[发明专利]一种综采工作面过大断层防治煤层自然发火的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿内火灾防治的方法，尤其涉及的是一种综采工作面过大断层防治煤层自然发火的方法。

背景技术

矿井火灾又叫矿内火灾或井下火灾。是指发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点的火灾。能够波及和威胁井下安全的地面火灾，也叫矿井火灾。矿井发生的火灾(包括危及井下的地面火灾)，常招致人员伤亡,设备损失,矿井停产,资源破坏,甚至引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸。

有自燃倾向的煤在常温下吸附空气中的氧，在表面上生成不稳定的氧化物。煤开始氧化时发热量少，能及时散发，煤温并不增加，但化学活性增大，煤的着火温度稍有降低，这一阶段为自燃潜伏期。随后，煤的氧化速度加快，不稳定的氧化物先后分解成水、CO₂和CO，氧化发热量增大,当热量不能充分散发时，煤温逐渐升高，这一阶段称为自热期。煤温继续升高，超过临界温度(通常为80℃左右)，氧化速度剧增，煤温猛升，达到着火温度即开始燃烧。在到达临界温度前，若停止或减少供氧，或改善散热条件，则自热阶段中断，煤温逐渐下降，趋于冷却风化状态。

火灾是煤矿主要灾害之一,严重影响煤矿的高效、安全生产。其中又以工作面过断层特别是过落差超过10m大断层期间最容易发火。预防煤矿工作面过大断层期间的火灾,是煤矿火灾防治的重点之一。而采用防治煤层自然发火技术,是采煤工作面过大断层期间防治煤层自然发火的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种综采工作面过大断层防治煤层自然发火的方法，能够预防和消除自然发火，消除自然发火的隐患。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

(1)对工作面的相关数据定时检测；

(2)对采空区连续注氮：

采煤结束后，在工作面运顺过断层前，注氮管预埋，对采空区连续注氮，注氮期间整个采空区内的氮气浓度大于或等于97％；

(3)对采空区进行灌浆和注水

在工作面轨顺过断层前，灌浆管预埋并向采空区灌浆，同时在工作面补切眼内设置防火钻孔，使得防火钻孔延伸到遗煤区的边缘及中部，利用防火钻孔向采空区灌浆和注水；

(4)当步骤(1)中相关数据超标后，首先对采空区进行灌浆注水，然后利用运顺的注氮管向采空区注液态二氧化碳，降低采空区的温度和氧气含量，同时控制工作面采空区各处温度均在30℃以下，采空区氧气浓度均在10％以下；

(5)同时对工作面出现隐患区域，利用防火钻孔向隐患区域灌注防灭火材料，隔绝发火隐患区域的氧气，消除发火隐患。

所述步骤(1)中，定时检测工作面、回风流、采空区的气体、温度和湿度相关参数，同时对工作面的上、下隅角、架后及架档温度进行测定，同时在工作面架档处设点检查一氧化碳情况。定时监测相应的数据，能够确保控制在合理的范围内，一旦超出范围可以采取措施消除隐患。

所述步骤(2)和步骤(3)中，使用防火管路进行注氮和灌浆，所述防火管路包括设置在工作面运顺内的注氮管、设置在工作面轨顺内的多个灌浆管、设置在工作面补切眼内的多个相互平行的防火钻孔。

所述注氮管的出口末端设有多个三通，能够根据实际工况进行注氮的调控。

所述注氮管的进口处设有转接闸阀，所述注氮管上设置用于连接液态二氧化碳管路的短接口，所述短接口位于转接闸阀的出口处。可以利用注氮管完成液态二氧化碳的注入，简化设备。

所述灌浆管吊装在巷道顶板，所述灌浆管的出浆口上装设花管，灌浆管内灌注的浆液的土水比为1:4～1：5。

所述防火钻孔每两个一组，每组间距相同，所述防火钻孔的高度与巷道顶板的高度一致，每组的两个防火钻孔，一个位于遗煤区的中部，另一个位于遗煤区的边缘。

所述防火钻孔从断裂面到终孔位置设置钢管，所述每个防火钻孔的孔口加设用于灌浆的快速接头。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明采用多个方法并行，相互支撑，能够控制工作面过断层期间CO总体稳定，确保了工作面的安全回采，也为其他类似工作面过大断层的防火工作提供宝贵经验。

附图说明

图1是本发明的防火管路的布局图；

图2是图1中A部的局部示意图；

图3是防火钻孔的布局示意图；

图4是图3中Ⅰ部的剖视图；

图5是图3中Ⅱ部的剖视图；

图6是图3中Ⅲ部的剖视图；

图7是工作面过断层期间的CO变化图。

具体实施方式