CN104047628A - 隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术。该隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术使用了一种可充气膨胀的隔离装置，使得充气膨胀后的该隔离装置与采空区未冒落或冒落不充分的顶、底板密实接触以隔离采空区。根据本发明提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，可有效将采空区隔离，使采空区内的氧气含量低于临界值，既可避免煤层自然发火，也可预防采空区瓦斯爆炸，同时也可防止采空区中的瓦斯外泄。

Description

隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术

技术领域

本发明涉及煤矿采煤工程领域，具体地涉及一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术。

背景技术

煤层自燃的条件：(1)具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；(2)有大于12％氧含量的空气通过这些碎煤；(3)空气流动速度适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境；只有这3个条件同时具备，并持续一定的时间，煤炭自燃发火才可发生。

瓦斯爆炸的条件：(1)瓦斯浓度为5％-16％，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响；(2)引火温度为650℃-750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化；(3)氧气的浓度不低于12％；只有这三个条件同时具备，才可发生瓦斯爆炸。

从发生自燃和爆炸的条件可知，均离不开氧气的存在，且不低于12％，如何在煤层开采过程中，降低或消除采空区中的氧含量或控制在12％的临界值以下，是防止采空区煤层自燃和瓦斯爆炸的关键。

在开采过程中，正常推进时采空区顶板能及时冒落，充填满开采的空间，即可有效防止采空区漏风及瓦斯涌出；但当工作面不能或正常推进，若顶板不能及时冒落，则会出现采空区漏风增大，致使氧含量增加，使浮煤或裸露的煤层氧化，而且采空区中的瓦斯向工作面及回风流中释放。目前，在开采过程中，预防自燃或爆炸事故，一般采取采空区注氮、喷洒黄泥或灌浆(有的采取喷洒阻化剂)、工作面上下隅角砌筑一定长度的矸石或黄泥袋子隔离墙、工作面采空区侧悬挂挡风帘等措施，但实际效果均不能达到要求，不能达到预防的目的。

因此，为了解决现有技术中的上述不足，本发明提出了一种新的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，可有效将采空区隔离，使采空区内的氧气含量低于临界值，既可避免煤层自然发火，也可预防采空区瓦斯爆炸，同时也可防止采空区中的瓦斯外泄，进入工作面回风。

根据本发明提供的一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，该技术使用了一种可充气膨胀的隔离装置，包括以下步骤：

(1)在各工作面协助敷设未充气的所述隔离装置；

(2)采空区隔离：在采空区一侧敷设未充气的所述隔离装置，使所述隔离装置长度适宜，然后使所述隔离装置充气膨胀，使得膨胀后的隔离装置与采空区未冒落或冒落不充分的顶板和底板密实接触。

进一步地，所述隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术还包括步骤(3)，采空区隔离后向采空区注入氮气或惰性气体，把采空区内的氧气置换出来，使隔离后的采空区内的氧气含量降到10％以下。

优选地，步骤(1)中在放顶煤工作面采用后溜协助敷设，其他工作面采用运输机协助敷设或者预设敷设装置协助敷设。

优选地，步骤(2)中在采空区一侧敷设未充气的所述隔离装置，沿切顶排支柱进行敷设，或沿综采工作面液压支架尾部进行敷设，或沿工作面倾斜方向进行敷设。

可选地，步骤(2)中所述隔离装置长度为与工作面的倾斜长度相等，或上下顺槽端各余2-3m，或根据采煤工作面冒落，或其他地点使用等的具体情况，具体确定隔离装置的长度，或搭接组合使用。

根据本申请提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，能够带来至少以下有益效果之一：

(1)     有效对采空区进行隔离和封闭。本发明提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，其中使用了可充气膨胀的隔离装置，该隔离装置充气膨胀后与采空区未冒落或冒落不充分的顶、底板密实接触，形成一面密封的隔离墙，使采空区内的氧气含量低于临界值(12％)，可有效避免煤层自然发火，预防采空区瓦斯爆炸，同时也可防止采空区中的瓦斯外泄，进入工作面回风；

(2)      设计合理，使用方便、安全。本发明提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，其中使用了可充气膨胀的隔离装置，未充气的隔离装置可折叠存放和运输，充气膨胀后的隔离装置的形状可根据拟封闭区域的巷道形状而定，此隔离装置可快速隔离采空区及时控制灾害区域，实现煤矿安全生产；

(3)     有效预防煤层自然发火和瓦斯爆炸。本发明提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，将采空区有效隔离后向采空区注入氮气或惰性气体，把采空区内的氧气置换出来，使隔离后的采空区内的氧气含量降到10％以下，使采空区处于窒息状态，可有效预防煤层自然发火，也可有效控制瓦斯的涌出和采空区发生瓦斯爆炸。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术中使用的充气膨胀后的隔离装置的使用及位置关系示意图；

图2示出了本发明实施例提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术中使用的充气膨胀后的隔离装置的立体结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细介绍本发明的示例性实施例。提供这些示例性实施例的目的是为了使得本领域普通技术人员能够清楚地理解本发明，并且根据这里的描述能够实现本发明。附图和具体实施例不旨在对本发明进行限定，本发明的范围由所附权利要求限定。

图1示出了本发明实施例提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术中使用的充气膨胀后的隔离装置的使用及位置关系示意图。参照图1，本发明提供了一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，该技术使用了一种可充气膨胀的隔离装置，包括以下步骤：

(1)在各工作面协助敷设未充气的所述隔离装置；

(2)采空区隔离：在采空区一侧敷设未充气的所述隔离装置，使所述隔离装置长度适宜，然后使所述隔离装置充气膨胀，使得膨胀后的隔离装置与采空区未冒落或冒落不充分的顶板和底板密实接触。

步骤(1)中在放顶煤工作面采用后溜协助敷设，其他工作面采用运输机协助敷设或者预设敷设装置协助敷设。本发明提供的预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸的隔离装置要充气膨胀后才可将采空区隔离，该隔离装置没充气前是瘫软的，需要找好敷设位置后将其舒展开，然后再进行充气。因此，将上述充气前的该隔离装置在敷设位置进行舒展开需要进行协助敷设来完成。上述后溜协助敷设、运输机协助敷设或者预设敷设装置协助敷设，均是现有技术中本领域已有的。

步骤(2)中在采空区一侧敷设未充气的所述隔离装置，沿切顶排支柱进行敷设，或沿综采工作面液压支架尾部进行敷设，或沿工作面倾斜方向进行敷设。

步骤(2)中所述隔离装置长度为与工作面的倾斜长度相等，或上下顺槽端各余2-3m，或根据采煤工作面冒落，或其他地点使用等的具体情况，具体确定隔离装置的长度，或搭接组合使用。

本发明提供的一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，还可以包括步骤(3)，采空区隔离后向采空区注入氮气或惰性气体，把采空区内的氧气置换出来，使隔离后的采空区内的氧气含量降到10％以下，使采空区处于窒息状态，可有效预防煤层自然发火，也可有效控制瓦斯的涌出和采空区发生瓦斯爆炸。

上述采空区隔离后向采空区注入氮气或惰性气体，可在采空区被完全隔离前敷设比本隔离装置要长的管路，该管路的材质为具有阻燃、抗静电的特性，比如铁管、PVC管等。

图2示出了本发明实施例提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术中使用的充气膨胀后的隔离装置的立体结构示意图。参照图2，本发明提供的一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术中使用的可充气膨胀的隔离装置，其包括可充气膨胀的气囊本体1和气体控制器2，该气囊本体1上开设有通气孔3，上述气体控制器2可开合地安装于上述通气孔3上。

上述气体控制器2为气体阀门控制器或安全阀自动锁气控制器，但并不局限于这两种气体控制器，可以是现有技术中已有的其他可行的气体控制器，只要是可安全地控制本隔离装置的充气和放气的装置即可。

上述气囊本体1内充入压力为0.6-1MPa的氮气或惰性气体，其中气囊本体1内若充入氮气则由现有技术中已有的注氮机注入氮气即可。

上述通气孔3与上述气体控制器2是配套使用的，所以通气孔3与气体控制器2在数量上是相同的。上述通气孔3可以设置为一个，也可以设置为2个或者多个，以方便使用者对本隔离装置进行敷设和多方向的充气。但上述通气孔3最好设置为2个，分别位于上述气囊本体1的两侧，即可满足方便使用者对本隔离装置进行敷设和多方向的充气的要求。此外，上述通气孔3的个数设置的越多，成本越大，而且使得本隔离装置越不结实。

上述气囊本体1的长度和充气膨胀后的形状根据工作面现状的具体情况而确定，通常情况下，该气囊本体1的长度为10-50m，充气膨胀后的形状为圆柱型。

上述气囊本体1充气膨胀后的高度为采高的1.2-1.5倍，通常情况下，气囊本体1充气膨胀后的形状为圆柱型，气囊本体1充气膨胀后在工作面使用时是放倒的圆柱体，则气囊本体1充气膨胀后的高度为该圆柱体上下底面圆的直径，该直径越大，其密封性越好，本发明提供的预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸的隔离装置隔离采空区的效果就越好。

上述气囊本体1由抗静电阻燃材料制成，如橡胶、橡胶内衬的尼龙纺织布、玻璃纤维或具有弹性的塑性材料，但并不局限于上述这四种材料，可以是现有技术中已有的其他任何材料，只要能够具有抗静电阻燃特性的材料即可。

需要注意的是，本发明提供的一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术中使用的可充气膨胀的隔离装置，并不局限于上述实施例中所述的隔离装置，只要能对采空回进行隔离，不论是充气气囊，还是其他具备隔离功能的装置均可。

本发明提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，应用广泛，可适用于以下情况：

(1)防止或抑制煤层自燃和有害气体外泄的所有盲巷；

(2)采煤工作面生产过程中，或开采结束后的快速封闭和隔离；

(3)掘进工作面生产过程中，或采掘活动结束时的快速封闭和隔离；

(4)当采掘工作面发生灾害需要快速封闭，而构筑永久密闭需准备及施工时间长，一时难以实施，为控制灾害扩大、减轻灾害影响，以及保护构筑密闭墙的施工人员不受灾害影响，均可利用此技术进行临时快速封闭；同时可达到对受灾工作面进、回风同时封闭，杜绝次生灾害发生；

(5)适宜任何采高、煤厚、倾角及采煤工艺；

(6)适用于其他任何可进行隔离防火防爆的地点。

本发明提供的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，具有至少以下有益效果之一：

(1)可代替目前预防采空区煤层自燃悬挂挡风帘、砌袋子墙等临时措施；

(2)可有效杜绝采空区煤层(浮煤)自燃现象；

(3)消除了瓦斯爆炸的条件；

(4)有效抑制采空区瓦斯涌出；

(5)可替代黄泥灌浆灭火系统，与注氮系统配合使用，进行综合预防性防灭火，防止煤层自然发火；

(6)消除或控制煤矿重大灾害事故发生，实现煤矿安全生产；

(7)运输使用方便，可折叠运输；

(8)成本低，制造简单。

(9)对煤矿或非煤矿山灾害事故应急救援，快速封闭灾害区域，防止事故扩大将会产生非常重要的作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，该技术使用了一种可充气膨胀的隔离装置，包括以下步骤：

(1)在各工作面协助敷设未充气的所述隔离装置；

(2)采空区隔离：在采空区一侧敷设未充气的所述隔离装置，使所述隔离装置长度适宜，然后使所述隔离装置充气膨胀，使得膨胀后的隔离装置与采空区未冒落或冒落不充分的顶板和底板密实接触。

2.根据权利要求1所述的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，还包括步骤(3)，采空区隔离后向采空区注入氮气或惰性气体，把采空区内的氧气置换出来，使隔离后的采空区内的氧气含量降到10％以下。

3.根据权利要求2所述的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，其中，步骤(1)中在放顶煤工作面采用后溜协助敷设，其他工作面采用运输机协助敷设或者预设敷设装置协助敷设。

4.根据权利要求2所述的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，其中，步骤(2)中在采空区一侧敷设未充气的所述隔离装置，沿切顶排支柱进行敷设，或沿综采工作面液压支架尾部进行敷设，或沿工作面倾斜方向进行敷设。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的隔离法预防采空区煤层自然发火和瓦斯爆炸技术，其中，步骤(2)中所述隔离装置长度为与工作面的倾斜长度相等，或上下顺槽端各余2-3m，或根据采煤工作面冒落，或其他地点使用等的具体情况，具体确定隔离装置的长度，或搭接组合使用。