[发明专利]一种利用高导热纤维防治煤矿采空区自燃灾害的方法

说明书

本发明公开了一种利用高导热纤维防治煤矿采空区自燃灾害的方法，属于采矿安全领域。所述方法为：在煤矿采空区铺设高导热纤维，覆盖采空区内遗煤氧化自热的主要区域，高导热纤维吸收煤氧化自燃释放的热量，在工作面回风隅角处将纤维汇集成束连接到采空区外部，纤维束与循环冷却装置连接，利用循环冷却装置吸收导热纤维传递的热量，降低采空区内部温度，起到预防采空区遗煤氧化自燃和降低火区温度的作用。本发明可以安全高效防治煤矿采空区自燃火灾，加快火区启封速度并降低复燃风险。

技术领域

本发明涉及一种利用高导热纤维防治煤矿采空区自燃灾害的方法，属于采矿安全领域。

背景技术

煤自燃灾害普遍存在于我国井工煤矿之中，受开采工艺的影响，煤矿采空区中存在大量遗煤与冒落岩石，为煤氧化自热提供了良好的蓄热环境。煤自燃火灾发生后会释放CO等毒害气体危及矿工生命安全。目前的煤自燃防治方法主要依靠注浆、注氮等技术，虽然能降低采空区内氧浓度抑制燃烧，但是并不能消除采空区内积蓄的热量，采空区内高温点依然存在，因为煤、岩导热性能差，采空区降温过程缓慢，高温通常会维持数十天甚至更久。特别对于已经发生自燃火灾的采空区，密封火区后恢复生产的时间周期长，且启封后容易发生火区复燃。为了解决这一问题，核心在于消除采空区内的积聚热量。

发明内容

本发明旨在提供一种利用高导热纤维防治煤矿采空区自燃灾害的方法，利用高导热纤维，在采空区内部纤维网络，附在采空区遗煤氧化自燃区域，在自燃多发区域密集铺设；最终将纤维束链接到采空区外部的循环冷却装置，将采空区内热量消除，降低采空区温度，起到防治自燃灾害的效果。

本发明提供了一种利用高导热纤维防治煤矿采空区自燃灾害的方法，在煤矿采空区铺设高导热纤维，覆盖采空区内遗煤氧化自热的主要区域，高导热纤维吸收煤氧化自燃释放的热量，在工作面回风隅角处将纤维汇集成束连接到采空区外部，纤维束与循环冷却装置连接，利用循环冷却装置吸收导热纤维传递的热量，降低采空区内部温度，起到预防采空区遗煤氧化自燃和降低火区温度的作用。

进一步地，所述易自燃危险区域是指采空区内遗煤氧化自热的主要区域。即采空区内漏风速率介于0.24-0.10 m/min、或氧气浓度介于5%-15%的区域。

为了保障纤维的优良导热特性，良好的物理强度与耐腐蚀抗氧化，所述高导热纤维由纳米铜为基料，与高导热材料、以及塑性添加剂、抗氧化剂复合制成，复合成的高导热纤维直径为3-10mm；制备的过程为：将粒径为15μm的金属铜粉末用机械研磨设备二次研磨成粒径为10-100nm的纳米铜颗粒，对其进行亲水改性，同时将高导热材料粉碎研磨成粒径100nm的颗粒，将改性纳米铜颗粒、高导热材料颗粒、塑性添加剂按质量200:100:10进行混合，然后将混合好的粉末放入模具中，在1200℃与300kg/cm²压力的条件下热压烧结成型，再加入质量3~5份的抗氧化剂加压熔融，熔融温度为200 ℃，加热至200 ℃后恒温20 min，压力为500kg/cm²。

进一步地，所述亲水改性过程是：浸泡在质量分数为6.0~7.5%的NaOH和质量分数为4.5~5.5%的K₄O₇P₂的混合溶液中进行改性；高导热纤维中纳米铜、高导热材料、塑性添加剂、抗氧化剂的质量配比为16.0-19.0：5.0-8.0：0.3-0.8：0.1-0.2；所述高导热材料为氮化硼、碳纤维或石墨中的一种；所述塑性添加剂为聚丙烯腈、聚苯硫醚或沥青中的一种；所述抗氧化剂为2，6-二叔丁基对甲酚、丁基羟基茴香醚或N-苯基-1-萘胺中的一种。

所述的高导热纤维在采空区内部分散，在采空区回风隅角聚集成一束，为了避免热量在传递过程中的逸散，高导热纤维的内芯外包高效隔热材料，束管外包阻燃防静电包层。