CN111608659B - 放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法 - Google Patents

放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，包括老采空区和与老采空区相邻设置的末采空区，其特征在于末采空区与老采空区之间设置有窄煤柱，在回撤液压支架之前，位于末采空区的末采工作面回风巷处设置有临时密闭墙，末采工作面回风隅角处设置有安设风筒的局部通风机,注入末采空区后的二氧化碳能够通过窄煤柱压酥后产生的裂隙进入老采空区,本发明的有益效果是：本发明创造性地在临时建立一道用于阻挡来自末采工作面进风巷和末采工作面强风的密封墙，临时密闭墙能够改变风流流动的方向，确保局部通风机产生压入的风流向人员作业区域流动，提高局部通风机对于工作面风流的净化效率。

Description

放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法
技术领域：
本发明属于煤矿井下注惰性气体防灭火技术领域，更具体地涉及放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法。
背景技术：
煤矿生产工作面在末采阶段受回撤速度缓慢的影响，采空区内部供氧、蓄热条件充分，从而发生缓慢氧化，发生自燃。煤炭自燃不仅烧毁大量煤炭资源，还将产生大量有毒有害气体，甚至产生高温点诱发瓦斯爆炸等严重灾害，因此必须予以防治。而目前矿井生产过程中为提高煤炭采出率与利用率，在煤炭资源开采过程中得到了广泛应用了窄煤柱支护技术，在深井高地压条件下留设窄煤柱极易在应力作用下发生压酥变形，其内部产生大量裂隙，从而形成气体运输通道，将新老采空区之间相互沟通，工作面开采导致本工作面采空区漏风的同时将为上述老采空区输入大量新鲜空气，致使老采空区也将产生遗煤自燃的隐患，进一步加大采空区遗煤自燃防治的难度，加剧遗煤自燃的隐患。
为防治矿井火灾，国内外广泛采用注二氧化碳气体防灭火技术。其原理为将二氧化碳注入采空区，气体在自身扩散及漏风压力的共同作用下，二氧化碳气体分子弥散在破碎煤体周围，减少煤体周围氧气含量，带走蓄积热量，并吸附于煤体表面形成煤氧隔离层，从而起到惰化煤体，抑制燃烧的作用；然而二氧化碳气体具有窒息性，工作面二氧化碳浓度不得超过1.5％，因此大量注入二氧化碳容易因此工作面二氧化碳超限，对工人健康造成一定的威胁。
发明内容：
为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，能够有效的解决上述的问题。
本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，包括老采空区和与老采空区相邻设置的末采空区，其特征在于所述末采空区与老采空区之间设置有窄煤柱，
在回撤液压支架之前，位于末采空区的末采工作面回风巷处设置有临时密闭墙，末采工作面向内延伸设置有末采空区注惰管路；
在末采工作面进风巷内设置有连接惰性气体防灭火工作站的连接管路，连接管路的另一端与末采空区注惰管路相连，惰性气体防灭火工作站连接管路与二氧化碳槽车相连，所述末采工作面回风隅角处设置有安设风筒的局部通风机。
进一步地，所述的窄煤柱为0.5-3年。
进一步地，所述的窄煤柱为0.5-1年。
进一步地，所述的局部通风机的功率为22kw，所述风筒的孔径为0.8m，通风量350m3/min。
进一步地，所述的局部通风机在末采工作面产生正风压为1000-2000pa。
进一步地，所述末采工作面回风巷处设置临时密闭墙的具体方法是：其特征在于所述末采工作面回风巷处设置临时密闭墙的具体方法是：时间设置在回撤液压支架前，在回风巷处断开皮带，并在断开处临时建立一道用于阻挡来自末采工作面进风巷和末采工作面强风的密封墙。
进一步地，所述老采空区在进风巷道和出风巷道均设置有永久密闭墙。
进一步地，所述二氧化碳槽车内装有防火的液态二氧化碳，所述惰性气体工作站能够将液态二氧化碳进行加热，气化。
进一步地，所述二氧化碳气体经由注惰管路注入末采空区后能够驱替末采空区内部氧气，降低末采空区内部氧气浓度，隔绝煤氧反应，抑制末采空区内部遗煤自燃。
进一步地，所述的注入末采空区后的二氧化碳能够通过窄煤柱压酥后产生的裂隙进入老采空区。
本发明的有益效果是：
本发明创造性地在回撤液压支架之前通过在回风巷处断开皮带，并在断开处临时建立一道用于阻挡来自末采工作面进风巷和末采工作面强风的密封墙，临时密闭墙能够改变风流流动的方向，确保局部通风机产生压入的风流向人员作业区域流动，提高局部通风机对于工作面风流的净化效率；
并借助了较高的正风压，凭借煤柱压酥后产生的裂隙，使气体从末采空区转移至老采空区成为可能，从而实现了下述功能：
1.二氧化碳气体经由注惰管路注入末采空区后能够驱替末采空区内部氧气，降低末采空区内部氧气浓度，隔绝煤氧反应，抑制末采空区内部遗煤自燃；
2.二氧化碳注入从末采空区转移至老采空区，在治理末采空区自然发火的同时，能够通过预留窄煤柱压酥后产生的裂隙进入老采空区，阻断了老采空区遗煤自燃的反应条件，抑制了老采空区的遗煤自燃；
3.从而实现了在末采空区注二氧化碳防控末采空区遗煤自然发火的同时，经由煤柱压酥裂隙运输惰性气体二氧化碳至老采空区内，实现新老采空区的协同防火；
4.老采空区的久密闭墙与煤柱形成了一个相对密闭的惰气空间，减缓惰气漏失，进一步强化惰气在采空区内部防火效果；
5.二氧化碳气体压注至末采工作面采空区后，将末采空区内部有毒有害气体运输至老采空区内部，减少了有毒有害气体溢出至工作面的危险；局部通风机能够不断为工作面提供新鲜的风流并将该工作面的有毒有害气体连同二氧化碳气体压入运输至老采空区，减少有毒有害气体向工作空间内的逸散，保证工人的安全。
附图说明：
附图1是本发明示意图；附图中：
1.二氧化碳槽车、2.惰性气体防灭火工作站、3.末采空区注惰管路、4.老采空区、5.窄煤柱、6.末采空区、7.永久密闭墙、8.临时密闭墙、9.局部通风机、10.末采工作面回风巷。
具体实施方式：
在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的具体实施方式：放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，包括老采空区4和与老采空区4相邻设置的末采空区6，其特征在于所述末采空区6与老采空区4之间设置有窄煤柱5，
在回撤液压支架之前，位于末采空区6的末采工作面回风巷10处设置有临时密闭墙8，末采工作面向内延伸设置有末采空区注惰管路3；
在末采工作面进风巷内设置有连接惰性气体防灭火工作站2的连接管路，连接管路的另一端与末采空区注惰管路3相连，惰性气体防灭火工作站2连接管路与二氧化碳槽车1相连，所述末采工作面回风隅角处设置有安设风筒的局部通风机9。
所述的窄煤柱5为0.5-3年，进一步地优选为窄煤柱5为0.5-1年。
所述的局部通风机9的功率为22kw，所述风筒的孔径为0.8m，通风量350m3/min。
所述的局部通风机9在末采工作面产生正风压为1000-2000Pa。
所述末采工作面回风巷10处设置临时密闭墙8的具体方法是：时间设置在回撤液压支架前，在回风巷处断开皮带，并在断开处临时建立一道用于阻挡来自末采工作面进风巷和末采工作面强风的密封墙。
所述老采空区4在进风巷道和出风巷道均设置有永久密闭墙7。
所述二氧化碳槽车1内装有防火的液态二氧化碳，所述惰性气体工作站能够将液态二氧化碳进行加热，气化。
所述二氧化碳气体经由注惰管路注入末采空区6后能够驱替末采空区6内部氧气，降低末采空区6内部氧气浓度，隔绝煤氧反应，抑制末采空区6内部遗煤自燃。
所述的注入末采空区6后的二氧化碳能够在密闭的正风压作用下通过窄煤柱5压酥后产生的裂隙进入老采空区4
使用时，具体操作如下：放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法包括如下设备：二氧化碳槽车1、惰性气体防灭火工作站2、末采空区注惰管路3和局部通风机9；
二氧化碳槽车1内装有大量液态二氧化碳，惰性气体工作站2能够将液态二氧化碳进行加热，使之气化，经由末采空区注惰管路3后CO2气体注入末采工作面的末采空区6后驱替该采空区内部氧气，降低采空区内部氧气浓度，隔绝煤氧反应从而有效的抑制该采空区内部遗煤自燃。
并且在防治该工作面自然发火的同时，惰性气体二氧化碳能够通过末采空区6与老采空区4之间设置的窄煤柱5压酥后产生的裂隙进入老采空区4，同样阻断了老采空区4遗煤自燃的反应条件，抑制了上述老采空区4的遗煤自燃，
并在永久密闭墙7与窄煤柱5等煤岩体形成了一个相对密闭的惰气空间，减缓惰气漏失，进一步强化惰气在老采空区4内部防火效果；二氧化碳压注至末采工作面采空区后，在局部通风机9压入供风作用下也将末采空区6内部有毒有害气体运输至老采空区4内部，减少了有毒有害气体溢出至工作面的危险。能够不断为工作面提供新鲜的风流并排出带走有害气体，保证工人的安全。临时密闭墙8够改变风流流动的方向，确保局部通风机产生的风流向人员作业区域流动，提高局部通风机对于工作面风流的净化效率。
综上所述：本发明创造性地在回撤液压支架之前通过在回风巷处断开皮带，并在断开处临时建立一道用于阻挡来自末采工作面进风巷和末采工作面强风的密封墙，临时密闭墙能够改变风流流动的方向，确保局部通风机产生压入的风流向人员作业区域流动，提高局部通风机对于工作面风流的净化效率；
并借助了较高的正风压，凭借煤柱压酥后产生的裂隙，使气体从末采空区转移至老采空区成为可能，从而实现了下述功能：
1.二氧化碳气体经由注惰管路注入末采空区后能够驱替末采空区内部氧气，降低末采空区内部氧气浓度，隔绝煤氧反应，抑制末采空区内部遗煤自燃；
2.二氧化碳注入从末采空区转移至老采空区，在治理末采空区自然发火的同时，能够通过预留窄煤柱压酥后产生的裂隙进入老采空区，阻断了老采空区遗煤自燃的反应条件，抑制了老采空区的遗煤自燃；
3.从而实现了在末采空区注二氧化碳防控末采空区遗煤自然发火的同时，经由煤柱压酥裂隙运输惰性气体二氧化碳至老采空区内，实现新老采空区的协同防火；
4.老采空区的久密闭墙与煤柱形成了一个相对密闭的惰气空间，减缓惰气漏失，进一步强化惰气在采空区内部防火效果；
5.二氧化碳气体压注至末采工作面采空区后，将末采空区内部有毒有害气体运输至老采空区内部，减少了有毒有害气体溢出至工作面的危险；局部通风机能够不断为工作面提供新鲜的风流并将该工作面的有毒有害气体连同二氧化碳气体压入运输至老采空区，减少有毒有害气体向工作空间内的逸散，保证工人的安全。

Claims (9)

1.放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，包括老采空区（4）和与老采空区（4）相邻设置的末采空区（6），其特征在于所述末采空区（6）与老采空区（4）之间设置有窄煤柱（5），
在回撤液压支架之前，位于末采空区（6）的末采工作面回风巷（10）处设置有临时密闭墙（8），末采工作面向内延伸设置有末采空区注惰管路（3）；
在末采工作面进风巷内设置有连接惰性气体防灭火工作站（2）的连接管路，连接管路的另一端与末采空区注惰管路（3）相连，惰性气体防灭火工作站（2）连接管路与二氧化碳槽车（1）相连，所述末采工作面回风隅角处设置有安设风筒的局部通风机（9）；
所述末采工作面回风巷（10）处设置临时密闭墙（8）的具体方法是：时间设置在回撤液压支架前，在回风巷处断开皮带，并在断开处临时建立一道用于阻挡来自末采工作面进风巷和末采工作面强风的密封墙。
2.根据权利要求1所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于所述的窄煤柱（5）为0.5-3年。
3.根据权利要求2所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于所述的窄煤柱（5）为0.5-1年。
4.根据权利要求1所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于所述的局部通风机（9）的功率为22kw，所述风筒的孔径为0.8m，通风量350m3/min。
5.根据权利要求4所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于所述的局部通风机（9）在末采工作面产生正风压为1000-2000Pa。
6.根据权利要求1所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于所述老采空区（4）在进风巷道和出风巷道均设置有永久密闭墙（7）。
7.根据权利要求6所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于所述二氧化碳槽车（1）内装有防火的液态二氧化碳，所述惰性气体工作站能够将液态二氧化碳进行加热，气化。
8.根据权利要求7所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于气化后的所述液态二氧化碳经由注惰管路注入末采空区（6）后能够驱替末采空区（6）内部氧气，降低末采空区（6）内部氧气浓度，隔绝煤氧反应，抑制末采空区（6）内部遗煤自燃。
9.根据权利要求8所述的放顶煤工作面末采空区与老采空区协同防火治理方法，其特征在于所述的注入末采空区（6）后的二氧化碳能够在密闭的正风压作用下通过窄煤柱（5）压酥后产生的裂隙进入老采空区（4）。
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