(1)阻化劑作用機理

    1)阻化劑

    在化學上，凡是能減慢化學反應速度的物質(zhì)稱為阻化劑。

    實驗和應用表明，阻化劑只有與水混合成一定濃度的水溶液后才能抑制和起到防火作用。

    2)阻化劑作用機理

    ①增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活化能。

    ②形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面。

    ③充填煤柱內(nèi)部裂隙。

    ④增加煤體的蓄水能力。

    ⑤水分蒸發(fā)吸熱降溫。實質(zhì)是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的自然發(fā)火期。

    (2)阻化劑的評價指標及其影響因素

    阻化效果是評價阻化劑性能優(yōu)劣的標準。目前我國采用阻化率和阻化壽命作為衡量阻化劑的兩個指標。

    1)阻化率

    煤炭科學研究總院撫順研究院建議，含硫量小于2%的煤采用煤樣在阻化前后放出CO氣體的相對變化量作為評定指標；含硫量大于2%的煤采用煤樣在阻化前后放出SO2氣體的相對變化量，作為評定指標。該指標稱為阻化率。測定阻化率時要準備兩種煤樣：一種經(jīng)過阻化劑處理過的煤樣；另一種是原煤樣分裝在兩個試管中；其粒度為0. 35~0.66 mm，重量70 g。實驗條件保持一定。測定反應試管釋放的CO或SO2氣體的濃度，其阻化率計算為

    E= 100(A - B)/A，%    (5.7)

式中E-煤的阻化率，%；

    A、B-原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實驗條件下氧化5h放出的CO或SO2氣體的

    濃度。

    阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。

    應該指出的是，阻化劑的阻化率是在實驗室加熱條件下測定的。這種測定條件與現(xiàn)場煤的實際干燥過程和氧化條件是有區(qū)別的。但是這些試樣的制作和實驗過程都是相同的，采用的衡量指標也是相同的，因此，這種參數(shù)作為相對指標是有一定意義的。

    2)阻化劑的阻化壽命

    阻化劑噴灑至煤體表面后，從開始生效至失效所經(jīng)過的時間稱為阻化劑壽命，單位為月。單位時間內(nèi)阻化率下降值稱為阻化劑的衰減速度，以V表示，單位為%/月。阻化劑的壽命可表示為：

    τ = E/V    (5.8)

    阻化劑壽命是一個重要指標。為了達到有效的預防自然發(fā)火，阻化壽命不應小于自然發(fā)火期。阻化壽命可以通過二次或多次噴灑以及保持環(huán)境具有較高的濕度等措施來延長。

    阻化劑的效果與被噴灑的煤牌號、阻化劑種類及其阻化劑的溶液濃度和使用的工藝合理程度有關(guān)。

    (3)阻化劑選擇

    阻化劑的選擇原則是：阻化率高、防火效果好、來源廣泛、使用方便、安全無害、不腐蝕電氣設(shè)備、防火成本低。

    目前，最常用的阻化劑有氯化鈣( CaCl2·5H2O)、氯化鎂(MgCl2·6H2O)、氯化銨( NH4Cl)、氯化鋁(AlCl3)、氯化鋅(ZnCl2)以及水玻璃（xNa2O·γSiO2）等。從目前應用結(jié)果看，氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁、氯化鋅等氯化物對褐煤、長焰煤和氣煤有較好的阻化效果；水玻璃、氫氧化鈣對高硫煤有較高阻化率。

    (4)阻化劑防火工藝

    應用阻化劑防火的主要方法有：表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設(shè)備向采空區(qū)送入霧化阻化劑。壓注和噴灑系統(tǒng)有移動式、半永久式和永久式3種。永久式向采空區(qū)噴送霧狀阻化劑系統(tǒng)如圖5.20所示。在應用前，應確定采空區(qū)的漏風量。阻化劑的噴射量不得大于漏風量，否則將對采空區(qū)的空氣動力狀態(tài)產(chǎn)生影響。

    應用阻化劑處理高溫點和滅火。首先打鉆測溫并圈定火區(qū)范圍，然后從火區(qū)邊緣開始向火源通過鉆孔壓注低濃度阻化劑水溶液，逐步逼近火源進行降溫處理。

    阻化劑防火具有施工工藝簡單、投資少、減少用土量等優(yōu)點。其缺點是：對采空區(qū)再生頂板的膠結(jié)作用不如泥漿好；對金屬有一定腐蝕作用，其阻化壽命有待進一步提高。

    圖5.20    永久式噴灑系統(tǒng)示意圖

    1-供水管；2-地面儲液池；3-泵；4-輸液管；5-閥門；6-輸液軟管；7-噴槍