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防治采空区自燃发火设计方案及措施
一、采面生产衔接情况:
我矿正常生产时有1个回采工作面,4201综采工作面预计2014年7月初结束回采。4202综采工作面预计2014年7月上旬正式开始回采,预计2015年7月份底回采完毕。
二、采空区发火重点预防区域
工作面和下列地段有煤层自燃发火的可能:
1、4202综采工作面2014年7月份投产,计划2015年7月份采完,如果采空区浮煤清理不干净,再者工作面推进速度缓慢,采空区封闭不严实,工作面采空区就有可能发送自燃发火。
2、4201工作面采空区也存在有自燃发火的可能。
三、防治采空区自燃发火设计方案
(一)、概况:
现我矿主采4#煤层,自燃等级Ⅱ级,属自燃煤层,矿井采煤工作面采空区采用以喷洒阻化剂、黄泥灌浆、注凝胶为防灭火方法,以及束管监测预报系统、传感器监测系统和人工检测的防灭火系统。
(二)、黄泥灌浆防灭火
灌浆防灭火技术已在我国有自燃发火危险的矿井中得到普遍应用,也取得了良好的效果。灌入的泥浆能够吸热降温,对煤体有包裹作用,起到隔氧降温目的,同时能胶结顶板、降低采空区空隙率、增加漏风阻力。
1、灌浆防灭火特点
灌浆就是将水和浆材按适当的比例混合,制成一定浓度的浆液,沿输浆管路借助于自然压差或泥浆泵输送到井下,然后通过钻孔或专门的灌浆引管向可能或已经发生自燃的区域灌注,以防止自燃火灾的发生或治理火区。其主要作用是(1)利用浆液的渗透作用和粘着力可使浆液覆盖在煤体表面,其中的固体物沉淀后可充填于浮煤缝隙之间,包裹浮煤,从而隔绝氧气与煤体的接触,防止氧化;(2)浆液中的水分有助于增加煤的外在水分,抑制煤自热氧化的发展,同时有利于已经自热煤体的散热。
灌浆防灭火技术在我国具有自燃发火危险的矿井得到了普遍应用,并取得了较好的防灭火效果,由于综放工作面开采的4-1号煤层为自燃煤层,设计采用灌浆防灭火技术。
2、采用灌浆防灭火的适用条件
1、煤层为自燃-容易自然煤层。
2、煤层采用仰斜开采的方法。
由于综放工作面煤层为自燃煤层,开采方式也是仰斜开采,故该方法适用于本矿。但由于这种方法具有以下缺点:(1)浆体只流向地势低处,不能向高处堆积,对高位火作用有限;(2)不能均匀覆盖浮煤,容易形成“拉沟”现象;(3)易跑浆和溃浆,恶化工作环境,影响煤质。故综放工作面在使用时应与其他防灭火方法配合使用。
灌浆防灭火方法主要注重于“灭”,即煤层出现自燃发火征兆时而使用,若煤层无自燃发火征兆时,主要以喷洒阻化剂方法为主,但灌浆系统应每隔7-10运行一次,以保证该系统的可靠性。
3、灌浆材料选择
灌浆材料必须满足以下要求:
1、不含可燃物或助燃物;
2、粒径直径小于2mm,细小粒子(粒径直径小于1mm)占75%;
3、主要物理性能指标:比重2.4~2.8,塑性指数9~14,胶体混合物25~30%,含砂量25~30%;
4、易脱水,又具有一定的稳定性;
5、具有能与较少的水混合成浆液的能力,运输时不堵塞管路或泥浆池;
6、便于开采、运输和制备,来源广,成本低。
目前煤矿常用的灌浆材料主要有:黄土、电厂粉煤灰、煤矸石粉、页岩、尾矿等。
由于西易党新煤矿地表大面积黄土覆盖,取土较为方便,因此,灌浆材料选用黄土,就地取材,挖掘机运抵制浆站,能保证灌浆工作的连续性,水源利用处理后的井下排水。
4、主要灌浆参数
1) 灌浆系数
灌浆系数指泥浆的固体材料体积与需要灌浆的采空区空间容积之比,《煤矿注浆防灭火技术规范,MT/T 702—1997》规定:对于预防性灌浆一般取3%~12%,灭火灌浆时系数相应加大。
因此,综放工作面灌浆系数暂取5%,并根据实际灌浆效果实时调整。
2)土水比
浆液的土水比是反映泥浆浓度的指标,是指泥浆中土与水的体积之比,土水比的大小影响着注浆的效果和泥浆的输送。泥浆的土水比大,则泥浆浓度大,隔绝和包裹效果好,但流动性差,输送困难,泥浆输送的沿程阻力大,泥浆在管道中的流速降低,泥浆中的固体颗粒容易沉降,造成堵管事故。土水比小,则输送相同体积的土所用的水量大,包裹和隔绝效果不好。
《煤矿注浆防灭火技术规范》(MT/T 702—1997)规定:矿井防灭火注浆浆液的土水比应为1:2~1:5。在回采工作面洒浆防火时,土水比应为1:2~1:3。
根据综放工作面灌浆的输送距离、煤层倾角、灌浆方式及灌浆材料,综放工作面泥浆土水比暂定为1:5,并在此基础上根据实际效果进行调整。
5、灌浆方法
我国煤矿现在使用的预防性灌浆方法有:采前预灌、随采随灌和采后灌浆三种。采前预灌就是在煤未开采之前即对煤层进行灌浆,适用于老空区过多、自燃发火严重的矿井;随采随灌就是随着采煤工作面推进的同时向采空区灌浆,主要有钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆,能及时将顶板冒落后的采空区进行灌浆处理,防火效果较好;采后灌浆是等回采结束后,将整个采空区封闭
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