近距离煤层综放面瓦斯与煤自燃复合灾害防治技术研究

为解决高瓦斯易自燃煤层生产过程中瓦斯与煤自燃复合灾害的重大隐患,在研究付村煤矿瓦斯异常区的瓦斯赋存规律与煤自燃发火特点的基础上,建立了“W”型通风方式条件下交错钻场高位钻孔抽放、旁路式倾向高位钻孔抽放、邻近采空区钻孔抽放等立体瓦斯抽放体系;提出了采用三相泡沫对采空区浮煤覆盖、不燃高倍数固化泡沫对漏风地点迅速封堵、易自燃区域目标注氮惰化、支架后面注塑性水玻璃凝胶堵漏降温等“注-堵”成套防灭火关键技术.针对抽放瓦斯过程易引发煤自燃的特点,提出了旁路式高位钻孔抽放瓦斯并结合瓦斯抽放钻孔大流量灌注三相泡沫防灭火材料的“抽-注”一体化方法同时治理采空区瓦斯与煤自燃技术.上述关键技术在付村矿3下煤层综放面瓦斯和煤自燃防治中得到成功应用,应用效果显著,在有效解决工作面瓦斯的同时很好地解决了采空区煤自燃危险性,具有广泛的推广应用前景.     

下分层采空区瓦斯与煤自燃危险区域判定

为有效预防分层开采时回采期间采空区及上覆岩层瓦斯与煤自燃灾害问题,以数值模拟为主要手段,建立以鹿洼煤矿4301 (2)工作面参数为基础的氧气消耗和瓦斯扩散数学模型,以上下隅角埋管检测数据为辅,建立4301 (2)采空区瓦斯与煤自燃指标气体检测体系,对采空区瓦斯与氧气浓度实施可视化监控,研究鹿洼煤矿4301煤层上覆采空区瓦斯赋存情况。确定了分层开采时下分层采空区危险区域,为工作面灾害防治提供了支持,同时也为下一步有效采取煤自燃与瓦斯防治技术措施提供了依据。     

被保护松软厚煤层工作面煤自燃危险性分析与防治技术

随着煤层开采深度逐渐增加，保护层开采成为有效降低被保护煤层瓦斯突出的关键方案，但易造成被保护煤层漏风严重，煤自燃危险性加剧。针对被保护煤层回采工作面采空区煤自燃综合防治问题，通过分析被保护煤层膨胀变形量、裂隙发育情况、采空区蓄热环境、层间立体漏风等危险扰动因素，确定了被保护煤层采空区煤自燃危险区域分布范围；现场采集工作面煤体，通过对煤体自燃产气与放热测试，获得了煤自燃特征参数；制定了自然发火多方位监控分级预警与立体化综合治理双重防治机制；采取了大规模灌浆封堵与凝胶充填密封由“整体”到“局部”的漏风封堵，及采空区危险区域预防性注氮与工作面联合均压防灭火“动静结合”的煤自燃防治措施。数值模拟分析及现场监测结果表明：被保护煤层采空区煤自燃得到有效抑制。     

“抽-注一体化”瓦斯与火复合灾害平衡防控技术应用

为解决马堡煤业15205工作面回采期间存在的上覆近距离煤层邻近采空区遗煤自燃以及邻近层双重瓦斯异常涌出的风险,提出了“抽-注一体化”的瓦斯与火复合灾害综合防控方法。通过应用低温惰性气体控制上覆采空区、注两相泡沫和邻近层瓦斯抽采兼顾的瓦斯与火灾害协同防治技术,实现了自燃煤层降温阻化和提高瓦斯抽采效率的双重效果,显著降低了共存灾害发生的危险性。     

易自燃特厚煤层综放面采空区防灭火技术

耿村煤矿2-3煤层自然发火期短,厚度大,瓦斯绝对涌出量大,采用以高抽巷为主的治理瓦斯模式导致采空区漏风大。为避免采空区遗煤自燃,实施了高抽巷埋管灌浆、上下隅角密闭封堵、进回风巷超前30 m施工防火钻孔注浆防火、下隅角埋管注氮、定期取样分析等综合防灭火措施,有效防止了采空区遗煤自燃。     

综采放顶煤工作面防灭火技术

综采放顶煤在煤矿中得到广泛应用,但在实际生产中容易出现自燃问题。跃进煤矿根据自身地质条件,针对煤层自然发火期短和浮煤遗煤自燃等问题提出了控制推进度、埋管注氮、完善注浆系统、稳定通风系统、封堵充填松散顶煤等措施。通过落实措施,解决了煤层自燃问题,保证了工作面的安全顺利回采。     

基于水力化措施的“钻-割-压-卸-注”瓦斯治理工艺

在系统分析各种水力化措施作用机理及应用效果的基础上,按照"水"对煤层瓦斯作用机理和效果的不同,将水力化措施分为2大类("封堵"瓦斯;"排放"瓦斯);围绕这一分类,以煤层注水、水力割缝、水力压裂为代表,深入研究了3种水力化措施在煤层瓦斯治理中的作用机理及应用效果,分析了各种措施的优点及存在的问题。提出了基于区域瓦斯治理的以"前期长钻孔径向导控,深割缝侧向引导,大流量压裂增透,游离瓦斯快速高效抽采;后期中低压注水,煤体整体均匀湿润,抑制残余瓦斯"为核心的"钻-割-压-卸-注"水力化集成技术工艺。     

正压通风矿井近距离煤层群大采高工作面防灭火技术

针对正压通风矿井近距离煤层群大采高工作面所面临的煤层易自燃难题,以大柳塔煤矿12314综采工作面为例,分析了工作面回采过程中采空区遗煤自燃危险因素,建立了自燃预测预报系统,提出了以"工作面控风为主,注氮、注浆、封堵漏风为辅"的综合防灭火技术措施。     

任楼煤矿Ⅱ7324N工作面瓦斯与火协同治理技术

任楼煤矿为瓦斯突出及自然发火矿井,Ⅱ7₃24N工作面属近距离多煤层组中煤层开采,在工作面回采期间存在上覆采空区遗煤自燃和上下临近层双重瓦斯异常涌出的风险。为实现瓦斯与火灾害协同治理,通过实施"21212"协同治理优化模式,最终形成了注氮、上隅角埋管抽采、上下隅角封堵、上覆采空区灌注液态CO₂和局部地点覆盖防灭火剂的瓦斯与火"五位一体"协同治理技术,实现了零超限、零发火目标,确保了工作面安全回采。     

综采放顶煤工作面煤层自燃防治措施

针对华丰煤矿大倾角综采放顶煤工作面的特点,介绍了预报和预防煤层自燃发火的综合技术措施。预报措施主要是监测采空区内一氧化碳气体浓度、分析井下气体自燃指标、查找煤体氧化异常点,预防措施主要采取向采空区注氮、注水、注浆,在上隅角注胶封堵漏风以及控制工作面通风量等方式。