煤层自燃治理方法

摘要

本公开涉及一种煤层自燃治理方法，包括：对煤矿地表区域进行观测，确定冒烟点；根据确定的冒烟点划定爆破区域；围绕爆破区域设置临空面；在临空面的四周开设炮孔；在炮孔中放置二氧化碳致裂器；引爆二氧化碳致裂器，形成坍塌区域；对坍塌区域进行表面平整。本公开适用于对煤层自燃现象进行有效治理。二氧化碳致裂器放置在炮孔中进行引爆，爆炸形成的冲击波使爆破区域下方的裂缝和燃烧产生的空洞垮塌，以隔绝氧气阻止燃烧。对坍塌区域进行表面平整，压实坍塌区域地表，以增加密封性，进一步隔绝氧气，实现对煤层自燃现象进行有效治理。

说明书

技术领域

本公开涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种煤层自燃治理方法。

背景技术

煤层自燃是指煤炭在天然条件下或开采中因氧化发热等原因引起的燃烧。在很多煤矿中，由于存在煤层自燃现象，不仅造成地下煤炭资源的浪费、大气环境的污染，还可能引燃周围的植被、引起山火，埋下重大安全隐患。煤层的自燃过程分为潜伏期、自热、燃烧和熄灭4个阶段。从自热阶段开始就会在跟大气相通的裂缝出口出现雾气，在燃烧阶段会产生大量烟雾。煤田矿区发现冒烟点后及时进行治理，是让煤层自燃熄灭、消除隐患的有效手段。

如何在发现冒烟点后及时对煤层自燃进行治理，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种煤层自燃治理方法，可在发现冒烟点后及时对煤层自燃进行治理。

根据本公开的一方面，提供了一种煤层自燃治理方法，包括：

对煤矿地表区域进行观测，确定冒烟点；

根据确定的所述冒烟点划定爆破区域；

围绕所述爆破区域设置临空面；

在所述临空面的四周开设炮孔；

在所述炮孔中放置二氧化碳致裂器；

引爆所述二氧化碳致裂器，形成坍塌区域；

对所述坍塌区域进行表面平整。

在一种可能的实现方式中，根据所述冒烟点划定所述爆破区域，包括：

探测所述冒烟点周围区域的温度，将温度超过异常温度的区域划为爆破区域。

在一种可能的实现方式中，在对所述冒烟点周围区域进行测温，将温度超过异常温度的区域划为所述爆破区域时，包括：

在所述冒烟点周围区域开设多个测温孔；

对多个所述测温孔内的温度进行测量；

根据多个所述测温孔内的温度划定所述爆破区域，使所有超过所述异常温度的所述测温孔位于所述爆破区域。

在一种可能的实现方式中，所述测温孔的深度为2m至4m。

在一种可能的实现方式中，所述异常温度为60℃。

在一种可能的实现方式中，所述临空面的竖直方向上高度为3m至6m。

在一种可能的实现方式中，所述炮孔为多个，多个所述炮孔位于所述临空面的四周。

在一种可能的实现方式中，多个所述炮孔呈一层围绕所述临空面排布，相邻的两个所述炮孔之间距离1m至2m，呈一层排布的多个所述炮孔距离所述临空面1m至2m。

在一种可能的实现方式中，多个所述炮孔设置一层以上；

相邻两层的所述炮孔之间距离1m至2m。

在一种可能的实现方式中，在所述炮孔中放置所述二氧化碳致裂器时，包括：

测量所述炮孔的温度，将所述炮孔内的温度与安全温度进行对比；

在超过安全温度的所述炮孔的内部安装隔热装置，并将所述二氧化碳致裂器置于所述隔热装置的内部。

本公开适用于对煤层自燃现象进行有效治理。通常煤层自热阶段发生冒烟现象后，如不及时治理，2至3天内将发展到煤层燃烧阶段，增加治理难度。通过对煤矿地表区域进行观测，及时发现冒烟点。位于煤矿地表下方的燃烧区域通过裂缝与地表连通，以获取氧气促进燃烧，同时排出烟气。根据冒烟点划定爆破区域，使爆破区域覆盖地表下方的燃烧区域。围绕爆破区域设置临空面，使爆破后的煤炭可沿临空面滑落坍塌，以获得最佳爆破效果。在临空面上的远离爆破区域一侧开设炮孔，炮孔与二氧化碳致裂器相匹配，将二氧化碳致裂器放置在炮孔中进行引爆，爆炸形成的冲击波使爆破区域下方的裂缝和燃烧产生的空洞垮塌，以隔绝氧气阻止燃烧。其中，二氧化碳致裂器通过液态二氧化碳加热后瞬间气化，体积急剧扩大600倍以上，通过高压气体释放产生强大冲击力来达到爆破的效果。相较于传统的炸药爆破，二氧化碳致裂器不会产生的火焰进而引起次生爆炸和火灾事故，使治理过程更加安全。最后对爆破后形成的坍塌区域进行表面平整，根据坍塌区域大小，可选用挖掘机、铲车等机械设备或铁锹等工具，对坍塌区域进行表面平整，压实坍塌区域地表，以增加密封性，进一步隔绝氧气，实现对煤层自燃现象进行有效治理。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出本公开实施例的煤层自燃治理方法的流程图；

图2示出本公开另一实施例的煤层自燃治理方法的流程图；

图3示出本公开实施例的隔热装置的主体结构图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出本公开实施例的煤层自燃治理方法的流程图；图2示出本公开另一实施例的煤层自燃治理方法的流程图。图3示出本公开实施例的隔热装置的主体结构图。如图1所示，该煤层自燃治理方法包括：步骤S100：对煤矿地表区域进行观测，确定冒烟点；步骤S200：根据确定的冒烟点划定爆破区域；步骤S300：围绕爆破区域设置临空面；步骤S400：在临空面的四周开设炮孔；步骤S500：在炮孔中放置二氧化碳致裂器；步骤S600：引爆二氧化碳致裂器，形成坍塌区域；步骤S700：对坍塌区域进行表面平整。

本公开适用于对煤层自燃现象进行有效治理。通常煤层自热阶段发生冒烟现象后，如不及时治理，2至3天内将发展到煤层燃烧阶段，增加治理难度。通过对煤矿地表区域进行观测，及时发现冒烟点。位于煤矿地表下方的燃烧区域通过裂缝与地表连通，以获取氧气促进燃烧，同时排出烟气。根据冒烟点划定爆破区域，使爆破区域覆盖地表下方的燃烧区域。围绕爆破区域设置临空面，使爆破后的煤炭可沿临空面滑落坍塌，以获得最佳爆破效果。在临空面上的远离爆破区域一侧开设炮孔，炮孔与二氧化碳致裂器相匹配，将二氧化碳致裂器放置在炮孔中进行引爆，爆炸形成的冲击波使爆破区域下方的裂缝和燃烧产生的空洞垮塌，以隔绝氧气阻止燃烧。其中，二氧化碳致裂器通过液态二氧化碳加热后瞬间气化，体积急剧扩大600倍以上，通过高压气体释放产生强大冲击力来达到爆破的效果。相较于传统的炸药爆破，二氧化碳致裂器不会产生的火焰进而引起次生爆炸和火灾事故，使治理过程更加安全。最后对爆破后形成的坍塌区域进行表面平整，根据坍塌区域大小，可选用挖掘机、铲车等机械设备或铁锹等工具，对坍塌区域后进行表面平整，压实坍塌区域地表，以增加密封性，进一步隔绝氧气，实现对煤层自燃现象进行有效治理。

在一种可能的实现方式中，在根据所述冒烟点划定所述爆破区域时，对所述冒烟点周围区域进行测温，将温度超过异常温度的区域划为爆破区域，通过对冒烟点周围区域进行测温，使划定的爆破区域可以更准确的覆盖地表下方的燃烧区域。

在一种可能的实现方式中，在对所述冒烟点周围区域进行测温，将温度超过异常温度的区域划为所述爆破区域时，包括：在所述冒烟点周围区域开设多个测温孔；对多个所述测温孔内的温度进行测量；根据多个所述测温孔内的温度划定所述爆破区域，使所有超过所述异常温度的所述测温孔位于所述爆破区域。通过打孔测温的方式，对冒烟点周围区域进行测温，使爆破区域的划定更加精准。使用钻机打出测温孔，再使用手持测温仪对测温孔进行测温，得到测温孔内部腔体底部的温度。

在一种可能的实现方式中，所述测温孔的深度为2m至4m，使通过测温孔测得的温度更靠近燃烧区域，使测得的温度更加准确。

在一种可能的实现方式中，所述异常温度为60℃。将温度超过60℃的测温孔标记出来，基于标记出的测温孔划定爆破区域。爆破区域为包含了所有温度超过60℃的测温孔的最小区域。

此处，需要进行说明的是，当有多个冒烟点时，分别以多个冒烟点为中心，开设多个测温孔，测量多个测温孔的温度，将温度超过异常温度的测温孔标记出来，基于多个冒烟点和超过异常温度的测温孔划定爆破区域，爆破区域为包含了所有冒烟点和所有温度超过异常温度的测温孔的最小区域。

爆破区域划定完成后，在爆破区域周围开设临空面。在一种可能的实现方式中，所述临空面的竖直方向上高度为3m至6m。当地势较为平整时，可使用挖掘机开挖临空面，如果地质坚硬，可结合使用二氧化碳爆破掏槽；如果地质松软易塌陷，可使用钻机配置大钻头，通过冲击的方式开设临空面。此处为本领域常用技术手段，不再赘述。

在一种可能的实现方式中，所述炮孔为多个，多个所述炮孔位于所述临空面的四周，二氧化碳致裂器起爆后形成的冲击波可使爆破区域向临空面一侧坍塌，使爆破区域下方的裂缝和燃烧产生的空洞垮塌，以隔绝氧气阻止燃烧。

在一种可能的实现方式中，多个所述炮孔呈一列围绕所述临空面排布，相邻的两个所述炮孔之间距离1m至2m，呈一列排布的多个所述炮孔距离所述临空面1m至2m。使二氧化碳致裂器可以对爆破区域进行有效爆破。

在一种可能的实现方式中，多个所述炮孔设置一列以上；相邻两列的所述炮孔之间距离1m至2m。一列以上的炮孔围绕爆破区域设置，加强爆破效果。

在一种可能的实现方式中，在所述炮孔中放置所述二氧化碳致裂器时，包括：步骤S410：测量所述炮孔的温度；步骤S420和步骤S430：对超过安全温度的炮孔在放置所述二氧化碳致裂器前安装隔热装置，所述二氧化碳致裂器位于所述隔热装置的内部。为满足操作时间要求，实现安全爆破，放置在炮孔的二氧化碳致裂器在爆破前需要在35℃以下的工作环境中至少等待1小时，因此需要对超过35℃的炮孔加装隔热装置，以确保二氧化碳致裂器的安全爆破。此处，对隔热装置不做进一步限定，用户完全可根据个人喜好和/ 或实际应用场景灵活设定隔热装置，只要使二氧化碳致裂器在爆破前需要在35℃以下的工作环境中至少保持1小时即可。

优选的，参阅图3，提供一种爆破隔热装置，使爆破装置可在高温环境下维持在安全温度。爆破隔热装置包括：第一隔热罩100、壳体200和第二隔热罩400。第一隔热罩100的一侧设有让位孔，让位孔适用于使爆破装置600 的引线610通过。壳体200设置在第一隔热罩100的腔体内部，壳体200的靠近让位孔的一端设有开口。第二隔热罩400设置在壳体200的腔体内部，第二隔热罩400的外侧壁与壳体200的内侧壁之间设有预设间隙，预设间隙适用于填充降温材料310，第二隔热罩400的靠近让位孔的一端设有开口，第二隔热罩 400的腔体内部适用于放置爆破装置600。

爆破隔热装置适用于对高温环境下的爆破装置600进行有效隔热，以保证安全爆破。第一隔热罩100设置在本申请的最外层，直接与高温的工作环境接触，壳体200与第二隔热装置之间形成的预设间隙用于填充降温材料310，用于吸收第一隔热罩100和壳体200向内传递的热量。通过设置第二隔热罩 400，进一步对爆破装置600进行隔热，延长对爆破装置600的隔热时间。

其中，优选的，降温材料310选用干冰。

此处，需要进行说明的是，还包括隔热层320，隔热层320设置在壳体200 的内部，隔热层320位于远离壳体200的设有开口一侧。隔热层320采用隔热耐火材料。

优选的，隔热层320可采用黄土。在本申请安装在炮孔中时，热量主要从靠近隔热层320的一侧传到进来，通过设置隔热层320可以延缓干冰气化，进而延长隔热时间。整体结构较为简单，有效的降低了生产成本。

在一种可能的实现方式中，还包括引线隔热套500。引线隔热套500呈管状，引线隔热套500的一端与第一隔热罩100连接，让位孔与引线隔热套500 的内部腔体连通，引线隔热套500的内部腔体适用于使爆破装置600的引线 610通过。爆破装置600通过引线610进行爆破控制，通过设置引线隔热套500，对引线610进行隔热保护，保证引线610的正常工作。

在一种可能的实现方式中，第一隔热罩100设有安装部110。安装部110 位于第一隔热罩100的设有让位孔的一侧，安装部110设有安装孔，安装孔与让位孔贯通设置。安装孔用于安装引线隔热套500。通过设置安装部110，是引线隔热套500可以插入安装孔中，保证安装的稳定性。

在一种可能的实现方式中，还包括第一紧固装置710。第一紧固装置710 套设在安装部110的外侧。通过设置第一紧固装置710，对安装部110进行紧固，使安装部110和引线隔热套500之间安装紧密，进一步保证本申请的隔热效果。

在一种可能的实现方式中，还包括第二紧固装置720。第二紧固装置720 套设在第一隔热罩100的外侧。第一隔热罩100可采用隔热耐火材料包裹在壳体200外侧，再通过第二紧固装置720对第一隔热罩100进行紧固，使第一隔热罩100紧贴在壳体200外侧面，整体结构较为简单，有效的降低了生产成本。

在一种可能的实现方式中，第二紧固装置720为两个以上，两个以上的第二紧固装置720沿第一隔热罩100的体长方向排布。进一步使第一隔热罩 100紧贴壳体200，保证本申请的整体稳定性。

在一种可能的实现方式中，第一隔热罩100的材质为铝箔布。铝箔布是由铝箔导电布及热溶胶构成。选用特种阻燃型粘合剂复合后形成致密薄膜，具有复合后的铝箔表面光滑平整，具有良好的隔热耐火性能。优选的，选用 3mm至5mm厚铝箔布。

在一种可能的实现方式中，壳体200为PVC套筒。PVC材质具有良好的化学稳定性，耐腐蚀性，硬度大，强度大，强度高，防紫外线(耐老化)，耐火阻燃(具有自熄性)，保证当工作环境出现明火时，可对爆破装置600提供保护。

在一种可能的实现方式中，第二隔热罩400的材质为铝箔布。优选的， 1mm至3mm厚自粘型铝箔布，自粘型铝箔布可包裹在爆破装置600外部，整体结构较为简单，有效的降低了生产成本。

在一种可能的实现方式中，引线隔热套500的材质为铝箔布。整体结构较为简单，有效的降低了生产成本。

将第二隔热罩400包裹在爆破装置600的外部，再将爆破装置600放置进壳体200内部，在壳体200和第二隔热罩400之间形成的预设间隙之间填充黄土层和干冰，其中，干冰用量为1kg～6kg，本领域技术人员可根据实际情况进行灵活设置。再用第一隔热罩100将壳体200包裹，用引线隔热套500将引线610包裹，引线隔热套500的一端插入第一隔热罩100的安装部110。最后使用第一紧固装置710和第二紧固装置720对安装部110和第一隔热罩100进行紧固。这样，就可维持爆破装置600在高温工作环境下的工作温度。

将二氧化碳致裂器安装完成后，进行步骤S610：爆破准备。对二氧化碳致裂器充气，再进行起爆网路连接和检查、覆盖防护、安全警戒等措施，然后对所有二氧化碳致裂器进行起爆。

在一种可能的实现方式中，对起爆后的坍塌区域进行表面平整，优选的，使用黄土对坍塌区域进行覆盖后，再进行表面平整，进一步增加密封性，保证对煤层自燃治理效果。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。