矿用凝胶防灭火材料

煤炭是全球最重要燃料之一，全球27.2%的能源需求来自煤炭，而我国的一次能源消耗中，煤炭占据总能源消耗量的58.2%。由于煤炭的特殊性质，其极易在开采、存放和运输等过程中发生自燃。目前全国大中型煤矿中存在严重自然发火灾害的占70%以上，全国煤炭自燃面积超过700平方公里，每年损失近2亿吨煤。煤炭自燃所导致的环境污染、人员伤亡、财产损失等各类灾害一直是煤炭领域面临的一个难题。

传统的矿用防灭火材料和方法主要有：惰性气体防灭火、灌浆防灭火、物理阻化剂（铵盐和氯盐等）防灭火、化学阻化剂（高锰酸钾、磷酸二胺等）防灭火、凝胶防灭火、泡沫防灭火等。其中凝胶防灭火技术以其阻化性能好、含水量高、适用范围广等优点而被广泛应用。

传统凝胶防灭火技术一般采用先制胶、再输送应用的方式，依靠胶体自身的流动性来包裹煤块，封堵煤块之间的缝隙，以实现氧气的隔绝。但是传统凝胶防灭火技术存在以下缺点：（1）流动性不强，容易附着及腐蚀输送管壁；（2）预先制备的凝胶聚合物具有较大的分子尺寸，较难渗透入煤体孔隙，隔绝氧气能力弱，尤其是对采面、煤柱以及采空区顶板高处的灭火作用不明显；（3）传统凝胶材料的固化时间难以操控，且固化后多以块状形态存在，凝胶易失水龟裂、脱落，造成煤体二次接触氧气复燃的概率增大；（4）传统凝胶材料需要促凝剂等辅助添加成分，制作成本相对较高，成分配比复杂，生产工艺要求高；（5）部分凝胶制作材料本身或者遇高温生成的产物对环境造成污染，环保性差；（6）传统无机硅酸凝胶固化时间快、固结体较脆，而有机凝胶强度不够，腐蚀性强，防灭火效果差。

徐州吉安研发的普瑞特防灭火技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。一方面，水浆生成泡沫之后，缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率；另一方面，形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。