综放开放采空区煤炭自燃防治技术

综放开放采空区煤炭自燃防治技术综放开放采空区煤炭自燃防治技术 1 开放采空区压注胶体泥浆防灭火的机理 向开放采空区注胶体泥浆的防灭火机理是 采空区有三带 即散热带 自燃危险带 窒息带 煤炭自燃发生在自燃危险带 内 最易自燃深度一般为 30 60m 若在距工作面 30 60 m 的 采空区内的最易自燃区域前的某一固定地点 压注胶体泥浆 通过控制凝胶配比和成胶时间来控制胶体泥浆的流动范围 使 胶体泥浆与矸石等共同形成一道较宽的隔离带 在隔离带内辅 以注浆 隔离带可以阻止黄泥浆流向工作面 迫使黄泥浆向采 空区更深方向流动 向火源点流动 随着工作面的向前推进 采空区顶板冒落的逐渐严实 空间逐渐减小 采空区漏风量逐 渐减少 火源点也逐渐下移 随着隔离带的加高 流向火源点 的注浆量也逐渐增加 使采空区充填更趋于严实 温度逐渐降 低 使得注浆防灭火效果能更好地发挥作用 概括地说 就是在采空区内最易自燃区域前注胶体泥浆 形成一道隔离带 在隔离带内大量注浆 从而破坏漏风供氧和 蓄热环境 消灭煤炭自燃 胶体泥浆是其核心技术 起到形成 隔离带的作用 即起到 阻挡作用 是防止注浆浆液流向工 作面 影响正常生产 隔离作用 隔断火源向工作面延伸 密封作用 密封堵漏风 2 胶体泥浆防灭火特性 胶体泥浆防灭火技术 常用于防治开放采空区和无煤柱 或小煤柱 开采的综放邻近采空区 封闭采空区 的煤炭自燃 具 有用料省 施工强度低 防灭火效果显著等特点 在姚桥煤矿 应用胶体泥浆防灭火技术 分别成功地防治了 7513 综放面 7003 综放面 7507 综放面的各自邻近采空区 封闭采空区 的煤 炭自燃 胶体泥浆的特性 胶体泥浆是由基料 如水玻璃等 促凝剂 碳氨 铝酸钠等 和 黄泥浆 或粉煤灰浆及矸石制浆 按一定比例混合而成 可控制在 一定时间内发生胶凝固化 并吸热降温 胶体中加人充填剂 可使之增加强度 耐热性和延长有效期 胶体泥浆主要具有如 下性能 高固水性 固水量在 80 以上 强渗透性 渗透 距离可超过 5 m 吸热降温快 基料浓度为 6 时 胶体吸热 量为 4104 kj m3 上 密封堵漏效果好 阻化性能高 耐热稳定性能好 强度高 在井下稳定 1 a 以上时间 成 本低 工艺简单 设备轻便 操作方便灵话 3 应用无氨胶体泥浆防灭火技术治理 7005 综放面开放采空 区自燃 3 1 综放工作面概况 7005 综放面为姚桥煤矿中央采区首采面 走向长 1649m 倾斜长 159 m 煤层厚度 5 8 4 27 m 煤层倾角 9 19 标 高为 676 730m 工作面采用下行 u 型通风系统 正常供风量 为 741 639m3 min 该面有 10 余条较大断层 断层处煤体疏 松 易自燃 在掘进过程中 材料道 切眼和刮板输送机道曾 多处遇断层发生煤层自燃现象 在回采过程中出现 2 次自燃 3 2 上隅角采空区自燃原因分析 在 7005 工作面推进至 1190 m 突然发现该工作面上隅角 出现 co 且高达 22010 6 在工作面第 85 110 架尾也有少量 co 并随后呈上升之势 而工作面下隅角 co 一直稳定在 20 50 10 6 经调查分析 其主要原因是 1 工作面上出口附近有 3 5 个支架不放煤 或放煤量很少 老空区遗煤量大 留下自燃隐患 2 虽然元月份工作面推进速度较快 达 156m 但顶板冒 落仍不严实 采空区注浆量小 因工作面较长时间微俯采 无法 正常注浆 采空区漏风窜风现象严重 即具备供氧蓄热条件 3 近期外围巷道贯通多 通风系统不稳定 工作面风量变 化幅度大 风量最小时不到 300 m min 当时工作面配风量为 620 m3 min 形成拉风箱效应 诱发了采空区遗煤自燃 3 3 自燃的处理 由于工作面是微俯采 所以针对上述情况 决定采取注胶 体泥浆和辅以注浆技术措施灭火 该措施的关键技术之一是确 定胶体泥浆的配比 经实验 选取 黄泥浆水土比为 3 1 体积比 凝胶的配比为水 水玻璃 无氨促凝剂 94 4 2 质量比 成胶时间约为 4 5 min 其工艺是在现有 的静压埋管注浆系统中 在井下利用添加泵 按一定比例向注 浆管路中添加促凝剂 形成一道胶体泥浆隔离带 并在隔离带 内注浆 具体实施方案和过程为 突击运 装注胶泵 并增铺 2 趟 76 mm 注浆管路约 600 m 其中第一趟管路在 798 棚处开口用 于注胶体泥浆 第二趟管路在 732 棚处开口作注胶体泥浆备用 管 原 108 mm 管路在 884 棚处开口仍作注浆管用 采取每天 早班压注胶体泥浆 1 h 中夜班注浆各 3 h 加强放煤 保持正 常推进度和稳定工作面风量并增加至 830m3 min 等措施 共注 胶体泥浆 1382 m3 注浆 4436m3 工作面推进 86 m 上隅角老 空区 co 降至 1510 6 以下 在 106 96 85 支架尾部查无 co 隐患基本消除 并一直维持到工作面回采结束封闭 3 4 防灭火治理综合分析 7005 综放面是非标准的 u 型通风工作面 工作面后尾有放 水巷 材溜后尾均有尾巷 虽然尾巷被封闭 但受回采动压影 响 墙体压酥漏风 回采了 11 个月推进 760 m 时 刮板输送 机道后尾 老巷 出现自燃 自燃的主要原因是工作面向后尾老空 区漏风量大 同时说明 7005 采空区自燃危险带的带宽远 35 110m 在本次煤炭自燃前 虽然工作面的推进速度分别是 110 m 月 150 m 月和 156 m 月 远 60 m 仍未能避免工作面 上巷采空区发生自燃 鉴于此 7005 综放面配风为 830 m3 min 如采空区漏风 率按 1 计算 进风隅角采空区漏风量可达 8 3 m3 min 要惰化 这么大的漏风量 需注氮 300m3 h 以上 而 7005 制氮机的最 大制氮能力不到 300 m3 h 很难惰化采空区进行防灭火 因此 实现注氮防灭火是不可能的 惟有堵漏风和破坏蓄热环境的方 法可行 所以 在距工作面的 40 m 的最易自燃点前的 798 棚处 固 定地点 压注胶体泥浆 在采空区距工作面 51 6 m 的 884 棚处 压注黄泥浆 这样 在 798 棚的附近区域 注胶体泥浆 形成 一道隔离带 在隔离带内的最易自燃区域注浆 共同阻止自燃 向工作面方向延伸扩展 随着工作面的向前推进 采空区顶板 冒落的逐渐严实 使得注浆防灭火效果更好 达到堵漏风和破 坏蓄热环境的目的 从而最终灭火 胶体泥浆起到隔离带的作用 隔断火源向工作而方向 扩展延伸 密封堵漏风 防止注浆浆液流向工作面 迫使 注浆浆液流向火源点 破坏蓄热环境 降温灭火 4 采空区两道阻燃墙防火技术 工作面采空区的内部漏风主要是由上下两道压差造成 上 下两巷道因支护原因在回采过程中冒落不实 特别是采用锚网 锚索支护形式的巷道 回采后冒落滞后 使采空区的漏风深度 加大 当上下隅角建墙后 有效封堵了因两巷造成的漏风 起 到了缩小采空区漏风宽度的作用 工作面在回采过程中 每推进 10 15 m 在工作面上下两 道冒落处建立阻燃墙 建墙材料可就地取碎煤 按比例在碎煤 中加人阻燃剂装袋进行全砌 对墙面喷涂聚胺脂或用黄泥摸面 处理后注入凝胶材料或罗克休材料 严禁风流从两道漏进或漏 出 减少采空区的漏风量 缩小漏风的宽度 5 结论 1 综放工作面防止开放采空区煤炭自燃的根本性措施是推 进度 设计合理的工作面长