[发明专利]一种快速控制采空区氧化带宽度的风流隔断注氮方法

说明书

本发明提供一种快速控制采空区氧化带宽度的风流隔断注氮方法，在采空区构筑隔离墙可以有效地控制采空区漏风流场的范围，是防止采空区自燃的有效措施；隔离墙设计在综放工作面运顺、回顺隅角的切顶线处，每隔10m砌筑一道；用固体泡沫喷注，高度等于采高；同时在综放工作面进风巷安设注氮系统，管路埋入工作面下隅角采空区内，管口末端设计一个直角转接头连接注氮管路，管路与工作面呈平行状埋入采空区，每隔一段距离开一个花眼，在工作面下隅角采空区前后平行埋设两条管路，前后交错20‑25m，埋入采空区长度到达40‑50m时关闭前一个管路，如此循环直到工作面煤炭采完为止；本发明可以在有效控制漏风的同时，降低氧化带的宽度，从而降低采空区自然发火概率。

技术领域

本发明涉及煤矿安全领域，具体涉及一种快速控制采空区自燃氧化带宽度的风流隔断注氮方法。

背景技术

矿井火灾是煤矿生产中的主要自然灾害之一；矿井火灾的危害极大，不仅会损失大量的煤炭资源，而且还会对井下采煤设备造成破坏；同时，矿井火灾会产生大量有毒有害气体，严重危及井下人员的生命安全；并且常诱发瓦斯、煤尘爆炸等事故，容易形成耦合灾害，进一步扩大影响范围。

随着近年来国内广泛地采用综采放顶煤开采技术，生产效率大幅提高，瓦斯涌出量也大幅度减少，但是，客观上也造成了采空区遗煤过多、漏风严重，容易导致自燃火灾的发生，给矿井带来巨大的经济损失和事故隐患；因此，矿井煤层自燃的早期防治技术，成为了制约煤矿安全生产的重点难点问题和亟待研究解决的问题。

自然发火是有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触发生氧化，产生热量使其温度升高，出现冒烟和发火的现象；煤炭的氧化自燃必须同时具备煤层具有自燃倾向性且呈破碎状态堆积，连续的通风供氧条件和持续的蓄热环境这三个条件；采空区的煤氧化自燃区域划分为三带，包括散热带、氧化带、窒息带；其中散热带供氧充足但漏风速度也较大，因此即便具有很好的氧化生热环境，但因为缺少蓄热条件，所以不易自燃；而氧化带供氧充足，同时受开采的过程的影响，导致采空区氧化带区域的漏风减少，从而形成较好的蓄热环境，因此该区域的煤易自燃；处于窒息带的遗煤受采空区岩石冒落影响，裂隙较小，漏风较为微弱，导致其氧气浓度下难以引起煤自燃；因此控制采空区氧化带的宽度以及漏风状况对防止采空区遗煤自燃来说是至关重要的。

在采空区遗煤自燃防治工作中，由于注氮防灭火具有效果明显且成本相对较低等优点，因此常被作为采空区防灭火的重要技术手段；一方面，采空区注氮可以显著降低遗煤温度，降低采空区氧气浓度，有效缓解采空区漏风，抑制遗煤与氧气反应；另一方面，还可以通过向采空区注氮降低采空区氧化带宽度；但传统的采空区防灭火注氮技术是布置制氮机，利用管道沿着工作面进风巷接到采空区进行埋管注氮，在注氮管路埋入采空区一定长度后开始注氮，同时准备铺设第二条注氮管路，当第二条注氮管路铺设在采空区散热带与氧化带的接触部位时开始向采空区注氮，此时停止第一趟管路的注氮，如此循环进行下去；由于传统方法注氮区域较小，因此不能快速控制氧化带的宽度，且工作面正常供风时，会将氧气送入采空区，造成采空区氧气浓度过高而引起自燃。

发明内容