復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采綜合防滅火技術(shù)研究

1、第14卷第7期中國2004年7月China安全Safety科學(xué)Science學(xué)報(bào)Vol.14No.7JournalJul.2004復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采綜合防滅火技術(shù)研究戴廣龍1,2教授(1中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院2)學(xué)科分類與代碼:62013010【摘要】,提,并闡述了預(yù)測、預(yù)報(bào)、預(yù)防的實(shí)施方法。該方法應(yīng)用于,綜合防滅火技術(shù)取得了較好經(jīng)濟(jì)和社會效益。復(fù)雜難采煤層;簡易放頂煤開采;綜合防滅火StudyonComprehensiveFirePreventingandExtinguishingTechniqueofSimpleCuttingTopCoalDroppingofComplicat

2、edandDifficultCuttingCoalBedwithHighGasDAIGuang2Long1,2,Prof.(1SchoolofEnergy,ChinaUniversityofMining2DepartmentofResourceExploitation&ManagementEngineering,AnhuiUniversityofScience&Technology)Classificationandcodeofdisciplines:620.3010Basedontheanalysisofself2ignitioncharacteristicsatthewor

3、kingfaceinHuainanmine,afirepreventionandfullyAbstract:preparedextinguishmentsystemincludingfirepredictionandforecastwasestablished,andtheirimplementationmethodsde2scribed.ThesystemhasbeensuccessfullypracticedatseveralworkingfacesinHuainanminewithsatisfactorysocialandeconomicbenefit.Complicatedanddif

4、ficultcuttingcoalbedSimplecuttingoftopcoaldroppingKeywords:Comprehensivefirepreventionandextinguishment1引言淮南礦業(yè)集團(tuán)老區(qū)礦井中C13煤層為高瓦斯突出煤層,瓦斯涌出量大(瓦斯涌出量25m3/min),有些邊角塊段,煤層賦存復(fù)雜,煤層厚,走向、傾向短,使用分層開采不合理,多數(shù)采用7型鋼梁簡易放頂煤法和懸移支架放頂煤法,即復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采是一項(xiàng)高產(chǎn)高效的回采方法,由于開采的特殊性,其開采過程中的煤層自燃不同于傳統(tǒng)的炮采和分層開采,并且C13煤層易自然發(fā)火,自然發(fā)火期36個月。復(fù)

5、雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采方法的開防和有效的滅火四道防線1,即綜合防滅火技術(shù),保證了復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采工作面的安全生產(chǎn),取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。2自然發(fā)火特點(diǎn)淮南礦業(yè)集團(tuán)老區(qū)礦井中C13煤層,由于煤層賦存復(fù)雜,地壓大,煤層厚,走向、傾向短,采用了7型鋼梁簡易放頂煤法或懸移支架放頂法采煤方法。這類工作面,開采難度大,工藝復(fù)雜;煤層瓦斯涌出量大;工作面推進(jìn)速度慢;四周有的是煤體,有的是采空區(qū),有的與其他煤層采空區(qū)相連,巷道和采空區(qū)自然發(fā)火嚴(yán)重。因此,從時空上分析復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采工作面自然發(fā)火有如下特點(diǎn):(1)工作面開切眼和停采線發(fā)火嚴(yán)重。由于開切眼和停采線丟煤

6、多,易與其他采空區(qū)溝通,漏風(fēng)適宜煤炭自燃。采成功,將直接影響該技術(shù)在淮南礦區(qū)的推廣與應(yīng)用。為了確保復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采工作面安全回采,筆者在防止煤炭自燃方面,建立了預(yù)測、預(yù)報(bào)、預(yù)第七期戴廣龍:復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采綜合防滅火技術(shù)研究(2)工作面上下風(fēng)巷自然發(fā)火嚴(yán)重。由于工作面上下75化試驗(yàn)研究,優(yōu)選出適合于該煤層的自然指標(biāo)氣體,并確定溫度、氣體成份等與煤炭自燃危險程度之間的關(guān)系?；茨螩13煤層低溫氧化過程之有規(guī)律地出現(xiàn)CO、C2H4兩種氣體,且氣體生成量隨煤溫增加而增大,具有較好的規(guī)律性,如圖1所示。但在煤層本底氣體和煤樣低溫氧化過程中前從煤樣袋中抽取的氣樣中分析均有C2

7、H6,故C2H6不宜作指標(biāo)氣體。可采用CO和C2H4兩種氣體作為預(yù)報(bào)煤炭自然發(fā)火的指標(biāo)氣體。C2H4風(fēng)巷沿底施工,煤層厚,易壓疏,掘進(jìn)過程中易搭“涼棚”;與相鄰階段易溝通形成漏風(fēng)而引起巷道周邊煤炭自然發(fā)火。(3)地質(zhì)構(gòu)造帶附近易發(fā)生煤炭自然發(fā)火。(4)從時間分析,由于煤層賦存復(fù)雜,開采難度大,工藝復(fù)雜,煤層瓦斯涌出量大,工作面推進(jìn)速度慢,工作面采空區(qū)、開切眼、停采線和下風(fēng)巷存在時間大于自然發(fā)火期。因此,從以上時間和空間分析,工作面采空區(qū)、開切眼、停采線遺煤和下風(fēng)巷是防火的重點(diǎn)。3自然發(fā)火綜合防治技術(shù),工作面,、合防滅火體系。煤溫工作面上部工作面下部工作面中部607060濃度(10-6)825煤

8、溫110120110濃度(10-6)3.1自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報(bào)首先,對淮南礦區(qū)C13煤層進(jìn)行煤層本底氣體和低溫氧注:通風(fēng)量Q=200ml/min1-某工作面上部煤樣(Q=200ml/min)2-某工作面下部煤樣(Q=200ml/min)3-某工作面中部煤樣(Q=240ml/min)圖1C13煤層低溫氧化生產(chǎn)的CO和C2H4濃度與煤溫關(guān)系在開采過程中,采用溫度計(jì)和紅外測溫儀對工作面上隅角、工作面回風(fēng)流、密閉墻和鉆孔的溫度進(jìn)行動態(tài)觀測;通過束管檢測系統(tǒng)或人工取樣對工作面上隅角、工作面回風(fēng)流、密閉墻和鉆孔等處氣體成份進(jìn)行動態(tài)預(yù)測,為預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。再者,在預(yù)測的基礎(chǔ)上,對預(yù)測的溫度

9、、氣體成份等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,為煤炭自燃的危險程度進(jìn)行預(yù)報(bào)。點(diǎn)后,在8號點(diǎn)前設(shè)一調(diào)節(jié)窗降低8號點(diǎn)能位,同時在7,8號點(diǎn)密閉墻處各接一水柱計(jì),觀測采空區(qū)的壓差。3.2均壓防火技術(shù)調(diào)整放頂煤工作面的局部通風(fēng)系統(tǒng),最大限度地減少向采空區(qū)、停采線和開切眼漏風(fēng),從而有效地控制了采空區(qū)、停采線和開切眼遺煤氧化;及時封閉采空區(qū)的聯(lián)絡(luò)巷、溜煤眼;工作面區(qū)域內(nèi)的風(fēng)門一律實(shí)現(xiàn)閉鎖。定期測風(fēng)測壓,保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)工作面推進(jìn)過程中的動態(tài)均壓控制。例如,李二礦懸移支架放頂煤工作面局部通風(fēng)系統(tǒng)及能位測試布置如圖2所示。各測點(diǎn)相對于1號測點(diǎn)能位分布如圖3所示,從圖3可看出,4號測點(diǎn)能位和7號點(diǎn)基本相同,而8號點(diǎn)能位高

10、于7,4,5號測點(diǎn)。為此,將7號點(diǎn)前調(diào)節(jié)窗移至1號測圖2李二礦懸移支架放頂煤工作面能位測試測點(diǎn)布置示意圖3.3回采巷道自燃防治回采巷道的煤炭自然發(fā)火與其所處的漏風(fēng)環(huán)境密切相關(guān),在煤礦實(shí)際開采過程中,回采巷道所處的漏風(fēng)環(huán)境不外乎兩種情況:76中國安全科學(xué)ChinaSafetyScience學(xué)報(bào)第14卷Journal2004年3.5提高放煤率,提高回采率,保證適當(dāng)?shù)幕夭伤俣扔捎诿簩虞^硬,堅(jiān)固系數(shù)較大,往往頂煤冒落滯后于老塘撲出的矸石;頂煤冒落塊度大、煤矸混雜,造成頂煤不易放出,從而影響了回采率和回采速度。這對防火極其不利。為了解決頂煤冒落問題,提高回采率,在工作面對頂煤進(jìn)行注水2,如圖4所示,破壞

11、頂煤物理結(jié)構(gòu),使頂煤破碎,以減小冒落煤的塊度,減小煤矸混雜程度,提高回采率和毛煤質(zhì)量,其回采率在85d圖3李二礦懸移支架放頂煤工作面各測點(diǎn)相對于1號測點(diǎn)的能位圖一是由于工作面上下區(qū)段頂、底區(qū)已回采,回采巷道四周存在已采區(qū),形成從回采巷道向采空區(qū)(采巷道)的漏風(fēng),、片邦等情況時洞,引起松散煤炭的氧化。針對巷道頂煤自然發(fā)火,在掘進(jìn)巷道時為減少頂煤的下沉冒落及松散離層。采取了提高支護(hù)質(zhì)量及時支護(hù)的措施和巷道水泥沙漿噴涂、注凝膠隔離等綜合措施。一是在掘進(jìn)過程中杜絕或減少冒落孔洞的形成,加強(qiáng)掘進(jìn)巷道的管理,不“搭涼棚”。如果冒落孔洞較小,范圍不大時,用黃泥、砂漿等不燃性材料密封、填實(shí)。二是與采空區(qū)相連的

12、巷道邦,首先在整條巷道邦加背板,然后在背板上噴2030mm厚的水泥砂漿,封堵漏風(fēng),隔絕空氣與采空區(qū)遺煤接觸,防止遺煤氧化。工作面前方15m附近,由于受超前壓力的影響,水泥漿壁而被破壞。采用噴涂快速凝膠等方法,來封堵漏風(fēng)。圖4注水孔布置示意圖4結(jié)論通過以上實(shí)踐,針對復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采工作面的自然發(fā)火,必須根據(jù)其具體條件,采用綜合防治技術(shù)。(1)構(gòu)筑以預(yù)測、預(yù)報(bào)、預(yù)防為主,充分的滅火準(zhǔn)備為輔的綜合防治體系,預(yù)測是基礎(chǔ),預(yù)防是中心,預(yù)報(bào)以彌補(bǔ)預(yù)防之不足,充分的滅火準(zhǔn)備則可大大減少火災(zāi)的損失。(2)煤低溫自熱氧化,其溫度升高,同時伴隨氣體產(chǎn)生。所以,利用標(biāo)志氣體和溫度進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào),準(zhǔn)確可

13、靠。但要根據(jù)不同的煤,優(yōu)選出適合于本煤層的標(biāo)志氣體,確定標(biāo)志氣體與溫度的關(guān)系。(3)采用均壓技術(shù),注漿堵漏是減少漏風(fēng)、防止煤炭自燃的既經(jīng)濟(jì)又可靠方法。(4)采用頂煤注水,提高放煤率,從而提高回采率,減少采空區(qū)遺煤,從根本上減少了采空區(qū)煤炭自然發(fā)火的危險性;采用適當(dāng)?shù)幕夭伤俣?使采空區(qū)遺煤存在時間小于其自然發(fā)火期。(收稿:2004年3月;作者地址:江蘇省徐州市;中國礦業(yè)3.4堵漏與注漿(1)水泥沙漿噴涂堵漏,對巷道易發(fā)火地點(diǎn)及采后封閉墻進(jìn)行噴涂水泥沙漿。噴涂厚度一般不少于30mm,噴涂質(zhì)量直接影響其防漏風(fēng)效果。(2)壓注凝膠堵漏,采用泥漿泵將凝膠壓注到煤體內(nèi)或壓注到兩層密閉堵之間。凝膠具有良好的

14、固水和降溫吸熱作用。(3)黃泥灌漿是一種我國煤礦應(yīng)用比較成熟的常規(guī)防滅火技術(shù),它在開采有自然發(fā)火煤層時得到廣泛的使用,有許多經(jīng)驗(yàn)可借鑒。但是,復(fù)雜難采高瓦斯煤層簡易放頂煤開采工作面,跟底回采放頂煤,頂板管理采用全部跨落法管理頂板。因此,如何將泥漿灌到采空區(qū)的頂部,保證灌漿的質(zhì)量是一個難題。為了解決這一問題,一是采用常規(guī)的注漿方式,即隨采隨注和工作面灑漿;一是利用頂板走向瓦斯抽放鉆孔向工作面上部采空區(qū)注漿,提高注漿效果。大學(xué)能源學(xué)院;郵編:221008)參考文獻(xiàn)1張國樞,戴廣龍.煤炭自燃理論與防治實(shí)踐M.北京:煤炭工業(yè)出版,2002.3:14152戴廣龍,唐永志.王永等簡易放頂煤工作面煤層注水試

15、驗(yàn)J.煤炭科學(xué)技術(shù),2003,31(5):1315安全科學(xué)技術(shù)人才交流園地本期論文作者簡介蔡果湖南公安高等專科學(xué)校交通管理系主任、交通安全管理研究所所長,教授,注冊科技咨詢師,專業(yè)技術(shù)三級警監(jiān),1956,出版道路交通安全論等專著兩部;主編出版道路交通工程學(xué)、道路交通管理教程等專業(yè)書籍5部;在中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)等國內(nèi)外刊物和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表發(fā)展我國可持續(xù)發(fā)展城市道路交通的思考等論文40余篇,其中多篇獲省部級自然科學(xué)優(yōu)秀論文獎。戴廣龍徽霍邱人,年畢業(yè)于淮,碩士學(xué)位,現(xiàn)為中國礦業(yè)大學(xué)在讀博士生。1987年畢業(yè)后留校任教至今。曾任安徽煤炭勞動學(xué)會礦井通風(fēng)專業(yè)委員會委員。近年主持和參加“高瓦斯低透性煤層強(qiáng)化

16、增透技術(shù)研究”、“無煤柱階段連續(xù)開采綜放工作面瓦斯和自燃、綜合治理研究”“、礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價和決策技術(shù)研究”等項(xiàng)目的科研工作,獲省部級科技進(jìn)步獎1項(xiàng)?，F(xiàn)主要從事安全技術(shù)及工程學(xué)科的教學(xué)與科研工作,研究方向?yàn)榈V井通風(fēng)與防滅火。第一作者發(fā)表論文20余篇,參加編寫高校教材1部,合著著作1部。姚海波博士研究生。1971年9月生于吉林省公主嶺市,1991年7月畢業(yè)于長春地質(zhì)學(xué)校,同年進(jìn)入吉林省地勘局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所工作;1992年9月1995年7月在長春地質(zhì)學(xué)院水文地質(zhì)工程地質(zhì)系進(jìn)修學(xué)習(xí);1999年9月考入南京大學(xué)地球科學(xué)系,主修地質(zhì)工程專業(yè),獲得19992000年度優(yōu)秀研究生獎學(xué)金,并獲200

17、2屆南京大學(xué)優(yōu)秀畢業(yè)生稱號;2002年9月至今,就讀于北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程專業(yè),主修隧道工程。從入學(xué)至今完成和在作的項(xiàng)目有“風(fēng)火山隧道淺埋暗挖法三維數(shù)值分析”和“北京地鐵五號線崇文門車站淺埋暗挖法施工關(guān)鍵技術(shù)研究”。劉素霞碩士研究生。河北省滄州市人,1979年生。2002年畢業(yè)于江蘇大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院安全工程專業(yè),后考取該校環(huán)境工程專業(yè)碩士研究生,師從陳萬金教授。研究方向?yàn)榘踩c環(huán)境經(jīng)濟(jì)技術(shù)理論研究,主要從事安全投入方面的研究。連續(xù)多年獲得各類獎學(xué)金,參與了“江蘇省工業(yè)企業(yè)安全生產(chǎn)投入情況調(diào)查”的調(diào)研和安全投入統(tǒng)計(jì)分析工作,目前參加“鎮(zhèn)江市非公有制企業(yè)安全生產(chǎn)情況調(diào)查”工作,并主持江蘇大學(xué)學(xué)生科研項(xiàng)目“安全投資統(tǒng)計(jì)分析方法研究”。已發(fā)表論文