腾达矿高瓦斯综放工作面封闭火区治理技术研究

发布时间：2020-05-31 00:31

【摘要】：综采放顶煤采煤方法已广泛应用于现场,随着高产高效集约化生产模式的推广,防灭火技术的适应性也面临新的挑战。由于工作面出现自燃隐患后发展迅速,当采取直接灭火措施无效时,就不得不采取封闭措施。封闭过程及封闭后均存在爆炸风险,封闭后如果没有对火区采取有效的治理措施,火区启封复燃后就不得不再次封闭,这个过程中存在很大的风险,特别是高瓦斯综放工作面极易导致灾害扩大。目前对高瓦斯综放工作面封闭火区的治理效果还难以满足安全高效生产的需求,启封后复燃甚至瓦斯爆炸等事故还时有发生。本文主要以腾达煤矿1701工作面封闭火区治理为载体,结合本人现场火区治理经验,采用理论分析、实验研究和现场工程实践的方式较为系统的对腾达矿高瓦斯综放开采封闭火区治理加以研究,取得的主要成果和结论如下:研究了1701综放采空区遗煤自然发火规律和发火原因。1701综放工作面采空区大量遗煤呈“凹”字形分布,为煤自燃提供了物质基础;井下和地面的复杂漏风为封闭火区持续供氧;上下端头及两巷附近、大块煤矸石底部的煤体及地面导通裂隙周围的浮煤区域易发火;1701工作面发火是采空区遗煤多、漏风严重、防灭火措施无效以及推进速度缓慢共同作用的结果。提出了1701工作面封闭火区燃烧状态判定方法。通过B7煤层程序升温实验系统,研究了煤氧化气体产物规律,探索了煤自然发火指标气体,分析了封闭火区燃烧状态判断的多种影响因素,找出了气样可靠性判断方法,提出了高瓦斯综放封闭火区燃烧状态综合判断依据。研究表明:200℃以前链烷比和200℃以后烯烷比均随温度的增加单调递增,可以很好的预测煤自然发火;不同氧气氛围中产生相同CO时,温度差异很大,封闭火区燃烧状态判定存在滞后效应;CO产量与环境氧浓度成正比,高瓦斯封闭火区燃烧状态可以采用格雷哈姆系数判断,格雷哈姆系数修正指标能更加准确判定任意氧浓度条件下的燃烧状态;火区多参数变化趋势判定方法能有效解决火区启封复燃问题。提出了高瓦斯综放工作面封闭火区高效治理技术体系。通过实验室实验与现场实验对治理技术进行了研究,研究表明:现场证据分析与沿程钻孔参数分析相结合的火区探测方法可以实现对高温区域的有效探测;封闭火区注惰气能够快速惰化火区,但无法消除火源;封堵漏风能够有效的减少火区供氧;持续灌注三相泡沫能够实现火区快速降温,动变参数灌注三相泡沫工艺能够实现高温区域的高效灭火降温。研究了启封前后煤氧化规律,提出了启封后防复燃技术措施。封闭火区启封后遗煤比原煤更容易低温氧化,自然发火周期变短;启封后防复燃技术体系能够对现场防灭火发挥很好的防治作用,阻止了采空区遗煤快速氧化,启封后不会出现自然发火现象。腾达矿高瓦斯综放工作面封闭火区治理的成功说明治理技术体系在现场具有很好的适用性,这套治理技术体系对于同类封闭火区的治理具有很好的应用推广价值。
【图文】：

技术路线图,封闭火区,治理技术,煤层自然发火

技术路线图

裂隙,地表,采空区,工作面

图 2-4 地表裂隙图 2-5 地表塌陷坑Figure 2-4 Surface crac Figure 2-5 Surface subsidence pit李建伟[63]对浅地表裂隙进行了现场观测，如图 2-6 所示，从图中裂隙变化情况可推断，腾达矿 1701 工作面上方的地面裂隙并不是静态的，而是随着采动覆岩冒落过程中岩石间压力的变化而变化，裂隙首先在工作面前方出现且随着工作面的临近逐渐增大，，在工作面正上方前后出现最大值，然后在采空区内逐渐减少且稳定在一定范围内。而裂隙的错动量也会随工作面的推进逐渐增大然后趋于一稳定值。此外，腾达矿周边的屯宝矿通过在井下释放 SF6方法检测到采空区与地表存在大量漏风通道。由此说明，1701 工作面采空区极有可能通过裂隙与地面连通，导致地面向采空区持续供氧。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD752.2

【参考文献】