CN110344874B - 一种防治煤层自然发火的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防治煤层自然发火的方法，包括如下步骤：步骤1：全方位堵漏控风，利用采空区整体堵漏、重点和局部地点加强堵漏和地面裂隙堵漏来减少采空区的漏风；步骤2：防火监测分析，通过监测的分析值与预警指标进行分析，所述预警指标包括正常指标、早期预警指标和中期预警指标；步骤3：采取防治措施。本发明的优点在于，该方法有效减少采空区漏风，防火指标一直控制在安全范围，实现了自燃的高效预报，提高了防治效果，减少安全隐患，提高开采效率，还大大减少了注氮量，节约了采煤成本。
Description
方法领域
本发明涉及煤矿开采方法领域，具体为一种防治煤层自然发火的方法。
背景方法
自然发火、采空区瓦斯大量涌出和煤尘飞扬是自燃煤层、高瓦斯矿井综合机械化采煤工作面撤架期间的同时面临的三大难题。现有的矿井采用综采放顶煤开采工艺，工作面初采、临时停采期间不完全放顶煤，收作临近终采线20-30m不放顶煤，导致大量松散煤体在采空区堆积(厚度10m左右)，加上收作期间工作面撤架工期长，超过自然发火期，存在极大的自然发火隐患，煤层自燃灾害严重影响着矿井的安全、高效开采。
发明内容
本发明所要解决的方法问题在于：如何解决容易自燃煤层综放工作面收作期自然发火的问题。
为解决上述方法问题，本发明提供如下方法方案：
一种防治煤层自然发火的方法，包括如下步骤：
步骤1：全方位堵漏控风
利用采空区整体堵漏、重点和局部地点加强堵漏和地面裂隙堵漏来减少采空区的漏风；
步骤2：防火监测分析
通过监测得到一氧化碳浓度、氧气浓度、乙烯浓度以及格雷哈姆系数R2的分析值与预警指标进行分析；
所述预警指标包括正常指标、早期预警指标和中期预警指标；
步骤3：防治措施
当分析值在正常指标时，不采取措施；
当分析值达到早期预警指标时，对采空区进行歇性注氮，对工作面支架架前、架后一氧化碳浓度大于100ppm的地点进行钻孔注胶，注胶后检测后再次出现一氧化碳浓度大于100ppm的，在相邻架体以及本架体补打钻孔持续注胶，直至一氧化碳浓度不大于100ppm；
当分析值达到中期预警指标时，对采空区进行连续性注氮，对一氧化碳浓度大于300ppm的采空区进行高位钻孔注胶，直至一氧化碳浓度不大于300ppm。
优选地，所述步骤2中当乙烯浓度为0时，格雷哈姆系数R2×100≤0.2为正常指标；
当乙烯浓度为0时，氧气浓度为18-20％，一氧化碳浓度不大于50ppm、氧气浓度为15-18％，一氧化碳浓度不大于100ppm、氧气浓度为12-15％，一氧化碳浓度不大于150ppm、0.2＜格雷哈姆系数R2×100≤0.5中任意一种情况为早期预警指标；
当乙烯浓度大于0或格雷哈姆系数R2×100＞0.5为中期预警指标。
优选地，所述步骤1中采空区整体堵漏采用整块涂覆布控制漏风。
优选地，所述步骤1中重点和局部地点加强堵漏采用防火隔墙控制漏风。
优选地，所述防火隔离墙为三道防火墙，所述防火墙内部还压注高分子胶体。
优选地，所述步骤1中地面裂隙堵漏利用铲车重新挖掘并填埋封堵处理。
优选地，所述步骤2中防火监测分析的方法包括定期取样分析、监控系统连续监测、人工日常巡检中任意一种或任意组合。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
该方法有效减少采空区漏风，防火指标一直控制在安全范围，实现了自燃的高效预报，有效提高了防治效果，减少安全隐患，提高开采效率，还大大减少了注氮量，节约了采煤成本。
附图说明
图1为本发明实施例中重点漏风区域防火隔墙施工示意图；
图2为本发明实施例工作面局部漏风区域压注高分子胶体示意图；
图3为本发明实施例工作面防火测点布置示意图。
具体实施方式
为便于本领域方法人员理解本发明方法方案，现结合说明书附图对本发明方法方案做进一步的说明。
实施背景：某矿主采6号煤层，煤种为长焰煤，平均厚度18.73m，自然倾向性为Ⅰ类容易自燃煤层，自然发火期仅35天，具有耗氧性强、一氧化碳生成率高等特点。由于矿井采用综采放顶煤开采工艺，工作面初采、临时停采期间不完全放顶煤，收作临近停采线20-30m不放顶煤，导致大量松散煤体在采空区堆积，厚度10m左右，加上收作期间工作面撤架工期长，超过自然发火期，存在极大的自然发火隐患，煤自燃灾害严重影响着矿井的安全、高效开采。
为了解决自燃煤层综放工作面收作期自然发火的问题，本实施例公开了一种防治煤层自然发火的方法，包括如下步骤：
步骤1：全方位堵漏控风
工作面收作前系统分析漏风因素，以“整体控制、重点和局部加强、地面裂隙封堵”为原则，采取全方位立体控制漏风措施，有效减少采空区漏风，防火指标一直控制在安全范围，开采效率提高。
(1)采空区1整体堵漏
参阅图1，对工作面架后采空区1利用整块涂覆布2整体控制漏风，具体方法为：工作面回采至距停采线14m时，开始上绳吊挂带有涂覆布2的矿用聚酯纤维柔性网，用带有涂覆布2的柔性网铺满整个工作面，随工作面回采逐步封堵架后整体采空区1。
(2)重点和局部地点加强堵漏
针对于工作面两道两带漏风大特点，参照图1和图2，距工作面终采线30m位置连续施工三道防火隔墙3，并在墙体内部压注高分子胶体4，两者相结合有效加强了重点和局部地点堵漏。
(3)地面裂隙封堵
加强工作面采空区1对应地面沉降观测，对地面大于50mm的裂隙利用铲车重新挖掘并填埋封堵处理。
步骤2：防火监测分析
采用定期取样分析、监控系统连续监测和人工日常巡检“三位一体”的检测方法进行自然发火监测，通过监测得到一氧化碳浓度、氧气浓度、乙烯浓度以及格雷哈姆系数R2的分析值与预警指标进行分析，所述预警指标包括正常指标、早期预警指标和中期预警指标；监测具体包括如下步骤：
步骤2.1：防火测点布置
(1)采空区1测点布置
在氧化带内预埋束管防火观测点，在回风巷距停采线60m、30m、10m及进风巷距停采线90m、60m、30m处设点，并利用D25mm铁管进行保护，测点进入采空区后每班人工检测，并取样色谱分析。
(2)工作面测点布置
参照图3，工作面终采后，每班安专职人员对每五架支架5的架前6和架后7插观测管检测(倾角45°左右、深度不小于1.5m)，架间8设点取样检测。观测管孔口用黄泥封实，末端留设气嘴，通过皮条引到合适位置取气样。对检测一氧化碳浓度大于100ppm的测点取样色谱分析。
步骤2.2：监控系统监测
根据收作进度对工作面上的一氧化碳传感器进行调整，24小时连续监测一氧化碳浓度变化。
步骤2.3：防火形势动态分析
对检测及气相色谱仪分析数据整理，制作一氧化碳浓度、氧气浓度、乙烯浓度以及格雷哈姆系数R2的分析值与预警指标进行分析。
具体的，所述预警指标包括正常指标、早期预警指标和中期预警指标。
当乙烯浓度为0时，格雷哈姆系数R2×100≤0.2为正常指标。
当乙烯浓度为0时，氧气浓度为18-20％，一氧化碳浓度不大于50ppm、氧气浓度为15-18％，一氧化碳浓度不大于100ppm、氧气浓度为12-15％，一氧化碳浓度不大于150ppm、0.2＜格雷哈姆系数R2×100≤0.5中任意一种情况为早期预警指标。
当乙烯浓度大于0或格雷哈姆系数R2×100＞0.5为中期预警指标。
步骤3：防治措施
当分析值在正常指标时，不采取措施；
当分析值达到早期预警指标时，对采空区进行歇性注氮，对工作面支架架前、架后一氧化碳浓度大于100ppm的地点进行钻孔注胶，注胶后检测后再次出现一氧化碳浓度大于100ppm的，在相邻架体以及本架体补打钻孔持续注胶，直至一氧化碳浓度不大于100ppm；
当分析值达到中期预警指标时，对采空区进行连续性注氮，对一氧化碳浓度大于300ppm的采空区进行高位钻孔注胶，直至一氧化碳浓度不大于300ppm。
具体的，利用该方法在某矿61201、61102工作面得到了广泛应用，取得了显著效果，在自然发火期仅35天，而支架拆除就达43天的情况下，工作面防火指标一直控制在安全范围内，实现了安全、高效收作，在正常指标时不需要注氮，大大减少了注氮量，节约了采煤成本。
对于本领域方法人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的方法人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。
Claims (3)
1.一种防治煤层自然发火的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：全方位堵漏控风
利用采空区整体堵漏、重点和局部地点加强堵漏和地面裂隙堵漏来减少采空区的漏风；
(1)采空区整体堵漏
对工作面架后采空区利用整块涂覆布整体控制漏风，工作面回采至距停采线14m时，开始上绳吊挂带有涂覆布的矿用聚酯纤维柔性网，用带有涂覆布的柔性网铺满整个工作面，随工作面回采逐步封堵架后整体采空区；
(2)重点和局部地点加强堵漏
针对于工作面两道两带漏风大特点，距工作面终采线30m位置连续施工三道防火隔墙，并在墙体内部压注高分子胶体，两者相结合有效加强了重点和局部地点堵漏；
(3)地面裂隙封堵
加强工作面采空区对应地面沉降观测，对地面大于50mm的裂隙利用铲车重新挖掘并填埋封堵处理；
步骤2：防火监测分析
通过监测得到一氧化碳浓度、氧气浓度、乙烯浓度以及格雷哈姆系数R2的分析值与预警指标进行分析；
所述预警指标包括正常指标、早期预警指标和中期预警指标；
步骤3：防治措施
当分析值在正常指标时，不采取措施；
当分析值达到早期预警指标时，对采空区进行歇性注氮，对工作面支架架前、架后一氧化碳浓度大于100ppm的地点进行钻孔注胶，注胶后检测后再次出现一氧化碳浓度大于100ppm的，在相邻架体以及本架体补打钻孔持续注胶，直至一氧化碳浓度不大于100ppm；
当分析值达到中期预警指标时，对采空区进行连续性注氮，对一氧化碳浓度大于300ppm的采空区进行高位钻孔注胶，直至一氧化碳浓度不大于300ppm。
2.根据权利要求1所述的一种防治煤层自然发火的方法，其特征在于：所述步骤2中当乙烯浓度为0时，格雷哈姆系数R2×100≤0.2为正常指标；
当乙烯浓度为0时，氧气浓度为18-20％，一氧化碳浓度不大于50ppm、氧气浓度为15-18％，一氧化碳浓度不大于100ppm、氧气浓度为12-15％，一氧化碳浓度不大于150ppm、0.2＜格雷哈姆系数R2×100≤0.5中任意一种情况为早期预警指标；
当乙烯浓度大于0或格雷哈姆系数R2×100＞0.5为中期预警指标。
3.根据权利要求1所述的一种防治煤层自然发火的方法，其特征在于：所述步骤2中防火监测分析的方法包括定期取样分析、监控系统连续监测、人工日常巡检中任意一种或任意组合。
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