[發明專利]一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法

有效

• 申請號: 201410769236.1
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104514577A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 秦波濤;秦小文;仲曉星;魯義
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征是：預先判斷采空區遺煤是否發生自燃；一旦發現采空區遺煤發生自燃，首先圈定采空區遺煤自燃高溫區域，其次在井下對大面積采空區連續大流量注氮氣降低采空區氧氣濃度，接著采用均壓防滅火技術減少向采空區的漏風量，同時釋放六氟化硫示蹤氣體定性分析連通采空區的漏風通道并對漏風通道進行堵漏，然后采用地面滅火鉆孔進行治理及探測，即注滅火材料治理采空區煤自燃并利用有效的鉆孔判定采空區煤自燃是否熄滅，最后對煤自燃高溫區域以及鉆孔灌注稠化砂漿及高濃度粉煤灰漿液進行充填。

2.根據權利要求1所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的預先判斷采空區遺煤是否發生自燃，是利用井下束管監測系統檢測采空區氣體與井下巷道連通采空區的鉆孔和人工球膽取氣樣色譜分析相結合的方法，所述的鉆孔為取樣鉆孔、瓦斯抽放鉆孔和排水鉆孔，以?CO、C₂H₄、C₂H₂的煤自燃標志性氣體的體積濃度大小與濃度變化情況來預先判斷采空區遺煤是否發生自燃。

3.根據權利要求1所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的圈定采空區遺煤自燃高溫區域的步驟為：?

步驟一：由于煤自燃主要發生在松散區及有大量遺煤的地方，因此需判斷采空區壓實區和松散區以及采空區遺煤的分布情況；

步驟二：判定井下采空區的漏風風流及采空區漏風風流路線；

步驟三：Fluent軟件模擬煤自燃指標氣體在采空區運移分布規律，結合步驟一與步驟二初步快速圈定采空區遺煤自燃高溫區域；

步驟四：初步圈定采空區遺煤自燃高溫區域后，從地面打直徑為108mm的測溫鉆孔，利用鉆孔探測終孔位置附近區域的溫度進行驗證，最終確定采空區遺煤自燃的大致范圍。

4.根據權利要求1所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的對大面積采空區注氮氣，是在井下大流量注氮氣，氮氣的流量不小于2000m³/h。

5.根據權利要求1所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的均壓防滅火技術是通過在回采工作面回風巷安裝局部通風機及調節風門，增加回風巷阻力，減少工作面進風巷與回風巷的壓差，從而減少工作面向采空區的漏風。

6.根據權利要求1所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的釋放六氟化硫示蹤氣體定性分析連通采空區的漏風通道并對其進行封堵，首先在地面選擇較深較寬的裂隙，在這些裂隙處釋放六氟化硫示蹤氣體，其次在井下回采工作面的上下隅角接收并分析接收到六氟化硫的時間和濃度，然后根據釋放地點和接收結果定性分析與采空區連通的主要地表裂隙及漏風通道，最后利用粉煤灰無機固化泡沫封堵漏風通道以封堵主要裂隙漏風。

7.根據權利要求1所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的采用地面滅火鉆孔進行探測和治理，是利用鉆機從地面向煤層采空區打鉆形成滅火鉆孔，滅火鉆孔形成后先作為測溫鉆孔測溫，接著作為氣體取樣鉆孔取樣分析氣體成分及其濃度，根據測定的鉆孔溫度和氣體成分再次判斷鉆孔終孔位置附近遺煤的自燃狀況；其中地面滅火鉆孔的直徑為108mm，鉆孔間距為10~15米；滅火鉆孔打好后，注滅火材料的順序是從外圍鉆孔開始，逐漸向高溫區域中心的鉆孔方向；通過地面滅火鉆孔對采空區自燃高溫區域灌注大流量液氮或液態二氧化碳進行快速惰化降溫，每個鉆孔每次注10~30噸液氮或液態二氧化碳，然后停止灌注，接著注相鄰的鉆孔；隔一段時間后，又重復的進行灌注，鉆孔重復灌注的間隔時間是24小時。

8.根據權利要求1所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的利用有效鉆孔判斷采空區遺煤自燃是否熄滅，是滅火鉆孔停止注滅火材料3~5天后，利用井下束管監測系統、井下巷道連通采空區的鉆孔和滅火鉆孔進行取樣，對采空區氣體取樣分析煤自燃的標志性氣體CO、C₂H₄和C₂H₂，結合滅火鉆孔測溫進行綜合判斷分析，如果判定熄滅，最后通過滅火鉆孔對遺煤自燃高溫區域灌注稠化砂漿或高濃度粉煤灰漿液，粉煤灰漿液的灰水質量比大于1:2。

9.根據權利要求8所述的一種高效治理淺埋藏煤層大面積采空區遺煤自燃的方法，其特征在于：所述的采空區氣體取樣分析，如果O₂濃度穩定在7%以下、CO濃度穩定在50~100ppm以下，無C₂H₄、C₂H₂氣體，且鉆孔溫度為常溫，同時滿足以上指標表明采空區的煤自燃已熄滅。