[科普中国]-胶体防灭火技术

胶体防灭火技术是近年来发展起来的新型防灭火技术，集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体。凝胶材料由基料、促凝剂和增强剂与水混合胶凝而成。基料有硅胶、XK2-PR等，促凝剂有碳酸氢铵、碳酸氢钠及铝酸盐等。针对矿井不同自燃火灾状况和实际条件，可选择采用不同的胶体防灭火技术。1

防火机理胶体防灭火机理在于：高水胶体通过钻孔或煤体裂隙进入高温区，其中一部分未成胶时在高温情况下水分迅速汽化，快速降低煤表面温度，残余固体形成隔离层，阻碍煤氧接触而进一步氧化自燃。而流动的部分混合液随着煤体温度的升高，在不远处及煤体孔隙里形成胶体，包裹煤体，隔绝氧气，使煤氧化、放热反应终止。随着注胶过程的不断进行，成胶范围不断扩大，火势熄灭圈增大，直至整个火源熄灭。完全干涸的胶体还可以降低原煤体的孔隙率，使得通过的空气量大大减少，从而抑制复燃。硅凝胶材料在成胶过程中会产生刺激性气体，恶化了井下工作环境。1

胶体材料能成为胶体的材料众多，但并非每种材料都适用于煤层自然发火的防治。根据煤矿火灾特点，矿井灭火用胶体材料必须具有以下特点：

(1)无毒无害，对井下设备无腐蚀，对环境无污染；

(2)渗透性好，能进入松散煤体内部；

(3)具有良好的耐高温性，在高温下不会迅速汽化，且吸热降温性能好；

(4)有一定的堵漏性和阻化性，阻止煤再次氧化而复燃；

(5)成本低廉，成胶工艺简单，便于现场应用。根据上述要求，在众多胶体材料中选择适合煤层防灭火的胶体材料。2

无机凝胶许多化合物可在水溶液中通过化学反应形成凝胶。无机凝胶是白色粉末；无味、无毒、无刺激性；不溶于水、油和乙醇。浸水溶胀，在较低固含量下能形成高透明度、高粘度的胶体。

高吸水树脂高吸水树脂分为体型材料和线型材料。许多吸水性树脂都能形成有机凝胶，像蛋白质、明胶、表面处理增强了亲水性的淀粉、纤维素等天然高分子材料，都能够形成水凝胶。近年来人工合成的高吸水树脂也越来越多，它们也能吸附大量水分而形成凝胶。

为达到灭火效果，吸水材料必须无毒无害，对环境无污染；必须有较大的吸水倍数，少量添加材料吸水后就能形成大量凝胶。

复合胶体

复合胶体是由基料与微量复合剂及微量促凝剂形成。通过化学反应成胶的复合胶体，泥浆中的颗粒充填在网状胶体结构之间，一般仅起充填和增强作用；吸水

本词条内容贡献者为:

李兵 - 副教授 - 西南大学