[發(fā)明專利]一種綜采工作面過大斷層防治煤層自然發(fā)火的方法

在審

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• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106812550A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常軍;高標;吳偉;耿煒偉;孔令六;王衛(wèi)東;余旻昊;呂遠洋;殷兆軍
• 申請（專利權(quán)）人: 淮南礦業(yè)（集團）有限責任公司
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00;E21F5/04
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務(wù)所(普通合伙)34124
• 代理人: 王林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤礦內(nèi)火災(zāi)防治的方法，尤其涉及的是一種綜采工作面過大斷層防治煤層自然發(fā)火的方法。

背景技術(shù)

礦井火災(zāi)又叫礦內(nèi)火災(zāi)或井下火災(zāi)。是指發(fā)生在煤礦井下巷道、工作面、硐室、采空區(qū)等地點的火災(zāi)。能夠波及和威脅井下安全的地面火災(zāi)，也叫礦井火災(zāi)。礦井發(fā)生的火災(zāi)(包括危及井下的地面火災(zāi))，常招致人員傷亡,設(shè)備損失,礦井停產(chǎn),資源破壞,甚至引起瓦斯、煤塵或硫化礦塵爆炸。

有自燃傾向的煤在常溫下吸附空氣中的氧，在表面上生成不穩(wěn)定的氧化物。煤開始氧化時發(fā)熱量少，能及時散發(fā)，煤溫并不增加，但化學(xué)活性增大，煤的著火溫度稍有降低，這一階段為自燃潛伏期。隨后，煤的氧化速度加快，不穩(wěn)定的氧化物先后分解成水、CO₂和CO，氧化發(fā)熱量增大,當熱量不能充分散發(fā)時，煤溫逐漸升高，這一階段稱為自熱期。煤溫繼續(xù)升高，超過臨界溫度(通常為80℃左右)，氧化速度劇增，煤溫猛升，達到著火溫度即開始燃燒。在到達臨界溫度前，若停止或減少供氧，或改善散熱條件，則自熱階段中斷，煤溫逐漸下降，趨于冷卻風(fēng)化狀態(tài)。

火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一,嚴重影響煤礦的高效、安全生產(chǎn)。其中又以工作面過斷層特別是過落差超過10m大斷層期間最容易發(fā)火。預(yù)防煤礦工作面過大斷層期間的火災(zāi),是煤礦火災(zāi)防治的重點之一。而采用防治煤層自然發(fā)火技術(shù),是采煤工作面過大斷層期間防治煤層自然發(fā)火的有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種綜采工作面過大斷層防治煤層自然發(fā)火的方法，能夠預(yù)防和消除自然發(fā)火，消除自然發(fā)火的隱患。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)對工作面的相關(guān)數(shù)據(jù)定時檢測；

(2)對采空區(qū)連續(xù)注氮：

采煤結(jié)束后，在工作面運順過斷層前，注氮管預(yù)埋，對采空區(qū)連續(xù)注氮，注氮期間整個采空區(qū)內(nèi)的氮氣濃度大于或等于97％；

(3)對采空區(qū)進行灌漿和注水

在工作面軌順過斷層前，灌漿管預(yù)埋并向采空區(qū)灌漿，同時在工作面補切眼內(nèi)設(shè)置防火鉆孔，使得防火鉆孔延伸到遺煤區(qū)的邊緣及中部，利用防火鉆孔向采空區(qū)灌漿和注水；

(4)當步驟(1)中相關(guān)數(shù)據(jù)超標后，首先對采空區(qū)進行灌漿注水，然后利用運順的注氮管向采空區(qū)注液態(tài)二氧化碳，降低采空區(qū)的溫度和氧氣含量，同時控制工作面采空區(qū)各處溫度均在30℃以下，采空區(qū)氧氣濃度均在10％以下；

(5)同時對工作面出現(xiàn)隱患區(qū)域，利用防火鉆孔向隱患區(qū)域灌注防滅火材料，隔絕發(fā)火隱患區(qū)域的氧氣，消除發(fā)火隱患。

所述步驟(1)中，定時檢測工作面、回風(fēng)流、采空區(qū)的氣體、溫度和濕度相關(guān)參數(shù)，同時對工作面的上、下隅角、架后及架檔溫度進行測定，同時在工作面架檔處設(shè)點檢查一氧化碳情況。定時監(jiān)測相應(yīng)的數(shù)據(jù)，能夠確保控制在合理的范圍內(nèi)，一旦超出范圍可以采取措施消除隱患。

所述步驟(2)和步驟(3)中，使用防火管路進行注氮和灌漿，所述防火管路包括設(shè)置在工作面運順內(nèi)的注氮管、設(shè)置在工作面軌順內(nèi)的多個灌漿管、設(shè)置在工作面補切眼內(nèi)的多個相互平行的防火鉆孔。

所述注氮管的出口末端設(shè)有多個三通，能夠根據(jù)實際工況進行注氮的調(diào)控。

所述注氮管的進口處設(shè)有轉(zhuǎn)接閘閥，所述注氮管上設(shè)置用于連接液態(tài)二氧化碳管路的短接口，所述短接口位于轉(zhuǎn)接閘閥的出口處。可以利用注氮管完成液態(tài)二氧化碳的注入，簡化設(shè)備。

所述灌漿管吊裝在巷道頂板，所述灌漿管的出漿口上裝設(shè)花管，灌漿管內(nèi)灌注的漿液的土水比為1:4～1：5。

所述防火鉆孔每兩個一組，每組間距相同，所述防火鉆孔的高度與巷道頂板的高度一致，每組的兩個防火鉆孔，一個位于遺煤區(qū)的中部，另一個位于遺煤區(qū)的邊緣。

所述防火鉆孔從斷裂面到終孔位置設(shè)置鋼管，所述每個防火鉆孔的孔口加設(shè)用于灌漿的快速接頭。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：本發(fā)明采用多個方法并行，相互支撐，能夠控制工作面過斷層期間CO總體穩(wěn)定，確保了工作面的安全回采，也為其他類似工作面過大斷層的防火工作提供寶貴經(jīng)驗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的防火管路的布局圖；

圖2是圖1中A部的局部示意圖；

圖3是防火鉆孔的布局示意圖；

圖4是圖3中Ⅰ部的剖視圖；

圖5是圖3中Ⅱ部的剖視圖；

圖6是圖3中Ⅲ部的剖視圖；

圖7是工作面過斷層期間的CO變化圖。

具體實施方式