煤矿防火计划任务书.doc

编号： 归属： 2011 年 科 学 技 术 项 目计 划 任 务 书项目名称：钱营矿3213工作面煤层自然发火规律及采空区“三带”宽度观测研究负责单位： 钱营孜煤矿 （盖章）起止年限： 2011.32011.12 年 月 日一、 立项依据、目的与意义、项目水平与前景（一）立项依据煤炭自燃是矿井重要灾害之一。当采空区浮煤具备良好的漏风供氧和蓄热条件时，会造成采空区浮煤自燃，危及工作面的正常回采，烧损设备、冻结大量的煤炭资源，甚至会导致井下火灾和瓦斯爆炸等事故的发生，造成大量人员与财产的损失，给矿井安全生产带来隐患。据2003年统计，自1949年以来我国煤矿中发生1次死亡百人以上的特大事故共22起，其中由煤炭自燃事故或由煤炭自燃而引起瓦斯爆炸事故占16起。我国重点煤矿中具有自然发火危险的矿井约占56.%，煤炭自然发火是导致矿井火灾的主要因素，基于以上因素，加强对煤的低温氧化规律的研究特别是采空区遗煤的氧化规律的研究是十分必要的。钱营孜煤矿是安徽恒源煤电股份有限公司下属矿井，该矿井32煤层鉴定结果为自燃煤层易自燃煤层。煤炭自燃问题也是制约煤矿安全生产一个重要技术问题。因此，进行“3213工作面煤层自然发火规律及采空区三带宽度观测研究”的课题研究是十分必要的。通过该项目的研究,既具有理论意义,又具有十分重要实用价值。安徽理工大学矿井火灾防治技术研究团队经过多年的研究取得一定的研究成果，实现可控的绝热炉中进行了氧化实验成功，并提出了实验最短发火期概念和煤的氧化动力学过程的机理函数与煤自燃倾向初步分类方法，该项研究对煤的自燃过程有了更进一步的认识。该项研究技术2009年获得安徽省科技进步三等奖与国家发明专利三项，现已在、大屯、徐州、枣庄、淮南、山西等矿业集团有关煤矿进行过实验，积累了较丰富的经验。（二）项目开发的目的、意义在开采不同发火期的煤层时所采取防火措施是不同的，若煤层在开采前能够较准确确定煤层自然自然发火期，则可为制定科学的防火措施提供理论依据，这样可减少不必要的人力、物力的浪费，同时也可提高矿井安全回采，因此，进行煤氧化过程的动力学研究具有十分重要意义。（三）本项目达到的技术水平及市场前景该项目是采用wh2004型煤炭自燃特性测定仪实测煤炭实验最短发火期的值，利用氧化动力学理论建立钱营煤矿3213工作面煤炭自然发火期的数学模型，准确测算在现有开采条件下的实际发火期值；利用红外探测技术测定巷壁周围煤体及采空区周围环境温度，并根据测定结果进行煤巷壁煤体氧化情况区域划分；借助计算机模拟技术对外围系统漏风流场进行解算与模拟工作，掌握工作面外围系统漏风分布规律，分析空区漏风对采空区遗煤自燃的影响，这些研究工作都处于国内领先水平，为安徽恒源煤电股份有限公司其它矿井相似条件工作面提供技术参考，具有较高推广价值。二、开发内容和目标 (一)项目主要内容、目标及关键技术 项目主要研究内容：1、采集3213工作面煤样，采用dsc-ta技术测定煤的吸氧量、放热的初温度与放热量等参数，确定煤的氧化放热性能；采用wh2004型煤炭自燃特性测定仪实测煤炭实验最短发火期的值，建立钱营煤矿32煤层自然发火期的数学模型；2、取煤样进行氧化实验，确定煤氧化的指标气体与临界浓度，建立钱营孜煤矿32煤层自然发火的早期预报的指标体系；3、利用红外探测成像技术测定巷壁煤体及采空区周围环境温度，并根据测定结果进行煤巷壁煤体氧化情况区域划分；4、选定在3213工作面的采空区预埋多组测温探头和束管系统，实测采空区遗煤的氧化温度、氧气浓度与采空区的气体成份，了解遗煤氧化情况，确定采空区遗煤氧化的“三带”宽度；5、根据实测的结果，建立采空区遗煤氧化的三维动态的氧化模型，计算3213工作面采空区遗煤在现有开采条件下的实际发火期值，分析工作面推进速度与采空区遗煤自然发火的关系，确定合理的工作面推进速度。6、根据实测的结果，建立3213工作面采空区遗煤氧化的三维动态的氧化模型，确定合理的工作面推进速度，用sf6示踪技术定量实测采空区漏风量，分析空区漏风对采空区遗煤自燃的影响；分析采空区注浆及其它防火措施对采空区 “三带”宽度的影响；7、通过束管实测采空区的气体成份，设计出符合钱营孜煤矿32煤层的综合防灭火技术措施。项目目标： 为研究钱营煤矿32煤层氧化规律、煤层开采实现发火期，工作面最低安全推进速度、采空区三带宽度等值，为3213工作面安全回采提供技术指导。关键技术：利用煤氧化动力学理论测定32煤在现有开采条件下的实际发火期值计算法；提出科学合理的启封方案与经济合理的防火措施。 (二)技术创新之处1、利用煤氧化动力学理论建立煤层开采条实际发火期值数学模型；2、利用实测数据准确求出煤层开采条件下实际发火期的值。(三)主要技术指标或经济指标1、煤层自然发火期计算值与实际值之间的误差小于3%；2、煤层吸氧量测定值与实际值误差小于1%； 3、采空区三带宽度测定与实际值的误差小于5%；4、选出的煤防灭火措施科学合理。三、开发试验方法及技术路线（工艺路线） 采用理论分析、实验测定、现场实测和数值模拟相结合的研究方法具体的研究技术路线如图1所示。dta测定实验煤样导热实验升温氧化实验dsc-ta测定实验采空区现场实测测算遗煤的自然发火期测定遗煤的热导率确定自燃预报指标测定遗煤氧化放热性能测定采空区氧浓度温度建立遗煤氧化的数学模型建立遗煤自燃的预报体系检验优化模型，模拟并可视化结果制定科学合理的防灭火措施并实施图1 课题拟采取的技术路线图四、现有开发条件和工作基础(一)承担单位开展本项目的优势（人才、设施条件）1、安徽理工大学煤炭自燃燃方面研究处在国内领先水平安徽理工大学煤矿火灾研究团队在煤炭自燃基础研究、采空区防灭火技术等方面获得多项国家自然基金与省级奖项。该课题组已完成国家创新技术项目“复杂地质开采条件下煤炭自燃发火规律及对策研究”、国家重点基础项目子课题“不同热流条件下煤热解动力学模型与着火燃烧特性” 、“煤炭自燃发火早期预报的指标气体的确定”、“沿空留巷煤炭自燃发火规律与对策的研究”等项目的研究，该研究课题组是一支研究水平较高研究队伍，该研究队伍在理论与实验研究水平在国内处于领先地位。2、在煤炭自燃倾向鉴定方面获得国家专利目前国家煤炭自燃倾向性新的鉴定方法就是由何启林教授的博士论文的研究成果。该研究成果已国获得国家专利，被列为国家煤炭自燃倾向性鉴定标准，其它研究单位所不具有的。五、计划进度（包括总的研究期限、年度计划进度）2011.032011.05 实验室煤样参数测定。2011.062011.07 采空区三带观察；2011.082011.09 漏风分布的模拟；2011.10 撰写研究报告，项目鉴定。六、经费预算项目预计总经费 叁拾壹万元整（310000元）。设备及材料费： 6.0万元调研差旅费： 1.5万元技术服务费： 6万元样品分析测试费： 8.0万元技术服务费： 8.5万元报告编制及印刷费： 1.0万元七、技术研究开发机构名称及情况安徽理工大学安全技术及工程学科是省级重点学科，拥有安全技术及工程学科博士学位授予权。采矿安全实验室是国家重点实验室。八、主要研究人员情况姓名单位性别年龄专业职务(职称)本项目中承担工作项目负责人殷召元钱营孜煤矿男46采矿总工程师项目总体方案设计何启林安徽理工大学男46安全教授项目总体方案设计项目参加人员廖志强钱营孜煤矿男42安全通风副总程师现场方案总负责申林钱营孜煤矿男46经管通防部长现场方案实施指挥陈东春钱营孜煤矿男28安全通防副部长现场方案实施指挥王传义钱营孜煤矿男28安全技术员井下测定工作戴成杰钱营孜煤矿男31采矿助工井下测定工作袁树杰安徽理工大学男46安全教授实验室工作总负责彭伟安徽理工大学