珙泉煤礦煤層自然發(fā)火規(guī)律及防治技術(shù)研究報告

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1、珙泉煤礦煤層自然發(fā)火規(guī)律及防治技術(shù)研究目錄珙泉煤礦煤層自然發(fā)火規(guī)律及防治技術(shù)研究1.前言1.1研究的背景及意義煤層自然發(fā)火是煤礦開采過程經(jīng)常遇到的一種災(zāi)害，全國大多數(shù)礦井的煤層都發(fā)生過煤層自然發(fā)火。煤層自然發(fā)火不僅與煤層本身的自然傾向性有關(guān)，更與開采深度、開采方式、埋藏條件等因素息息相關(guān)。目前對于煤層自燃災(zāi)害問題處理相對普遍和易掌握的技術(shù)有灌漿、注阻化劑、注氮和注惰泡等，但是各種技術(shù)如何具體地實施，以及在生產(chǎn)過程中如何合理的使用這些措施并達到較好的效果，尤其是對于近距離易自燃煤層群煤層的開采，還沒有形成一整套有針對性的綜合防治技術(shù)系統(tǒng)，因此，對該地質(zhì)條件下的煤層開采的自然發(fā)火防治技

2、術(shù)需要更深入的研究。珙泉煤礦礦區(qū)內(nèi)含可采煤層2層，即C1、B4煤層；含局部可采煤層2層即B3、B2煤層，礦山獲準開采C1、B4、B3、B2煤層，主采煤層為C1、B4煤層。煤層間距為3.5m，局部地區(qū)煤層間距甚至更小，還伴隨合層現(xiàn)象，礦區(qū)開采為近距離煤層群開采。C1煤層厚度為0.25~2.83m，平均1.21m，B4煤層厚度為0.97~2.66m，平均為1.53m。煤層為易自燃煤層，最短自然發(fā)火期為18天。珙泉煤礦二水平開采煤層主要為C1、B4煤層，煤層傾角為20~27°。煤層內(nèi)由于受到二水平22采區(qū)中部一條大斷層的影響，C1、B4煤層出現(xiàn)合層現(xiàn)象，其中還有眾多的小斷層使煤層重復(fù)、缺

3、失或增厚、變薄甚至不可采，嚴重影響工作面布置和煤炭生產(chǎn)能力。據(jù)統(tǒng)計礦井投產(chǎn)至今，全礦井共發(fā)生自然發(fā)火25次，近十年百萬噸發(fā)火率為6.9次。近幾年來珙泉煤礦發(fā)火比較嚴重，多次出現(xiàn)工作面后部采空區(qū)自燃，自2007年至今，珙泉煤礦共發(fā)生5次工作面自然發(fā)火，1次密閉內(nèi)自燃，其中2009年1年當(dāng)中就發(fā)生了3次。根據(jù)礦方提供的資料看，發(fā)火的根本原因是由于開采煤層間距小，上部采空區(qū)遺煤垮落，造成漏風(fēng)通道復(fù)雜，當(dāng)工作面推進度減小時，后部采空區(qū)遺煤氧化，導(dǎo)致自然發(fā)火。從另外一個方面可以看到珙泉煤礦雖然建立了自然發(fā)火預(yù)報系統(tǒng)，但主要是通過對CO等氣體的分析和監(jiān)測，并沒有形成完善的監(jiān)測指標體系，也沒有對

4、煤自燃臨界參數(shù)進行測定，致使采空區(qū)氣體的具體數(shù)據(jù)無法反應(yīng)采空區(qū)內(nèi)部的情況，對推進度的也沒有具體的要求。比如2253工作面的幾次發(fā)火，正是由于前期對CO指標氣體沒有一個合理的范圍，無法判斷采空區(qū)情況已經(jīng)到達什么程序，才使得當(dāng)CO達到幾百ppm的時候才意識到，給自然發(fā)火的提前預(yù)防帶來了隱患。根據(jù)珙泉煤礦礦的實際地質(zhì)條件以及實際開采條件，以及自然發(fā)火危險源的初步分析，該礦煤自燃發(fā)火因素及防治技術(shù)存在以下方面的特點：①.該礦區(qū)開采煤層為近距離煤層，進行下分層開采時容易形成新老采空區(qū)貫穿，又利用采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)，為自然發(fā)火創(chuàng)造條件；②.該礦區(qū)缺少較完善和科學(xué)的煤自燃臨界指標參數(shù)；③.該礦煤礦自燃

5、火災(zāi)預(yù)防體系不夠完善。綜合分析發(fā)現(xiàn)該礦在開采的過程中存在很大的程度自燃危險性，而且其可能發(fā)生自燃的環(huán)境復(fù)雜多樣，尤其在工作面遇到地質(zhì)構(gòu)造帶時，對自燃問題的處理變得相當(dāng)困難，因此，該項目結(jié)合珙泉煤礦現(xiàn)有的防滅火措施和手段，著重研究該礦煤層的自然發(fā)火規(guī)律，煤層自燃的臨界指標參數(shù)，并提出相應(yīng)的防滅火具體措施，以確保工作面的正常生產(chǎn)。制訂煤層自燃火災(zāi)綜合防治方案，形成一整套較完備的“以防為主、重點治理、防治結(jié)合”的煤層自燃綜合防滅火技術(shù)，對保障礦井安全生產(chǎn)，實現(xiàn)企業(yè)高產(chǎn)高效意義重大。1.2研究現(xiàn)狀煤自燃的發(fā)生和發(fā)展是一個極其復(fù)雜的、動態(tài)變化的、自動加速的物理化學(xué)過程，其實質(zhì)是一個緩慢地自動

6、氧化、放熱、升溫最后引起燃燒的自發(fā)過程。煤層自燃火災(zāi)一般發(fā)生在距煤體暴露面一定距離的深部，一旦發(fā)現(xiàn)煤體暴露面處有自燃征兆，煤體已儲存了大量熱能，火源點周圍煤巖體溫度都很高，要降低大范圍高溫煤巖體的溫度是很困難的；同時高溫煤體的氧化活性很高，隔氧窒熄而暫時撲滅的煤體火災(zāi)遇氧后能很快復(fù)燃。簡言之，煤體自燃具有火源隱蔽，不易發(fā)現(xiàn)；煤層自燃過程發(fā)展期較長，一旦發(fā)現(xiàn)明火，周圍巖層已處于較高的溫度，儲存熱量很大，高溫范圍較大；滅火周期長，不易撲滅，滅后易復(fù)燃等特點。研究煤自燃機理及過程是認識自燃規(guī)律、建立預(yù)測預(yù)報理論、開發(fā)防治技術(shù)的基礎(chǔ)。研究煤自燃的過程，需解決兩個方面的問題：一是如何通過實驗

7、真實地再現(xiàn)煤自然發(fā)火的全過程，以此研究和分析煤自燃特性及其動態(tài)發(fā)生、發(fā)展和變化的過程；二是在各種不同的實際條件下，煤自然發(fā)火過程如何，煤氧化自燃在形成和延續(xù)過程中需具備怎樣的外部環(huán)境。煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報是礦井火災(zāi)預(yù)防與處理的基礎(chǔ)，只要能夠準確、適時地進行煤層火災(zāi)的預(yù)報，就能做到有的放矢地采取預(yù)防煤層火災(zāi)的措施，提高煤礦防火工程的經(jīng)濟效益。但在實際條件下，很難確定煤多少天會發(fā)生自燃，高溫區(qū)的位置在哪里，火區(qū)發(fā)展到何種程度，范圍有多大，煤溫有多高，實施滅火工程后的效果如