分层开采中上分层采空区自然发火防治
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2 自然发火点位置确定及原因分析
2009年 9 月 28日巷道巡查 人员发现 3下 404 进风 巷顶板处 有 火 星, 并有 一 股 煤 油味, 经 检 测 CO 浓 度 110ppm, 红外测温 仪检测 温度 137 ( 见图 1 )。对 3下 404上分层采空区发火原因分析认为:
* 收稿日期: 2009 - 04- 11 作者简 介: 何启旺, 男, 助理工 程师, 2006 年毕 业于山东 科技大学
( 2 ) 加强支护, 避免因漏顶、顶板破碎 严重而造成 大面积漏风, 加 强自然 发火 预测预 报工 作, 合理 布点, 及时取样, 定期分析, 超前采取防范措施。
( 3 ) 邻近工作面、工作面上下分层之 间, 停采线的 位置要统筹兼顾, 合理安排, 避免漏风通道。
参考文献:
[ 1] 张国枢. 通风安全学 [M ], 徐州: 中国矿业大学出版社, 2000 [ 2] 王云. 矿井火灾预防与处理 [M ], 北京: 煤炭工业出版社, 1992 [ 3] 秦书玉, 赵书田, 张永吉. 煤矿井下内因火灾防治技术 [M ] , 沈 阳: 东北大学出版社, 1993 [ 4] 宁廷全. 煤矿安全生产管理 [M ], 北京: 煤炭工业出版社, 2006
里彦煤矿对 3煤 分为 二层综 合机 械化 开采, 巷道 布置较为复 杂。现在 四采 区开 采一 个 3下 404 采 煤工 作面, 上部为 3上 402 采空区, 相差厚度 3m。靠 近皮带 巷附近有 3上 406工作面的 废弃巷道, 靠近轨道 巷附近 有 3下 402运 输 巷, 靠 近 3402 工 作 面停 采 线。压 力凸 显, 顶板下沉巷道变形较大, 造成巷道 顶板、煤柱破碎, 产生 漏 风 现 象。 3下 404 采 用 工 字 钢 棚 支 护, 长 度 800m, 风量 535m3 /m in。
根据发火点的 位置 及顶板 破碎 的情况, 由火 点两 端各 10m 范围内巷帮、顶板打孔注射泡沫, 以封闭顶板 漏风, 洛克休渗 透半径 是压注 水泥 浆的 2 ~ 3倍, 可以 迅速充填到细 小的 煤岩裂 隙之 中, 阻断 煤炭 自燃。钻 孔位置布置如图 2。, 钻孔为 42 mm, 具体数据见表 1。
图 1 发火点位置
3 方案的实施与效果
3下 404进风巷顶板自然发火治理的关键是在于封 堵漏风区域。处 理漏风 的途径 有三 种: 降 低漏 风地 段进回风两侧的压差; ! 增大漏风区域的风阻; ∀ 封闭
4 结语 矿震产生的动 力现 象不但 具有 危险性, 还具 有正
常性, 是围岩释 放能 量的表 现。随着 矿井开 采深 度增 大, 地应力增高, 矿震将 更加频 繁, 所 以深入 研究 矿震 产生的根源、发 生频率 及破 坏特征, 及时 监测、科 学防 治矿震, 是目前矿压工作者的重要任务之一。
4 结语
图 2 钻孔 布置示意图
表 1 钻孔布置参数
编号 1﹟、3﹟、5﹟、6 ﹟各三孔
2﹟、4 ﹟ 7﹟、8 ﹟
布孔位置 顶板中线 顶板左侧 顶板右侧
上仰角 45∃~ 55∃
50∃ 55∃
孔深 3. 5m 3. 5m、4m 4. 5m
3. 1. 2 注浆防灭火 里彦煤矿采用的灌浆材料是地表黄土。 使用 MK - 2型液压钻机, 根据 着火点位置 及预测
部采空区 灌注 泥 浆水, 每 天一 班, 两个 泥 浆池 循 环工 作, 每班注浆量 240m3 从不间断。经 1个 月的灌注, 观 察点均无 CO 泄出。着火点两侧巷道 30m 的 范围内都 有泥浆积存, 厚度大约 30cm。 3下 404巷道 温度、CO 气 体下降明显。 2009年 12 月中旬, 检测点由原来的最高 温度 34 降到 13 , CO 体积分数由原来的 1. 6 % 10- 4 降至 2 % 10- 5, 一个月以后各观察点再无 CO 泄出。
( 3) 巷道采 取工字 钢棚 支护, 对 破碎的 顶板 不能 从根本上防止漏风。连续不断的漏风供氧 使得上部采 空区遗煤氧化升温, 采空区内热量不能及 时散发, 随着 煤温的升高, 遗煤加速氧化。
( 4) 近距离煤层采空区可以认为是由 有机物和无 机物混杂而成 的煤 岩体, 具 有多 孔性。上部 煤层 工作 面采过后, 顶板 岩层相 继垮 落, 上部 煤层 底板被 压酥。 近距离煤层采空区则是一个松散体, 其空 气渗流场、氧 气浓度分布场、温度场和煤的物理化学过 程相互影响, 呈非稳态变化, 从而使 近距离 煤层 采空区 自然 发火过 程十分复杂。由 于产生 在进风 巷的 顶板 上, 具有 隐蔽 性, 不易被及时发觉, 不能做到及时发现及时治理。
区域, 在巷道内布 置注 射位 置, 最 大程 度的 覆盖 着火 区域, 钻孔位置布置如图 3所示。钻孔采用 73mmLeabharlann Baidu的 钻头, 安装 57mm 注浆管, 具体数据如表 2。
在厚煤层分层 开采 的防灭 火管 理工 作中, 应 该做 好以下几方面的工作:
( 1) 开采上 分层煤 时应 提高煤 炭回 收率, 尽 量减 少煤炭的丢失, 对上分层采空区浮煤采取 防火处理, 尤 其是对进风巷 附近浮 煤应 采取喷 洒阻化 剂, 对 采空区 采取随采随注浆的预防性灭火措施。
采用 MK - 2型液压钻机往 发火点上方 打孔注水, 将明火灭掉, 防 止灾害 继续扩 大。具 体位 置为图 2所 示 2﹟、3﹟ 点。
洛克休泡沫是一种由树脂和催化剂两 种成份组成 的封堵泡沫产 品, 以 4# 1 混合 后生 成泡沫, 快速 膨胀 到原体积的 20 ~ 30倍。 泡沫 在几 分钟 内硬 化。可以 起到快速、安全的充填效果。
表 2 钻孔布置参数
编号 6﹟、7﹟、11 ﹟、12﹟
1﹟、2﹟、3 ﹟、4 ﹟ 5﹟、8﹟、9﹟、10 ﹟
布孔位置 上仰角
顶板
55∃
顶帮夹角处 40∃
巷道上帮 60∃
孔深 8m、6m、6m、6m 8m、6m、9m、6m 7m、6m、6m、6m
图 3 钻孔布置点示意图
3. 2 灭火效果 利用井上注 浆站 经钻 孔向 3下 404 进 风 巷顶 板上
2010年第 1期
171
漏风区域。由于 3下 404工 作面正在 开采, 采取 调压措 施有一定的难 度。为避 免火灾 范围 的扩大 和升 级, 采 取: 向明火部位打眼注水灭火, 采用注射 洛克休封堵 顶板漏风区域 及火源 周围采 空区, 阻断空 气的进 入和 防止灾害的扩 大; ! 向顶板 预测自 燃范 围内 注浆。这 样即可起到灭 火降温 冷却作 用, 并 且泥浆 注入破 碎顶 煤的上部, 随着 浆液的 流动, 将 流经 区域的 碎煤 包裹, 防止遗煤继续 氧化自 热的同 时, 冲 填裂隙 阻断漏 风供 氧条件。 3. 1 方案的实施 3. 1. 1 注水灭火、注射高倍泡沫封堵漏风
安全工程专业, 工作于山东里能里彦矿业有限公司, 从事煤矿通防安 全工作。
( 1 ) 3上 402工作 面开 采完之 后产生 大量 遗煤, 并 且具有自燃倾向性。
( 2) 顶 板厚 度 较薄 加 上掘 进 过程 中 对顶 板 的破 坏, 应力的集中, 加速了 顶板的 破碎, 为漏风 创造 了良 好的条件。
17 0
2010年第 1期
分层开采中上分层采空区自然发火防治
何启旺 1, 翟来军1, 张圣柱 2
( 1. 山东里能里彦矿业有限公司, 济宁 273517; 2. 中国矿业大学 ( 北京 ) 资源与安全工程学院, 北京 100083 )
摘 要 里彦煤矿厚煤层采取分层开采, 采下分层煤的过程中, 上分层采空区发生煤炭自燃。该文通过分析下分层巷道顶板情况, 顶板破碎漏 风情况, 上分层采空区遗煤所处环境, 从而确定上分层采空区自然发火的原因。采取封堵漏风 区域、注浆防灭 火的方法, 从两 个方面进行逐步 实施, 有效地消灭采空区自然发火区域, 防止了灾害的扩大。 关键词 上分层 采空区 自然发火 防治措施 中图分类号 TD 75 文献标识码 B
1 采煤面概况
里彦煤矿四采区 开采 山西 组 3煤 层, 该 煤层 为兖 州煤田的主要 可采 煤层, 厚 度大且 稳定。采 区倾 斜长 度约 600m, 走向长 度 1200 ~ 1600m, 开 采深 度 - 250 ~ - 160m。采区地 质构 造 较简 单, 呈单 一 斜构 造, 煤层 赋存比较稳定, 厚度在 2. 79 ~ 9. 21m 之间, 由于矿井范 围内, 山西组地层受后期剥蚀严重, 煤层顶 部大面积风 化。具有自然发火倾向, 属自燃煤层, 最短 自然发火期 51天。
2009年 9 月 28日巷道巡查 人员发现 3下 404 进风 巷顶板处 有 火 星, 并有 一 股 煤 油味, 经 检 测 CO 浓 度 110ppm, 红外测温 仪检测 温度 137 ( 见图 1 )。对 3下 404上分层采空区发火原因分析认为:
* 收稿日期: 2009 - 04- 11 作者简 介: 何启旺, 男, 助理工 程师, 2006 年毕 业于山东 科技大学
( 2 ) 加强支护, 避免因漏顶、顶板破碎 严重而造成 大面积漏风, 加 强自然 发火 预测预 报工 作, 合理 布点, 及时取样, 定期分析, 超前采取防范措施。
( 3 ) 邻近工作面、工作面上下分层之 间, 停采线的 位置要统筹兼顾, 合理安排, 避免漏风通道。
参考文献:
[ 1] 张国枢. 通风安全学 [M ], 徐州: 中国矿业大学出版社, 2000 [ 2] 王云. 矿井火灾预防与处理 [M ], 北京: 煤炭工业出版社, 1992 [ 3] 秦书玉, 赵书田, 张永吉. 煤矿井下内因火灾防治技术 [M ] , 沈 阳: 东北大学出版社, 1993 [ 4] 宁廷全. 煤矿安全生产管理 [M ], 北京: 煤炭工业出版社, 2006
里彦煤矿对 3煤 分为 二层综 合机 械化 开采, 巷道 布置较为复 杂。现在 四采 区开 采一 个 3下 404 采 煤工 作面, 上部为 3上 402 采空区, 相差厚度 3m。靠 近皮带 巷附近有 3上 406工作面的 废弃巷道, 靠近轨道 巷附近 有 3下 402运 输 巷, 靠 近 3402 工 作 面停 采 线。压 力凸 显, 顶板下沉巷道变形较大, 造成巷道 顶板、煤柱破碎, 产生 漏 风 现 象。 3下 404 采 用 工 字 钢 棚 支 护, 长 度 800m, 风量 535m3 /m in。
根据发火点的 位置 及顶板 破碎 的情况, 由火 点两 端各 10m 范围内巷帮、顶板打孔注射泡沫, 以封闭顶板 漏风, 洛克休渗 透半径 是压注 水泥 浆的 2 ~ 3倍, 可以 迅速充填到细 小的 煤岩裂 隙之 中, 阻断 煤炭 自燃。钻 孔位置布置如图 2。, 钻孔为 42 mm, 具体数据见表 1。
图 1 发火点位置
3 方案的实施与效果
3下 404进风巷顶板自然发火治理的关键是在于封 堵漏风区域。处 理漏风 的途径 有三 种: 降 低漏 风地 段进回风两侧的压差; ! 增大漏风区域的风阻; ∀ 封闭
4 结语 矿震产生的动 力现 象不但 具有 危险性, 还具 有正
常性, 是围岩释 放能 量的表 现。随着 矿井开 采深 度增 大, 地应力增高, 矿震将 更加频 繁, 所 以深入 研究 矿震 产生的根源、发 生频率 及破 坏特征, 及时 监测、科 学防 治矿震, 是目前矿压工作者的重要任务之一。
4 结语
图 2 钻孔 布置示意图
表 1 钻孔布置参数
编号 1﹟、3﹟、5﹟、6 ﹟各三孔
2﹟、4 ﹟ 7﹟、8 ﹟
布孔位置 顶板中线 顶板左侧 顶板右侧
上仰角 45∃~ 55∃
50∃ 55∃
孔深 3. 5m 3. 5m、4m 4. 5m
3. 1. 2 注浆防灭火 里彦煤矿采用的灌浆材料是地表黄土。 使用 MK - 2型液压钻机, 根据 着火点位置 及预测
部采空区 灌注 泥 浆水, 每 天一 班, 两个 泥 浆池 循 环工 作, 每班注浆量 240m3 从不间断。经 1个 月的灌注, 观 察点均无 CO 泄出。着火点两侧巷道 30m 的 范围内都 有泥浆积存, 厚度大约 30cm。 3下 404巷道 温度、CO 气 体下降明显。 2009年 12 月中旬, 检测点由原来的最高 温度 34 降到 13 , CO 体积分数由原来的 1. 6 % 10- 4 降至 2 % 10- 5, 一个月以后各观察点再无 CO 泄出。
( 3) 巷道采 取工字 钢棚 支护, 对 破碎的 顶板 不能 从根本上防止漏风。连续不断的漏风供氧 使得上部采 空区遗煤氧化升温, 采空区内热量不能及 时散发, 随着 煤温的升高, 遗煤加速氧化。
( 4) 近距离煤层采空区可以认为是由 有机物和无 机物混杂而成 的煤 岩体, 具 有多 孔性。上部 煤层 工作 面采过后, 顶板 岩层相 继垮 落, 上部 煤层 底板被 压酥。 近距离煤层采空区则是一个松散体, 其空 气渗流场、氧 气浓度分布场、温度场和煤的物理化学过 程相互影响, 呈非稳态变化, 从而使 近距离 煤层 采空区 自然 发火过 程十分复杂。由 于产生 在进风 巷的 顶板 上, 具有 隐蔽 性, 不易被及时发觉, 不能做到及时发现及时治理。
区域, 在巷道内布 置注 射位 置, 最 大程 度的 覆盖 着火 区域, 钻孔位置布置如图 3所示。钻孔采用 73mmLeabharlann Baidu的 钻头, 安装 57mm 注浆管, 具体数据如表 2。
在厚煤层分层 开采 的防灭 火管 理工 作中, 应 该做 好以下几方面的工作:
( 1) 开采上 分层煤 时应 提高煤 炭回 收率, 尽 量减 少煤炭的丢失, 对上分层采空区浮煤采取 防火处理, 尤 其是对进风巷 附近浮 煤应 采取喷 洒阻化 剂, 对 采空区 采取随采随注浆的预防性灭火措施。
采用 MK - 2型液压钻机往 发火点上方 打孔注水, 将明火灭掉, 防 止灾害 继续扩 大。具 体位 置为图 2所 示 2﹟、3﹟ 点。
洛克休泡沫是一种由树脂和催化剂两 种成份组成 的封堵泡沫产 品, 以 4# 1 混合 后生 成泡沫, 快速 膨胀 到原体积的 20 ~ 30倍。 泡沫 在几 分钟 内硬 化。可以 起到快速、安全的充填效果。
表 2 钻孔布置参数
编号 6﹟、7﹟、11 ﹟、12﹟
1﹟、2﹟、3 ﹟、4 ﹟ 5﹟、8﹟、9﹟、10 ﹟
布孔位置 上仰角
顶板
55∃
顶帮夹角处 40∃
巷道上帮 60∃
孔深 8m、6m、6m、6m 8m、6m、9m、6m 7m、6m、6m、6m
图 3 钻孔布置点示意图
3. 2 灭火效果 利用井上注 浆站 经钻 孔向 3下 404 进 风 巷顶 板上
2010年第 1期
171
漏风区域。由于 3下 404工 作面正在 开采, 采取 调压措 施有一定的难 度。为避 免火灾 范围 的扩大 和升 级, 采 取: 向明火部位打眼注水灭火, 采用注射 洛克休封堵 顶板漏风区域 及火源 周围采 空区, 阻断空 气的进 入和 防止灾害的扩 大; ! 向顶板 预测自 燃范 围内 注浆。这 样即可起到灭 火降温 冷却作 用, 并 且泥浆 注入破 碎顶 煤的上部, 随着 浆液的 流动, 将 流经 区域的 碎煤 包裹, 防止遗煤继续 氧化自 热的同 时, 冲 填裂隙 阻断漏 风供 氧条件。 3. 1 方案的实施 3. 1. 1 注水灭火、注射高倍泡沫封堵漏风
安全工程专业, 工作于山东里能里彦矿业有限公司, 从事煤矿通防安 全工作。
( 1 ) 3上 402工作 面开 采完之 后产生 大量 遗煤, 并 且具有自燃倾向性。
( 2) 顶 板厚 度 较薄 加 上掘 进 过程 中 对顶 板 的破 坏, 应力的集中, 加速了 顶板的 破碎, 为漏风 创造 了良 好的条件。
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分层开采中上分层采空区自然发火防治
何启旺 1, 翟来军1, 张圣柱 2
( 1. 山东里能里彦矿业有限公司, 济宁 273517; 2. 中国矿业大学 ( 北京 ) 资源与安全工程学院, 北京 100083 )
摘 要 里彦煤矿厚煤层采取分层开采, 采下分层煤的过程中, 上分层采空区发生煤炭自燃。该文通过分析下分层巷道顶板情况, 顶板破碎漏 风情况, 上分层采空区遗煤所处环境, 从而确定上分层采空区自然发火的原因。采取封堵漏风 区域、注浆防灭 火的方法, 从两 个方面进行逐步 实施, 有效地消灭采空区自然发火区域, 防止了灾害的扩大。 关键词 上分层 采空区 自然发火 防治措施 中图分类号 TD 75 文献标识码 B
1 采煤面概况
里彦煤矿四采区 开采 山西 组 3煤 层, 该 煤层 为兖 州煤田的主要 可采 煤层, 厚 度大且 稳定。采 区倾 斜长 度约 600m, 走向长 度 1200 ~ 1600m, 开 采深 度 - 250 ~ - 160m。采区地 质构 造 较简 单, 呈单 一 斜构 造, 煤层 赋存比较稳定, 厚度在 2. 79 ~ 9. 21m 之间, 由于矿井范 围内, 山西组地层受后期剥蚀严重, 煤层顶 部大面积风 化。具有自然发火倾向, 属自燃煤层, 最短 自然发火期 51天。