综放开放采空区煤炭自燃防治技术.docx

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 3060m。若在距工作面 3060 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 1a 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 5.84.27 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 741639m3/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(2050)10-6。经调查分析，其主要原因是：(1)工作面上出口附近有 35 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 620m3/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45 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?76mm 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