采煤工作面火區(qū)治理技術(shù)方案

1、XXX采煤工作面火災(zāi)治理總體技術(shù)方案二o七年七月1XXX工作面概況表1工作面頂?shù)装鍘r性頂?shù)装迕Q(chēng)巖石名稱(chēng)厚度(m)巖石特征老頂細(xì)砂巖干燥情況下巖石較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度較高，但遇水后強(qiáng)度降低，故其穩(wěn)定性較差直接頂泥巖1.0-2.0灰-深灰色、黑灰色，粉砂巖，屬軟弱巖石，有利于頂板管理，層理不發(fā)育偽頂泥巖030.8以泥質(zhì)粉砂巖和泥巖為主，局部地段存在炭質(zhì)泥巖偽頂。直接底粘土巖1.0灰-灰白色，質(zhì)純，遇水膨脹，局部含砂質(zhì)。老底粉砂巖灰色、厚層，水平層理發(fā)育，夾細(xì)砂巖團(tuán)塊，較堅(jiān)硬。根據(jù)相關(guān)鑒定報(bào)告，B4煤層自燃傾向性為I類(lèi)自燃煤層，自然發(fā)火期為30天，煤塵具有爆炸性，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為6.32m3/m

2、in,相對(duì)涌出量為3.15m3/t，為高瓦斯礦井。2xxx工作面自然發(fā)火經(jīng)過(guò)3xxx工作面自然發(fā)火分析圖3采空區(qū)自然發(fā)火疑似區(qū)域示意圖4xxx工作面火區(qū)治理總體方案xxx工作面現(xiàn)已封閉，預(yù)埋的束管不能采集氣樣，只能檢測(cè)密閉墻內(nèi)的氣體變化情況，因此在開(kāi)展工作面火區(qū)治理工作前必須對(duì)采空區(qū)深部氣體情況進(jìn)行采集與分析，根據(jù)氣體分布規(guī)律對(duì)采空區(qū)氧化升溫區(qū)域的位置與范圍進(jìn)行判定，再通過(guò)施工的防滅火鉆孔向采空區(qū)灌注泡沫膠體材料對(duì)高溫區(qū)域進(jìn)行降溫、覆蓋，使采空區(qū)氣體及溫度滿(mǎn)足工作面啟封要求；工作面啟封以后，沿傾向在架間施工鉆孔，并灌注泡沫膠體材料，形成隔離帶，以防止采空區(qū)遺煤再次氧化復(fù)燃。4.1工作面火區(qū)探測(cè)

3、4.1.1探測(cè)鉆孔布置經(jīng)查閱礦井相關(guān)地質(zhì)資料并與礦方溝通后，初步選定在1236工作面進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)合適地點(diǎn)向XXX工作面采空區(qū)施工探測(cè)鉆孔。由于現(xiàn)1263工作面進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)位置距離xxx工作面停采位置還有20m左右，因此，需要礦方先將1263工作面進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)至xxx工作面架后采空區(qū)60m位置，之后在1625架后20m開(kāi)始每隔20m向xxx工作面采空區(qū)施工探測(cè)鉆孔，共計(jì)施工3組鉆孔，鉆孔終孔位置位于工作面采空區(qū)上部區(qū)域，鉆孔布置如圖4所示。每組鉆孔的數(shù)量及施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)氣體探測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。4.12采空區(qū)氣體采集與測(cè)溫鉆孔施工完成后應(yīng)立即進(jìn)行封孔作業(yè)。將事先準(zhǔn)備好的50鋼管和測(cè)溫電纜放置在鉆孔內(nèi)，

4、用封孔材料封堵鉆孔，封孔長(zhǎng)度不應(yīng)小于5m。封口完成后在鋼管外部安裝閥門(mén)，以便采氣、測(cè)溫、注惰及注漿等工作，如圖5所示。套管套管鉆孔鋼管封孔材料閥門(mén)采氣、測(cè)溫、注惰、注漿圖5封孔示意圖在鉆孔閥門(mén)尾端安裝尺寸合適的束管，進(jìn)行氣體采集時(shí)，將氣體采集器進(jìn)氣口與束管連接，先預(yù)抽5min左右，然后將采氣袋與氣體采集器出氣口連接。各采氣袋首次連接真空泵變膨脹后，取下采氣袋并擠干凈里面的氣體，反復(fù)3次，以便最大程度排凈采樣袋內(nèi)的殘留氣體，然后開(kāi)始采集氣樣。負(fù)壓采集器可采用手動(dòng)型和自動(dòng)型，鑒于本次鉆孔位置相對(duì)集中，觀測(cè)周期較長(zhǎng)，建議采用自動(dòng)負(fù)壓采集器，如圖5所示。氣樣采集完畢后，用TES-1319型數(shù)位溫度表分

5、別測(cè)定鉆孔溫度，分別測(cè)三次，結(jié)果取其平均值。圖6氣體自動(dòng)采集裝置和溫度表4.2xxx工作面火區(qū)治理本方案采用泡沫膠體防滅火技術(shù)對(duì)XXX工作面火區(qū)進(jìn)行治理，該技術(shù)集灌漿、膠體、泡沫和惰氣防滅火技術(shù)優(yōu)點(diǎn)于一體，可用于處理大空間、高-中-低位區(qū)煤自燃火災(zāi)，特別適用于近距離煤層群和急傾斜煤層開(kāi)采工作面上覆老空區(qū)火災(zāi)的預(yù)防和治理。在注入待處理區(qū)域的初期，泡沫膠體具有較強(qiáng)的流動(dòng)性、惰化、降溫和由低到高的大空間堆積能力，在后期則具有覆蓋包裹煤體、封堵漏風(fēng)通道的特點(diǎn)，可有效地避免了注漿不能均勻覆蓋浮煤、易出現(xiàn)“跑漿”和“拉溝”的缺點(diǎn)，也避免三相泡沫防存在時(shí)間短的缺點(diǎn)。工作面啟封前在探測(cè)鉆孔的基礎(chǔ)上，再增補(bǔ)2組

6、鉆孔，終孔位置距底板7m左右，通過(guò)施工防滅火鉆孔向采空區(qū)灌注泡沫膠體材料，鉆孔布置示意圖如圖7所示。待工作面啟封后，每隔5副支架在架間向架后施工鉆孔，并灌注泡沫膠體材料，主要灌注范圍為架后5-10m區(qū)域，形成隔離帶，以防止火區(qū)復(fù)燃，鉆孔布置示意圖如圖8所示。5火區(qū)治理工程泡沫膠體灌注量概算5.11625運(yùn)輸順槽鉆孔灌注量漿液覆蓋采空區(qū)空間Q1=KLWH式中：Q漿液覆蓋米空區(qū)空間，m3；L采空區(qū)待治理區(qū)域走向長(zhǎng)度，取40m；W工作面覆蓋傾斜長(zhǎng)度，取150m；H鉆孔終孔點(diǎn)距煤層底板平均高度，方案中鉆孔終孔位置距煤層底板7m；K采空區(qū)巖石冒落松散系數(shù)，0.3。即Qi=0.3x40x150x7=126

7、00m3發(fā)泡劑及膠凝劑添加量為了使泡沫膠體材料的防滅火效果達(dá)到最佳，推薦的發(fā)泡劑及膠凝劑添加比例為0.5%，泡沫膠體密度約200kg/m3，可以計(jì)算出1625運(yùn)輸順槽各鉆孔所需發(fā)泡劑及膠凝劑用量為Mj=12600X200X0.5%1三1000=12.6噸?？紤]實(shí)際施工過(guò)程中存在的損耗，則實(shí)際所需M宀1實(shí)=12.6X1.113.9噸。5.21625架間鉆孔灌注量工作面啟封后，為保障安全推進(jìn)，需要在架后灌注泡沫膠體形成隔離帶，主要充填架后5-10m范圍。隔離帶走向長(zhǎng)度為5m,覆蓋厚度為7m。漿液覆蓋空間Q2=LWh式中：Q2漿液覆蓋米空區(qū)空間，m3；L隔離帶走向長(zhǎng)度，取5m；W工作面傾斜長(zhǎng)度，取1

8、50m；h一覆蓋厚度，取7m；即Q2=5x150x7=5250m3發(fā)泡劑及膠凝劑添加量1625架間鉆孔所需發(fā)泡劑及膠凝劑用量M2=5250X200X0.5%三1000=5.25噸。考慮實(shí)際施工過(guò)程中存在的損耗，則實(shí)際所需M=5.252實(shí)X1.17.8噸。發(fā)泡劑及膠凝劑用量為：M=M+M=13.9+5.8=19.7噸。1實(shí)2實(shí)6工程概算序號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)數(shù)量單位單價(jià)（萬(wàn)元）金額（萬(wàn)元）備注1技術(shù)咨詢(xún)與服務(wù)費(fèi)1服務(wù)內(nèi)容：治理方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。服務(wù)期限：合同簽訂日起至工作面啟封后30天。含人員費(fèi)、差旅費(fèi)及技術(shù)費(fèi)用。2自動(dòng)氣體采樣裝置1臺(tái)3數(shù)顯溫度檢測(cè)裝置10套含溫度傳感器、測(cè)溫導(dǎo)線及溫度表。4泡沫膠體防滅火材料19.7噸1625順槽灌