，很容易使煤层与空气接触，重新产生氧化作用，积热增温，引发火区复燃。
2、高分子复合胶凝剂在灭火新技术中的优势
灭火施工能取得好的结果，其中科技攻关、引进新技术，改良传统的黄泥灌浆技术方面将起到关键性的作用。
首先是重点应用高分子材料技术，该技术是综合凝胶和稠化胶体和高分子胶体的优点，弥补各自的缺点达到：
2.1、可远距离输送，不堵管，在一定阶段加入高分子复合胶体材料后，可使易于流动的液体泥浆在指定时间或指定部位凝结成固体，并将易流动的水固结起来，实现液固转化，充分发挥水的灭火作用；
2.2、高分子复合胶体成胶过程是吸热反应，煤温上升使胶体中的水汽化，吸收大量热，并同时发泡材料快速形成2～5毫米惰性气泡（二氧化碳），使复合胶体快速膨胀充填燃烧的空间，提高充填效率和灭火效果；
2.3、高分子复合胶体成胶材料在一定时间内是易于流动的液体,渗透到煤层缝隙中后形成胶体，堵住漏风通道；
2.4、高分子复合胶凝剂及基料本身都是阻化剂，两者反应生成的材料也是阻化剂，胶体具有通用阻化剂的性能,对高硫矿仍有良好的防灭火性能；
2.5、高分子复合胶体成胶时间可以控制，便于针对不同发火情况和现场对其进行适当调节，最短成胶时间25秒，慢的可控制在数小时，成胶速度根据火区条件和输送距离及钻孔渗透范围进行调节；
2.6、高分子复合胶体中，由于胶体有束水作用，在用于扑灭煤火时，不会急剧产生大量的水煤汽而恶化工作环境或发生水煤气爆炸伤人安全事故；
2.7、高分子复合胶凝剂对于低浓度黄泥浆液（土水比小于1:1）的作用是使土水迅速分离（分离时间小于1min），脱出的液体仅是清水，而不是浑浊的浆液，不会污染工作区域，且脱出的水份吸热后易于排出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以大量灌注采空区火区可保证不溃浆不淹井，停留在指定地点的粘稠泥浆胶体仍能起到复合胶体的作用，采空区下部的工作区域基本不受影响；
2.8、传统黄泥灌浆造成有近二分之一到三分之一的灌浆浆液流失到采空区裂隙、破碎带等无效灌浆部位，造成灌浆液的大量流失。而高分子复合胶体泥浆所具备的功能，可以封堵裂隙减小灌浆量，减少灭火灌浆成本。
3、高分子复合胶凝剂在采空区火区填充中的应用
由于高分子黄泥复合胶体也具有一定的堆积性，在采空区填充中也得到大量应用，特别是对采空区填充强度不高，地表无建筑物等的区域，具备填充成本低，效率高等优势。更为重要的是可以配合其他无机填充材料使用，起到提高填充质量、极大的降低填充成本的作用。
高分子复合胶凝剂在采空区填充中的应用其作用原理如下：当通过高分子复合胶凝剂灌注采空区后，其采空区需填充的有效容积大大减少，然后灌注高水速凝固化填充材料和发泡水泥或者传统的水泥、砂浆可极大的减少灌注量，提高灌注质量，减小灌注成本。根据多年来使用高分子复合胶凝剂用于地质灾害中塌陷区和矿井采空区、废旧巷道治理工程中的经验，绝大部分采空区裂隙带和破碎的顶板、碎石占据采空区大部空间，这部分空间时间长结构稳定后，一般不需要治理充填，完全可以使用高分子复合胶凝剂将裂隙封堵后，即可大大减少填充空间。而其他材料填充有近高达50～70％的浆液是填充到这部分空间区域，造成灌浆浆液的流失和损失。而高分子复合胶凝剂与其他水泥砂浆灌浆材料结合使用可有效的降低灌浆量减少灌浆成本提高灌浆效率。一个有强度但胶凝速度慢流失快。一个不流失，胶凝速度快，虽强度低（0.5左右）但确能封堵裂隙和破碎带，极大的缩小填充空间提高灌注效率和质量。一般掌握好后可以减少灌浆量在30％～50％，保守讲也在20％～30％间。
灌注工艺也很简单，办法如下：若每个采空区灌注浆量设计为x值，然后首先灌注高分子复合胶体泥浆，高分子复合胶体泥浆量为填充量值的15％～25％，具体办法为如下，①将胶凝剂用10～40倍的水充分混合溶解，制成胶液；②同时将水、土（也可以是粉煤灰等其他制浆材料）混合制做成水土比为3：1～3的液体泥浆；③将制作好的液体泥浆通过管道输送到治理的区域，并同时在泥浆到达前2～4分钟将制作好的高分子胶液，通过混合器加入到泥浆管道中；④高分子复合胶凝剂粉剂添加比例推荐用量为泥浆用量的1.5～0.6‰ 。灌注完高分子复合胶体泥浆1～3小时后，然后灌注其他水泥砂浆灌浆材料，量掌握在x值的30％～50％甚至更小。其成本核算：高分子复合胶体泥浆不算廉价的水和黄土、粉煤灰等材料成本，每方泥浆用量的1.5～0.6‰，只增加材料成本为25元/立方米左右，远远低于其他水泥砂浆灌浆材料，另外整个采空区灌浆量也随者高分子复合胶凝剂使用减少20％～40％高水速凝固化填充材料和发泡水泥的量。
4、高分子复合胶凝剂技术和传统黄泥灌浆技术经济比较
高分子复合胶体泥浆是目前黄泥灌浆技术中最经济、最节省的灌浆技术。高分子复合胶凝剂添加量为千分之0.6～1.5。高分子复合胶体泥浆由于具备阻燃、降温、阻化、固结水等功能，灌浆后影响范围达自身体积的5倍，灌浆量只有传统灌浆技术和其他灌浆技术的二分之一到三分之一，其灌浆成本也比传统灌浆技术要低，操作好后可以极大节省煤田灭火成本和工人劳动强度，提高灭火质量。
结束语：
高分子复合胶凝剂技术对恢复植被和环境保护有着促进作用，火区灭火工程竣工后,终止了因火区煤层燃烧对上部森林草场的危害，消除了因火势发展扩大所造成的对火区周围天然牧场毁灭性隐患；经过实践高分子复合胶凝剂技术对恢复植被和环境保护有着促进作用。特别是在地表高温区域采取喷撒高分子复合胶体泥浆，然后黄土覆盖并进行人工播撒草种，由于高分子材料具备很强的保水性能，其含有的阻燃和活性材料，在功能上对植物生长有促进和改善作用，所以很快的改善了因煤层燃烧对地表植被的破坏，火区及周围区域地表植被恢复很快，在花费很少的费用，就很快恢复了地表植被。
论文作者:白边疆
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：高分子论文; 胶体论文; 泥浆论文; 采空区论文; 黄泥论文; 材料论文; 裂隙论文; 《工程管理前沿》2019年第23期论文;