易自燃特厚煤层综放工作面防灭火技术研究

摘要

综采放顶煤开采方法的推广应用，在给煤矿带来工作面高产高效的同时，也给易自燃特厚煤层自燃火灾的防治带来了严峻的考验。特别是在易自燃特厚煤层开采中，采空区往往留有大量的松散遗煤，顶板冒落程度大，漏风严重，使得遗煤很容易与漏风流中的氧气发生氧化反应，从而导致采空区自燃火灾的发生，严重威胁矿工的生命安全和煤矿的安全生产。
　　本文以秦源煤矿N105综放工作面为工程背景，根据N105工作面的CO浓度变化,分析了N105工作面的自然发火过程和火区情况，确定了以高分子胶体和液态CO2灭火技术为主的降温措施，以注氮、注液态CO2为主的降氧措施，以高分子胶体隔离为主的堵漏措施，并釆用封闭火区，通过措施巷向采空区开展防灭火工作的整体思路。
　　采集秦源煤矿N105工作面煤样，分别用高分子胶体材料、N2和CO2对煤样进行处理，然后进行程序升温实验，分析得出：N2对低温阶段烷烯烃生成的惰化效果明显；CO2对高温阶段耗氧速率、CO的产生惰化效果更明显；整体对比而言，高分子胶体对于抑制CO、耗氧速率及烷烯烃的产生效果更加明显。
　　在正常生产期间，对尺N105工作面的自然发火进行了“三带”观测，得出工作面架后采空区15m范围内为散热带，15～60m范围为氧化升温带，60m以上为窒息带。结合周边煤矿的自然发火资料和采煤工艺，得出进、回风侧临近20m内、压裂的煤柱、废弃的钻孔、“两道”和“两线”五处为自燃危险区域和防灭火工作的重点，为N105工作面火区启封后恢复生产期间的防灭火工作提供了参考。
　　综合程序升温实验和现场自燃“三带”划分，确定了合理的注氮位置、迈步式注氮间距以及N105工作面火区治理具体方案。通过对该工作面火区的治理,验证了液态CO2和高分子胶体的降温性能，并验证了高分子胶体的阻化和堵漏效果。实际工程证明，对于大范围高温火区，高分子胶体和液态CO2技术具有很好的降温效果，对于同类大范围高温火区提供了宝贵的经验。

目录

声明

1绪论

1.2国内外研究现状

1.3研究内容和技术路线

2高分子胶体及惰气阻化煤自燃的实验研究

2.2 试验条件

2.3 高分子胶体阻化实验

2.4 惰气阻化性能试验分析

2.5 本章小结

3 采空区自燃“三带”观测及防灭火重点区域分析

3.1 采空区“三带”划分方法与目的

3.2 采空区“三带”现场观测

3.3 “三带”观测数据分析

3.4 N105工作面防灭火重点区域分析

4 工程应用

4.1 工程背景

4.2现场工程施工

4.3封闭高温自燃火区防控技术

4.4 工作面恢复生产期间煤自燃防灭火技术应用

4.4 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献