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矿井火灾防治技术 2013-05-10  信息来源: 本站

1 简介
矿井火灾防治技术主要应用于有自燃倾向性的煤层。对不同矿井的煤质特征、煤层赋存条件、开拓开采工艺等影响煤自燃危险性的因素进行理论分析、实验室测试与现场考察,提出全面解决矿井火灾的专项设计、预测预报体系、综合防治技术、材料和装备方案。
该技术集成了国内外成熟的矿井火灾防治方面的优秀成果,针对性、可操作性强。该技术通过科技攻关已取得多项科研成果,已达到国际同类技术先进水平,获多项国家或省部级奖励,并制定多项行业标准,取得了多项国家发明专利。
2 专项技术
2.1防灭火工程
技术介绍:
针对大规模煤田火区、采空区火区和矸石山火区,提供地面与井下火区治理咨询、设计、防灭火材料与装备供应以及工程实施为一体的总成包服务。
地面露头煤层自燃或矸石山火区具有范围大、烧变岩多和钻孔成孔难等特点。首先通过地面测氡结合打钻测温,精确判定火区范围和发展趋势;其次通过变径打钻、特殊材料护孔等措施,克服成孔难题;然后重点采用注黄泥浆配合我院开发的JTJ-1型胶体材料截断火区发展趋势线(根据实际情况也可采取挖除火源措施),最后采取烧过区注水降温、黄土覆盖和恢复绿化等技术措施,熄灭大规模煤田火灾。
针对我国西北地区浅埋藏近距离煤层群开采已存在的周边地面或采空区火区对矿井生产的安全影响问题,形成了成熟的井下火区治理技术体系——“一探、二灭、三堵、四注、五正压”。即先探测火源,明确有毒有害气体的来源、浓度分布和运移规律以及对生产区域的影响;对整体火区采用JTJ胶体材料进行必要的局部灭火工作;采用天固充填材料对火区进行封堵隔离;在隔离过程以及形成的隔离区域内注入氮气驱赶、稀释CO等有毒有害气体;在回采工作面过程中对本工作面及其邻近工作面进行局部正压通风。
该技术适用范围:地面煤田或矸石山火区治理、大规模采空区自燃治理、采空区漏风封堵、巷道有毒有害气体治理等。
成功案例:
《新疆阜康气煤一号井采空区火治理工程》《孙家岔龙华煤矿2-2煤火区30107段治理工程》、《神木县中鸡镇板定梁塔煤矿巷道及密闭墙堵漏工程》等。
2.2 矿井防灭火系统设计与改造
技术介绍:
针对新建矿井,首先对各煤层自燃倾向性、爆炸性和最短自然发火期进行测试,合理评估自然发火危险性。其次从防火的角度确定巷道和工作面的合理尺寸、配风量、月最低推进速度等开拓开采参数。然后根据矿井实际情况,提出自然发火预测预报、外因火灾防治装备选型与设计以及建立相应的管理制度。最后建立发生火灾时的通风应变、防止灾情扩大与人员逃生自救措施以及大范围火区快速灭火和突发性火区应急灭火预案,确保矿井安全生产。
针对生产矿井,首先进行煤层自燃影响因素与规律研究,对自然发火危险性做出评价。然后根据矿井实际情况,提出自燃发火预测预报、火灾防治材料装备升级和改造设计方案。
成功案例:《神府东胜矿区氮气防灭火总体设计》、《神府矿区大柳塔矿氮气防灭火实施方案设计》、《杜儿坪矿火灾束管监测系统设计》和《新疆生产建设兵团101团煤矿防灭火设计》等。
2.3 煤层自然发火机理、预测预报和综合防治技术
技术介绍:
通过煤的程序升温氧化、绝热氧化、红外与DSC测试等一系列实验,考察煤升温过程中的加速氧化临界温度、自然发火标志气体、耗氧速率、活化能与微观结构变化规律,探讨煤层自然发火的逐步自活化过程与机理。
以最短自然发火期、标志性气体、危险区域判定技术结合束管监测系统,构成适合不同矿井的自然发火预测预报技术与装备体系。根据煤氧作用中反应物和生成物的浓度变化,建立了煤氧作用放热速率与煤层自然发火潜伏期的解算模型,由此得出了煤层最短自然发火期等参数。以煤升温氧化实验确定煤层自然发火标志气体及预测预报指标值。依据煤层自然发火机理和自然发火危险性,结合实际的丢煤情况和漏风供氧条件对开采煤层自然发火危险区域进行判断。
适合不同开采技术条件的综合防灭火技术及工艺。在急倾斜开采工作面,以顶板钻孔注浆为主防止采空区自燃,以凝胶防止巷道高冒发火。在缓倾斜综采工作面正常回采期间,以注氮、堵漏为主;遇地质构造推进缓慢时以顶板钻孔注浆为主。火区启封撤架期间,形成了煤壁短钻孔处理局部高温点的灭火技术及工艺。
成功案例:
《淮南矿区煤层自然发火机理及综合防治技术研究》、《芦岭煤矿极软、易燃、高瓦斯突出厚煤层瓦斯治理及灾害综合防治技术的研究》、《阳泉高瓦斯易燃煤层大采长双尾巷综放面瓦斯治理和自燃综合防治技术研究》、《兖州东滩煤矿阻化泡沫自燃防治技术及装备》和《枣庄柴里煤矿自燃综合防治技术及装备》等。
2.4 火区探测、快速封闭、启封技术
在火区探测方面,形成了一套三位一体的探测技术,即采空区预埋无线温度传感器、红外成像技术和地面测氡技术,满足不同规模、地点火区探测的需要。
快速密闭和启封技术方面,通过对密闭墙的受力情况和施工条件等因素进行分析,确定构筑密闭墙构筑的合理位置并选择合适的火区封闭顺序;综合运用多种防灭火手段对封闭火区进行处理。运用单一气体浓度变化规律、ICO、CO/CO2、温度场的变化等多种指标综合分析判断封闭火区火源的燃烧状态及其发展趋势,确定封闭火区的启封方法,同时还要对火区启封后,火区复燃的可能性进行判断。
灭火工程方面,研究出了能够使用多种防灭材料,满足煤矿井下、煤层露头地面矸石山防灭火需要的,具有自动控制功能,集运输、搅拌、上料和浆液泵送于一体的注浆、注胶和注阻化泡沫成套设备。能够提供大型火区详细勘察、灭火方案设计、装备和材料供应、现场施工和管理总承包服务。
成功案例:
《海州立井3312工作面火区灭火及防复燃技术》、《海宝箐片区4#煤层燃烧治理技术服务》、《快速密闭技术与工艺研究》、《山西焦煤汾西新峪矿地面测氡探测井下高温区域》、《文明矿改造区间自燃治理》、《打通一矿工业广场矸石山燃烧治理》、《打通一矿W2604工作面封闭火区治理及启封》等。
2.5 综放工作面自燃综合防治技术
技术介绍:
针对综放工作面采空区空间巨大、丢煤较多、常规防灭火技术手段实施效果有限或难于实施的实际情况,在国内首次针对复杂条件下的超厚自燃煤层不同回采期间,采用大流量注氮预防为主的综合防灭火技术,并对综合防灭火工艺及技术进行了深入系统的研究、现场应用和效果考察。
根据监测分析得到注氮前后不同条件下综放面采空区自燃“三带”分布情况,并提出综放面自燃三带划分的新方法。对影响“三带”分布的工作面风量、产量、推进速度、注氮量等因素分别进行考察,根据自燃预测预报结果调整采空区防火注氮工艺,形成了与开采工艺和强度相适应的科学合理的防灭火技术方案,保证了综放面的安全回采。
成功案例:
《塔山矿易燃特厚煤层综放工作面自燃综合防治技术研究》、《九五科技攻关项目——高瓦斯综放面火灾防治关键技术的研究》、《阳泉综放面内错尾巷和自然发火相关关系研究》、《煤炭工业部项目——综采放顶煤工作面火灾综合防治技术的研究》和《秦源煤业公司N101综放工作面煤层自然发火综合防治技术的研究》等。
2.6 隧道、地铁通风及瓦斯、火灾防治技术
技术介绍:
利用煤矿安全技术解决困扰公路、铁路大长隧道工程施工和运行期间的通风、瓦斯、粉尘、火灾等安全难题。能够提供隧道穿煤系地层瓦斯评价与综合防治、瓦斯专项监理和隧道火灾的防治成套装备与技术服务。
成功案例:
《重庆黔江——肖家坡隧道瓦斯涌出量评价与治理》、《贵州——槽箐头隧道瓦斯监测与治理》和《武汉——范汉区间地铁隧道瓦斯评价与治理》等。
 

 

 

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