神东矿区矿井防灭火技术研究与应用

作者:李慧平 刊名:煤炭科学技术 上传者:李鸽

【摘要】为进一步提高矿井的防灭火效果,根据神东矿区的自燃现状和缺土少水多砂的特点,研究出了均压、降压、降阻,快速掘进、回采及封堵、注浆防灭火关键技术,在神东矿区的应用表明,上述技术的防灭火效果良好。

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随煤炭消耗和开采规模的不断加大,开采地质条件明显恶化,采空区面积相应增加,矿井漏风量明显加大,使采空区低温氧化及自燃现象突出。特别是薄基岩厚覆砂的矿区煤炭自燃现象明显增加。我国绝大多数开采煤层都是自燃煤层,煤炭挥发分高、燃点低、易氧化;煤层埋藏浅,受采动影响,地表有塌陷、裂隙,导致地表漏风严重;综采工作面走向长,采空区面积大,回采时为保证煤质不割顶、底板而留有一定量顶底煤,特别是特厚煤层开采受设备、开采技术能力等多重因素的制约,顶板冒落破碎后造成采空区有大量浮煤存在,丢弃的煤炭资源更易自燃;还有准备工作面时形成的煤柱破坏了原有煤层的完整性,受采动、地质构造等因素影响,煤柱被压垮或在周围出现不同程度的裂隙,导致采空区漏风;综采工作面初采及终采线处冒落不实,均有可能诱发煤炭自燃。传统的开采方法和防灭火技术,难以适应当今大型煤炭矿区的安全生产需要,因此以神东矿区为例,经多年生产实践,从开采系统和采煤工艺出发,研究出了一套完整的防灭火技术与方法。1均压、降压、降阻防灭火技术神东矿区煤层赋存条件相对简单,基本实现了一井一面千万吨模式,在开拓布置上取消了盘区布置,实现了大巷条带式布置工作面,采煤工作面走向长度突破了6000m,倾斜长度突破了450m,综采工作面实现了U型通风,最大限度地降低了矿井内部漏风,矿井通风系统以中央式通风为主,由于煤层埋深较浅,在井田中央开凿150m左右的竖井就可以满足全矿井的通风需求,通风线路短,巷道成形规则,采用大型机械化程度较高的设备实现了大断面一次成巷掘进技术,通风阻力小,很容易实现负压通风,实现了由巷道局部均压向矿井系统均压的转变,由被动防火向主动预防转变。2快速高效和注稠化砂浆防灭火技术1)快速高效防灭火技术。神东根据煤层浅、易自燃及各矿井地质条件特点,选择了适应不同地质条件的先进掘进设备,实现了快速掘进、支护技术,在巷道没有形成大松动圈之前,有效防止了巷道周边形成裂隙和冒落,杜绝了煤巷煤炭自燃事故。在回采过程中,神东合理搭配薄厚煤层回采比例,采用了国内外先进的大功率高强度重型综采配套设备快速开采技术,加快了综采工作面的推进速度,使得回采工作面月正常推进速度远大于自燃极限推进速度,大幅减少了采空区自燃危险。大断面一次成组配套设备安装调试为综采工作面安全回采赢得了时间,辅助巷多通道综采工作面快速搬家技术与装备的推广应用,使300m宽的综采工作面全部配套综采设备在一周左右完成搬家,有效阻滞了终采线附近煤炭的自燃,神东哈拉沟煤矿450m超宽工作面回撤也在10d完成。在矿井辅助运输无轨胶轮化的保障下,井下所需各种保障材料能够快速到位,特别是快速密闭的实施,大幅缩短了采空区及遗留煤炭、煤柱与氧气接触、暴露的时间。近年来神东研发应用了快速密闭技术,广泛应用高分子加固、充填、堵漏、密闭等材料,实现了快速封闭,有效控制了煤炭与外界接触时间,在防灭火方面取得了显著效果。2)注稠化砂浆防火技术。根据神东矿区安全高效集约化生产的需要,针对矿区煤层埋藏浅、开采范围大、距离远、倾向长、输浆倍线小、输砂浆管路磨损严重的特点,神东各矿井在井田中部的风井场地附近建设地面固定制浆站,负责全矿井或某些区域的注浆任务。地面制浆系统由稠化剂制备、电气控制和砂浆生产3部分组成。防灭火材料可以就近取材,神东矿区地处陕北黄土高原北缘与毛乌素沙漠过渡地带,区内大部分为典型风成沙丘及沙滩地貌,地表缺土少水,大面积覆盖有新生界第四系全新统松散砂层,可供选择的注浆材料有地表丰富的山砂。注浆用山砂的颗粒直径应小于2mm,且颗粒直径小于0.5mm的要占大部分,孔隙率61%63%,

参考文献

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