防治大面积自然发火的综合措施

本文介绍了白洞矿为治理大面积火区和组织安全生产所采用的一套新技术、新工艺:用精密气压计测定点压能;用计算机解算网路;用压能图描述矿井通风网路,改造通风系统,降低矿井负压;用 SF_6示踪技术检测火区漏风通道;采用了以风压调节技术为主的综合防治自然发火的工艺系统。风压调节以火下盘区进风系统能位为基础,实施了双侧调压,井下火区外围密闭采用以升压气室为主要措施,予以升压。回采工作面采用局部升压系统,在火区上部进风侧不易自燃的落煤采空区建立降压系统,有效地实现了火区漏风系统的均压调节。     

浅埋藏、大漏风火区均压防灭火技术应用

针对来叶沟矿6201工作面浅埋藏、大漏风火区范围广、启封易复燃等难题,设计并实施了均压防灭火系统,在均压过程中进行了风压动态调节,实现了工作面需风量和配风量、采空区内外风压的动态平衡。应用表明,均压防灭火技术能降低地面漏风压差,减少采空区漏风量,达到抑制火区发展直至熄灭火区的目的。     

双工作面均压通风防灭火技术在板定梁塔煤矿的应用

针对板定梁塔煤矿1201回采工作面和1203备采工作面在主要通风机负压通风下,周边火区的CO气体通过地面裂隙或上覆采空区等漏风通道进入工作面,引起工作面CO超限的问题,通过构建了风机、风门、密闭、调节风窗等通风构筑物,在双工作面成功应用了联合均压通风防灭火技术,实现了工作面风量、上下煤层风压的动态平衡。结果表明:均压通风防灭火技术提升了工作面风流压力,减少了采空区漏风量,有效地抑制了采空区CO气体向回采工作面溢出。     

云岗矿均压通风防灭火技术实践

以云岗矿6306工作面为研究对象,采用均压通风技术进行了该工作面综合防灭火的治理实践。基于63上06-l工作面通风系统的实况,采用采空区或火区增加并联通风网路等多种方法来实现工作面与采空区风压分布,控制了均压范围内的风压差,减少了采空区漏风。实践效果表明:均压通风技术及相应的配套措施能有效地控制CO浓度,取得了较好的防火灾效果。     

均压通风技术治理浅埋深、大漏风火区

针对龙华煤矿浅埋深煤层工作面存在上覆房柱式采空区和废弃巷道形成的大漏风火区和火灾气体威胁等难题,设计并实施了均压防灭火技术措施,通过采用调节风窗和局部通风机联合均压的方式,均衡了大漏风火区内主要漏风通道两端的风压,使得整个大漏风火区基本处于均压状态,改变了通风系统内的压力分布,抑制了火灾气体涌入本煤层工作面,从而有效遏制了上覆煤层老窑及地表露天矿剥离引起的大规模明火燃烧对本煤层工作面回采的影响。     

防灭火均压系统非稳定性分析及其调节

针对防灭火均压系统很难确保均压区域有稳定均压效果的情况,研究了局部通风机-调节风窗防灭火均压系统,研究表明防灭火均压系统主要受自然风压、摩擦风阻、工作面密闭情况、采空区内气体含量、火风压和火势发展程度影响。通过对各种影响因素的定性分析,得出采空区内外压差随时间变化的函数,并总结出了防灭火均压系统的调节方法：若采空区内外压差大于某一值,则采空区漏风对遗煤自燃会产生较大的影响,必须对灭火均压系统进行调节来降低采空区内外压差。最后应用该方法成功启封了来叶沟煤矿6-201综放工作面。     

均压系统在综放面火区启封中的应用

针对来叶沟煤矿6-201综放面火区启封屡次复燃的情况,研究采用局部通风机-调节风窗均压防灭火系统实现火区的安全启封,分析了影响均压系统稳定性的因素,并对该系统的应用效果进行了检验。结果表明,采用该系统能有效减少综放面采空区漏风,避免火区启封后发生复燃,保证了工作面的安全生产。     

北辛窑煤矿首采面综合防灭火技术

北辛窑矿首采面面临上部采空区火区位置不明、缺少快速高效治理火区的综合防灭火系统以及回采期间老空区气体可能涌入工作面等问题。结合北辛窑矿首采面的实际条件,有针对性地制定了采用钻孔测温测气的方法进行火区探测,建立以灌注三相阻化泡沫为主的综合防灭火系统,在回采期间采用均压通风手段防止有害气体涌入工作面的措施。通过以上措施的实施,有效防止了上部采空区火区对首采面的危害,保证了北辛窑矿首采面的顺利推进。     

综放面采空区自然发火的处理

介绍了平煤十三矿12090综采放顶煤采空区出现自然发火后,鉴于火区的发展,分阶段采取了不同的措施,即封堵采空区、局部均压、区域反风、封闭注氮等,最终扑灭了采空区火点。随后安全启封了采面,在综采设备回收后采面又重新跳眼改为炮采,恢复了正常生产。挽回了巨大的经济损失,保证了矿井的生产安全。     

综放复采工作面季节性自然发火规律研究

针对红会一矿复采生产中自燃火灾事故频发的特点,通过对综放复采工作面火灾事故统计研究,提出了煤矿火灾事故具有季节性,深刻分析了煤矿火灾事故和矿井自然风压季节性变化规律,并进一步研究了自然风压季节性变化对综放复采工作面采空区、小煤矿破坏区风压、风量,通风供氧方式的影响,造成采空区及破坏封闭区氧含量相对增加的气候条件。通过采取矿井通风动力恒压技术和风压、风量及O_2、CO、烷烯比等火区标志性气体的全面预测预报体系,实施采空区适时预防性灌浆治理、巷道喷浆封闭区超前治理的综合防灭火技术措施,确保了小煤矿严重破坏区3 887.67万t煤炭资源的安全复采。     

大面积火区调压的仿真模型

以采场渗流与通风系统的管流进行一体化分析为出发点，建立的大面积火区调压仿真模型从数学上完整、准确地描述了大面积火区调压机理及过程。系统软件能对漏风源汇分布、调压值、调压次序、敏感点的调压潜力、火区下生产工作面是否需要升压等内容进行仿真。     

注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m3/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。     

瓦斯与煤自燃共存研究（II）：防治新技术

基于瓦斯与煤自燃共生发生场所的不同定义了煤岩跨尺度裂隙场概念,深入探讨了共生灾害防控机理及技术方法,即通过合理改变跨尺度裂隙场中的场流分布以消除瓦斯与煤自燃共生灾害--共生区域Se=0,提出固相颗粒输运改变煤岩体裂隙漏风场尺度、低温液态惰气改变采空区温度场和气体浓度场两种防治共生灾害新技术。建立了固相颗粒输运改变网络裂隙场场流模型,讨论了颗粒填充漏风裂隙场后,漏风裂隙尺度、可通路径的变化,致使漏风阻力增大,保证了瓦斯抽采处于安全的煤岩体裂隙场和低氧气浓度场;理论揭示了低温液氮防治共生灾害机理,并自主设计了液氮防灭火模拟平台,结果表明：液氮注入火区能迅速吸热膨胀,产生大量的低温氮气,扩散进入采空区空间,对热（火）源形成惰化隔离带,同时低温氮气携带水凝气与采空区隐蔽热（火）源产生的热风压进行热交换,降低热（火）源温度在可燃点温度以下,主动吞噬热（火）源。     

矿井自动控制均压防灭火系统设计

利用流体数值模拟软件,对均压效果进行了模拟分析;根据均压防灭火技术原理、特点与均压区域两端压力变化和漏风量的关系,确定了自动控制均压防灭火系统的调压冗余度。针对手动均压中存在频繁调压、调压滞后与调压精度低等问题,基于CAN总线通信协议,设计了矿井自动控制均压防灭火系统;同时对风窗自动调节系统进行设计;根据漏风压差信号传递的滞后性,采用Smith预估和PID控制调节方法调节漏风风压。以山西某矿为例,均压模拟结果表明：均压前后采空区自燃带宽度由70m降到20m,自燃“三带”分布由紊乱状态转变成规律状态。     

浅埋深近距离煤层综采工作面自燃“三带”研究

通过对采空区现场监测、取样分析，得出进、回风侧氧浓度分布、温度等参数，依据自燃“三带”划分方法对浅埋深近距离煤层工作面采空区自燃“三带”进行了划分，确定了安全推进速度。同时基于COMSOL软件对采空区氧浓度与漏风分布进行了“三带”数值模拟，验证其可靠性。结果显示：由于“两道”漏风的存在，浅埋深工作面采空区进、回风侧自燃氧化升温带较宽。同时，通过对采空区自燃“三带”分布规律进行研究，分析了采空区氧浓度分布规律，掌握了浅埋深近距离煤层工作面采空区“三带”分布特征，对矿井防灭火工作具有重要的指导意义。     

采空区自燃火区快速阻隔漏风供氧通道技术

分析了传统煤矿防灾技术在采空区自燃火区治理时存在的缺陷和不足,介绍了自主研发的阻燃型矿用聚氨酯及其施工工艺.应用阻燃型聚氨酯喷涂采空区密闭及围岩松动圈,是快速封堵漏风供氧通道,有效治理自燃火区的一项技术.     

高位巷道瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应

基于高瓦斯易自燃煤层高位巷道瓦斯抽采技术条件下,以研究煤自燃形成机理为切入点,依据义马煤业集团耿村矿13190工作面自然发火实际情况,通过理论分析,数学建模及现场辅助测试,对煤岩裂隙发育漏风通道模式、采空区浮煤碎胀特性、漏风动力源展开研究,发现巷道瓦斯抽采,增加了高瓦斯易自燃煤层的自燃风险,主要体现在:1)造成工作面、采空区及抽放巷道端口间存在漏风通道及动力;2)采动应力及抽采巷道松动圈造成采空区煤岩裂隙充分发育,采空区浮煤压实程度降低,浮煤碎胀性增加,有利于煤自燃蓄热;3)采空区浮煤一旦氧化,造成采空区高温点与漏风通道间存在温度梯度,从而形成的内生火风压,加剧采空区破裂浮煤的自燃进程,诱导采空区浮煤自燃发生。     

采空区自燃三带时空演化特征与防治技术研究

针对红会一矿1715综放工作面采空区外因火灾隐患,从时空演化的角度分析了工作面具体冒落情况,优化了工作面采空区孔隙率、渗透率动态分布模型,结合COMSOL数值模拟软件计算了该工作面推进不同阶段采空区三带范围及漏风情况,提出了适宜该工作面的时空联合火灾治理措施。结果表明：总配风量一定情况下,“两进一回”W型通风方式“三带”范围比U型通风方式更小,后者漏风情况更为严峻,自燃发火隐患更大;而采用“两进一回”W型通风方式后,随总配风量增加,自燃三带范围增加且向采空区深部延展,最终确定进风巷风量为300m³/min、辅助通风巷风量为400m³/min的配风方案为该工作面火灾治理期间最佳通风方案,自燃区域最窄;依据时空联合防治技术方案,于1715工作面进行了现场验证,1715工作面外因火灾隐患得到了有效解决,对国内类似火情治理具有重要借鉴意义。     

复采综放工作面火灾原因分析及防灭火措施

分析了红会一矿复采综放工作面的3起火灾事故,通过研究分析堵漏风、直接消除可燃物、注水降温、布孔注浆和注氮防灭火的作用、缺点及适用条件,提出了小煤矿采空区采取复喷复灌堵漏、预插管火区预测预报、爆破弱化区域采前预灌等预防小煤矿破坏区自燃措施,以及消火道或钻孔高位注浆、喷浆包帮包底堵漏消除工作面内火灾、预埋管低位注浆、高位注氮消除采空区火灾的治理方案。