開拓開采技術(shù)措施和堵漏

1、能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涞V井通風(fēng)與安全第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250好學(xué)力行 德才兼?zhèn)浔菊轮饕獌?nèi)容本章主要內(nèi)容第一節(jié) 概 述第二節(jié) 外因火災(zāi)及其預(yù)防第三節(jié) 煤炭自燃理論基礎(chǔ)第四節(jié) 火災(zāi)預(yù)測和預(yù)警第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用第七節(jié) 均壓防滅火第八節(jié) 惰氣防滅火第九節(jié) 火災(zāi)時期通風(fēng)第十節(jié) 礦井火災(zāi)處理與控制第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涞谖骞?jié)第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施開采技術(shù)防火措施一、礦井自燃火源的分布規(guī)律根據(jù)統(tǒng)計分析，采空區(qū)、煤柱、煤巷頂煤、

2、地質(zhì)構(gòu)造帶附近。1、采空區(qū)（占50以上。） 自燃火區(qū)主要分布在有碎煤堆積和漏風(fēng)同時存在、時間大于自燃發(fā)火期的地方。 多煤層聯(lián)合開采和厚煤層分層開采時，采空區(qū)自燃火源多位于“兩道一線”附近； 中厚煤層采空區(qū)的火區(qū)大多位于停采線和進(jìn)風(fēng)道。 當(dāng)采空區(qū)有裂隙與地表或其他風(fēng)路相通時，在有碎煤存在的漏風(fēng)路線上都有可能發(fā)火。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)湟弧⒌V井自燃火源的分布規(guī)律一、礦井自燃火源的分布規(guī)律2、煤柱、煤柱 留煤柱保護(hù)區(qū)段巷道時，在采動壓力和地應(yīng)力的作用下，煤柱容易壓裂、破碎或坍塌，形成大量浮煤堆積，留下漏風(fēng)通道，容易發(fā)生煤

3、自燃現(xiàn)象。4、斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近、斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)湟弧⒌V井自燃火源的分布規(guī)律一、礦井自燃火源的分布規(guī)律3、巷道頂煤、巷道頂煤 根據(jù)高冒區(qū)松散煤體的裂隙分布狀態(tài)，煤體松散程度和冒落程度可分為三個區(qū)域：破碎區(qū)、離層區(qū)和斷裂下沉區(qū)。 其中在破碎區(qū)內(nèi)，煤體已經(jīng)充分破碎，應(yīng)力完全釋放，巷道中的空氣可以通過該區(qū)域的裂隙滲透進(jìn)入松散煤體中，并在裂隙暴露的煤表面與煤發(fā)生氧化反應(yīng)。因此，巷道頂煤容易發(fā)生煤自燃（尤其是綜放開采的上下巷）。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)

4、防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涠?、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 總要求： 1、提高回采率，減少丟煤。 2、限制或阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自燃的供氧條件。（消除漏風(fēng)通道和減少漏風(fēng)壓差） 3、使流向可燃物質(zhì)的漏風(fēng)，在數(shù)量上限制在不燃風(fēng)量之下，在時間上限制在自然發(fā)火期以內(nèi)。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?主要技術(shù)措施有：（1）合理地進(jìn)行巷道布置 盡可能采用巖石巷道 因為：如果布置在煤層里，一是要留下大量的護(hù)巷煤柱；二是煤層受到嚴(yán)重的切割，其后果是增大了煤層與空氣接觸的暴露面積，而且煤柱容易受壓碎裂，自燃

5、發(fā)火幾率必定增加。 所以：開采有自燃傾向性的煤層，應(yīng)盡可能采用巖石巷道，以減少煤層切割量，降低自燃發(fā)火的可能性。二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)鋮^(qū)段巷道分采分掘在傾斜煤層單一長壁工作面，習(xí)慣于采用雙巷掘進(jìn)方式，即同時掘出上區(qū)段的運輸平巷和下區(qū)段的回風(fēng)平巷，且在兩條巷道之間的護(hù)巷煤柱中一般每隔80100m 開一條聯(lián)絡(luò)巷，這樣使處于采空區(qū)的區(qū)段煤柱極易自燃發(fā)火。從防火角度出發(fā)，區(qū)段平巷應(yīng)分采分掘，即準(zhǔn)備每一區(qū)段時只掘出本區(qū)段工作面的進(jìn)回風(fēng)巷，而下區(qū)段的回風(fēng)平巷等到準(zhǔn)備下一區(qū)段時再

6、進(jìn)行掘進(jìn)。同時，上下區(qū)段的區(qū)段平巷間不應(yīng)掘聯(lián)絡(luò)巷。1-工作面運輸巷2-下區(qū)段工作面回風(fēng)巷3-聯(lián)絡(luò)巷二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)渫茝V無煤柱開采技術(shù)無煤柱開采就是在開采過程中取消了各種維護(hù)巷道、隔離采空區(qū)的煤柱。這種開采方法一方面減少了煤炭資源的浪費，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面由于沒有煤柱，消除了煤炭自燃的根源，大大減少了自然發(fā)火的次數(shù)。無煤柱護(hù)巷方式已獲得廣泛應(yīng)用，將階段大巷和采區(qū)上(下)山設(shè)在煤層底板巖層中，不留大巷煤柱和上(下)山煤柱；區(qū)段巷道采用沿空掘巷或沿空留巷

7、，取消區(qū)段煤柱和采區(qū)區(qū)間煤柱等措施，使自然發(fā)火率明顯降低。二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)洌?）選擇合理的采煤方法和先進(jìn)的回采工藝，提高采出率，加快回采速度 (L1+L2) / V 當(dāng): 自然發(fā)火期S時，可能發(fā)生自燃。根據(jù)煤層的自燃傾向、發(fā)火期和采礦、地質(zhì)開采條件以及工作面推進(jìn)長度，合理確定回采速度，以期在自燃發(fā)火期以內(nèi)將工作面采完，且在采完后立即封閉采空區(qū)。二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開

8、采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?、選擇合理的通風(fēng)系統(tǒng)、選擇合理的通風(fēng)系統(tǒng) 對角式和分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)比中央式更有利于防火。 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)、通風(fēng)阻力小、風(fēng)流穩(wěn)定可靠、通風(fēng)設(shè)施布置合理。(1)風(fēng)網(wǎng)簡單，結(jié)構(gòu)合理采用對角式和分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)，這兩種通風(fēng)系統(tǒng)一是有利于防火，因為采區(qū)封閉后，可以調(diào)節(jié)其壓力，從而消除主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的影響；二是便于災(zāi)變時，進(jìn)行通風(fēng)控制，防止主井進(jìn)風(fēng)流發(fā)火影響全礦井。采區(qū)應(yīng)是分區(qū)通風(fēng)，即采區(qū)間是并聯(lián)風(fēng)路，而不應(yīng)是串聯(lián)風(fēng)路，應(yīng)盡量避免角聯(lián)。二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采

9、技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?2)通風(fēng)設(shè)施布置合理調(diào)節(jié)風(fēng)窗在風(fēng)路中安設(shè)將使其前方壓力升高而后方壓力降低。將調(diào)節(jié)風(fēng)窗安設(shè)在封閉火區(qū)進(jìn)、回風(fēng)密閉兩端AB之間，造成通風(fēng)壓差由h1增大到h2，顯然，不利于火區(qū)熄滅。如將調(diào)節(jié)風(fēng)窗移到AB段之外，通風(fēng)壓差由h1減小到h2，有利于火區(qū)熄滅。二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?3) 合理的工作面通風(fēng)方式自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井，應(yīng)該采取能夠降低進(jìn)回側(cè)壓差，減少向采空區(qū)漏風(fēng)的通風(fēng)方式。工作面通風(fēng)方式W型、Z型要比U型對防止采空區(qū)煤炭自然要好。二、開

10、拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?4)減小礦井通風(fēng)阻力合理確定礦井通風(fēng)阻力，低瓦斯礦井負(fù)壓控制在2kPa內(nèi)，高瓦斯礦井負(fù)壓控制在3kPa內(nèi)。如神東礦區(qū)某礦簡化通風(fēng)系統(tǒng)，將通風(fēng)阻力由3kPa降低為1.2kPa后，礦井漏風(fēng)量由1250m3/min降低為650m3/min，基本杜絕了煤炭自然發(fā)火事故。二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第五節(jié) 開采技術(shù)防火措施 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?、選擇合理的開采順序（自上而下）煤層

11、群、開采時，要先采上層后采下層。同一煤層開采時，要由上而下?；夭晒ぷ髅嬉话銖牟蓞^(qū)邊界開始，作后退式開采。若分層回采，先采靠近頂板的分層，后采靠近底板的分層。實踐證明，這些措施對防止煤層破壞和漏風(fēng)，防止自然發(fā)火都有較好的效果。5、合理確定近距離相鄰煤層下煤層頂板冒落高度大于層間距、厚煤層分層同采時，合理確定兩工作面之間的錯距，防止上、下采空區(qū)之間連通。二、開拓開采技術(shù)防火措施二、開拓開采技術(shù)防火措施 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涞诹?jié)第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用防滅火材料與應(yīng)用一、灌漿防火一、灌漿防火 灌漿就是把粘土、粉碎的頁

12、巖、電廠飛灰等固體材料與水混合、攪拌，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路注入或噴灑在采空區(qū)里，達(dá)到防火和滅火的目的。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涔酀{防火機(jī)理灌漿防火機(jī)理機(jī)理：充填煤巖裂隙及其孔隙的表面，增大氧氣擴(kuò)散的阻力，減小了煤與氧的接觸和反應(yīng)面；漿水浸潤煤體，增加煤的外在水份，吸熱冷卻煤巖；加速采空區(qū)冒落煤巖的膠結(jié)，增加采空區(qū)的氣密性。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涔酀{系統(tǒng)灌漿系統(tǒng)（二）灌漿系統(tǒng)構(gòu)成：制漿輸漿灌漿 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)

13、院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)錆{液的制備漿液的制備v漿液性能?；疽螅簼舛冗m當(dāng)，滲透能力強(qiáng)。v漿材的選取 漿材必須滿足一定的基本要求。黃土、頁巖、洗煤廠尾礦、電廠飛灰v漿液的制備工藝：水力取土自然成漿、人工或機(jī)械取土機(jī)械制漿第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)錆{液的輸送漿液的輸送 輸漿壓力與輸漿倍線 輸送漿液的壓力有兩種：靜壓輸送和加壓輸送靜壓輸送是利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進(jìn)行輸送。加壓輸送是當(dāng)靜壓不能滿足要求時應(yīng)采用。輸漿倍線：表示輸漿管路阻力與壓力之

14、間關(guān)系，用N表示。 靜壓輸送時： NLH 加壓輸送時 NL(Hh) 倍線一般控制在38之間。過大時，應(yīng)加壓；過小時,容易發(fā)生裂管跑漿事故可在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b閘閥進(jìn)行增阻。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涔酀{管道的選擇 當(dāng)管道中漿液恰好處于無沉積的懸浮狀態(tài)時的流速，稱為臨界流速(vc)時，也叫不淤流速。 灌漿鉆孔236004CmCdQVCmCVQd301或漿液的輸送漿液的輸送第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?、灌漿防火方法 按與回采的關(guān)系分，預(yù)防性灌漿有：采前

15、預(yù)灌、隨采隨灌、采后注漿（封閉灌漿） 常用灌漿方法：鉆孔灌漿、埋管灌漿、工作面灑漿、綜采工作面插管灌漿。灌漿灌漿防火方法防火方法第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涠⒍?阻化劑防滅火阻化劑防滅火 在化學(xué)上，凡是能減小化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì)皆稱為阻化劑(inhibitors)。 1、作用機(jī)理：（1）增加煤在低溫時的化學(xué)惰性，或提高煤氧化的活能（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。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與

16、工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?、阻化劑的評價指標(biāo)及其影響因素、阻化劑的評價指標(biāo)及其影響因素（1）煤的阻化率E E=100(A-B) A，%式中: A，B-分別為原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實驗條件下氧化5小時放出的CO( pmm) 或SO 2 (mg)。 阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。 （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)過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。 阻化劑的壽命可用下式表示： 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)涿旱V使用的阻化劑有：

17、氯化鈣、氯化鎂、氯化銨以及水玻璃，以及工業(yè)廢液等。實踐應(yīng)用說明：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、氫氧化鈣等對高硫煤有較高阻化率。3、阻化劑選擇第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)渲饕椒ㄊ牵罕砻鎳姙?、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。4、阻化劑防火工藝方法 第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)?制漿站（黃泥）混合器發(fā)泡器三相泡沫氮氣發(fā)泡劑添加泵過濾網(wǎng)發(fā)泡劑定量添加泵發(fā)泡劑定量添加泵三、三相泡

18、沫及其應(yīng)用組成：固態(tài)不燃物（粉煤灰或黃泥等）、N2和水。在煤灰或黃泥漿液中添加發(fā)泡劑并引入氣體，通過物理機(jī)械攪拌，形成粉煤灰或黃泥顆粒均勻地附著在氣泡壁上，形成多相體系(即三相泡沫）。第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)淙嗯菽捌鋺?yīng)用三相泡沫及其應(yīng)用優(yōu)缺點：含氮氣的三相泡沫，兼有一般注漿方法和惰氣泡沫防滅火的優(yōu)點。利用粉煤灰或黃泥的覆蓋性、水的吸熱降溫性和氮氣的窒息功能，防滅火效率大大提高。圖1 實驗室生產(chǎn)的粉煤灰三相泡沫圖圖2 2 在礦井巷道中形成的三相泡沫在礦井巷道中形成的三相泡沫第十章 火災(zāi)防治能源科學(xué)與工程學(xué)院 QQ：76396250第六節(jié) 防滅火材料與應(yīng)用 好學(xué)力行 德才兼?zhèn)渌摹⒛z體防滅火材料及應(yīng)用四、膠體防滅火材料及應(yīng)用v膠體材料（亦稱凝膠）主要有：無機(jī)凝膠，如硅酸凝膠和硅鋁凝膠，有機(jī)凝膠，復(fù)合膠體等。v膠體材料由基料+促凝劑+水（90%）組成。v常用基料為水玻璃（俗稱泡花堿，Na2OnSiO2或Na2SiO3）v