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礦井火災防治技術 2013-05-10  信息來源: 本站

1 簡介
礦井火災防治技術主要應用于有自燃傾向性的煤層。對不同礦井的煤質特征、煤層賦存條件、開拓開采工藝等影響煤自燃危險性的因素進行理論分析、實驗室測試與現場考察,提出全面解決礦井火災的專項設計、預測預報體系、綜合防治技術、材料和裝備方案。
該技術集成了國内外成熟的礦井火災防治方面的優秀成果,針對性、可操作性強。該技術通過科技攻關已取得多項科研成果,已達到國際同類技術先進水平,獲多項國家或省部級獎勵,并制定多項行業标準,取得了多項國家發明專利。
2 專項技術
2.1防滅火工程
技術介紹:
針對大規模煤田火區、采空區火區和矸石山火區,提供地面與井下火區治理咨詢、設計、防滅火材料與裝備供應以及工程實施為一體的總成包服務。
地面露頭煤層自燃或矸石山火區具有範圍大、燒變岩多和鑽孔成孔難等特點。首先通過地面測氡結合打鑽測溫,精确判定火區範圍和發展趨勢;其次通過變徑打鑽、特殊材料護孔等措施,克服成孔難題;然後重點采用注黃泥漿配合我院開發的JTJ-1型膠體材料截斷火區發展趨勢線(根據實際情況也可采取挖除火源措施),最後采取燒過區注水降溫、黃土覆蓋和恢複綠化等技術措施,熄滅大規模煤田火災。
針對我國西北地區淺埋藏近距離煤層群開采已存在的周邊地面或采空區火區對礦井生産的安全影響問題,形成了成熟的井下火區治理技術體系——“一探、二滅、三堵、四注、五正壓”。即先探測火源,明确有毒有害氣體的來源、濃度分布和運移規律以及對生産區域的影響;對整體火區采用JTJ膠體材料進行必要的局部滅火工作;采用天固充填材料對火區進行封堵隔離;在隔離過程以及形成的隔離區域内注入氮氣驅趕、稀釋CO等有毒有害氣體;在回采工作面過程中對本工作面及其鄰近工作面進行局部正壓通風。
該技術适用範圍:地面煤田或矸石山火區治理、大規模采空區自燃治理、采空區漏風封堵、巷道有毒有害氣體治理等。
成功案例:
《新疆阜康氣煤一号井采空區火治理工程》《孫家岔龍華煤礦2-2煤火區30107段治理工程》、《神木縣中雞鎮闆定梁塔煤礦巷道及密閉牆堵漏工程》等。
2.2 礦井防滅火系統設計與改造
技術介紹:
針對新建礦井,首先對各煤層自燃傾向性、爆炸性和最短自然發火期進行測試,合理評估自然發火危險性。其次從防火的角度确定巷道和工作面的合理尺寸、配風量、月最低推進速度等開拓開采參數。然後根據礦井實際情況,提出自然發火預測預報、外因火災防治裝備選型與設計以及建立相應的管理制度。最後建立發生火災時的通風應變、防止災情擴大與人員逃生自救措施以及大範圍火區快速滅火和突發性火區應急滅火預案,确保礦井安全生産。
針對生産礦井,首先進行煤層自燃影響因素與規律研究,對自然發火危險性做出評價。然後根據礦井實際情況,提出自燃發火預測預報、火災防治材料裝備升級和改造設計方案。
成功案例:《神府東勝礦區氮氣防滅火總體設計》、《神府礦區大柳塔礦氮氣防滅火實施方案設計》、《杜兒坪礦火災束管監測系統設計》和《新疆生産建設兵團101團煤礦防滅火設計》等。
2.3 煤層自然發火機理、預測預報和綜合防治技術
技術介紹:
通過煤的程序升溫氧化、絕熱氧化、紅外與DSC測試等一系列實驗,考察煤升溫過程中的加速氧化臨界溫度、自然發火标志氣體、耗氧速率、活化能與微觀結構變化規律,探讨煤層自然發火的逐步自活化過程與機理。
以最短自然發火期、标志性氣體、危險區域判定技術結合束管監測系統,構成适合不同礦井的自然發火預測預報技術與裝備體系。根據煤氧作用中反應物和生成物的濃度變化,建立了煤氧作用放熱速率與煤層自然發火潛伏期的解算模型,由此得出了煤層最短自然發火期等參數。以煤升溫氧化實驗确定煤層自然發火标志氣體及預測預報指标值。依據煤層自然發火機理和自然發火危險性,結合實際的丢煤情況和漏風供氧條件對開采煤層自然發火危險區域進行判斷。
适合不同開采技術條件的綜合防滅火技術及工藝。在急傾斜開采工作面,以頂闆鑽孔注漿為主防止采空區自燃,以凝膠防止巷道高冒發火。在緩傾斜綜采工作面正常回采期間,以注氮、堵漏為主;遇地質構造推進緩慢時以頂闆鑽孔注漿為主。火區啟封撤架期間,形成了煤壁短鑽孔處理局部高溫點的滅火技術及工藝。
成功案例:
《淮南礦區煤層自然發火機理及綜合防治技術研究》、《蘆嶺煤礦極軟、易燃、高瓦斯突出厚煤層瓦斯治理及災害綜合防治技術的研究》、《陽泉高瓦斯易燃煤層大采長雙尾巷綜放面瓦斯治理和自燃綜合防治技術研究》、《兖州東灘煤礦阻化泡沫自燃防治技術及裝備》和《棗莊柴裡煤礦自燃綜合防治技術及裝備》等。
2.4 火區探測、快速封閉、啟封技術
在火區探測方面,形成了一套三位一體的探測技術,即采空區預埋無線溫度傳感器、紅外成像技術和地面測氡技術,滿足不同規模、地點火區探測的需要。
快速密閉和啟封技術方面,通過對密閉牆的受力情況和施工條件等因素進行分析,确定構築密閉牆構築的合理位置并選擇合适的火區封閉順序;綜合運用多種防滅火手段對封閉火區進行處理。運用單一氣體濃度變化規律、ICO、CO/CO2、溫度場的變化等多種指标綜合分析判斷封閉火區火源的燃燒狀态及其發展趨勢,确定封閉火區的啟封方法,同時還要對火區啟封後,火區複燃的可能性進行判斷。
滅火工程方面,研究出了能夠使用多種防滅材料,滿足煤礦井下、煤層露頭地面矸石山防滅火需要的,具有自動控制功能,集運輸、攪拌、上料和漿液泵送于一體的注漿、注膠和注阻化泡沫成套設備。能夠提供大型火區詳細勘察、滅火方案設計、裝備和材料供應、現場施工和管理總承包服務。
成功案例:
《海州立井3312工作面火區滅火及防複燃技術》、《海寶箐片區4#煤層燃燒治理技術服務》、《快速密閉技術與工藝研究》、《山西焦煤汾西新峪礦地面測氡探測井下高溫區域》、《文明礦改造區間自燃治理》、《打通一礦工業廣場矸石山燃燒治理》、《打通一礦W2604工作面封閉火區治理及啟封》等。
2.5 綜放工作面自燃綜合防治技術
技術介紹:
針對綜放工作面采空區空間巨大、丢煤較多、常規防滅火技術手段實施效果有限或難于實施的實際情況,在國内首次針對複雜條件下的超厚自燃煤層不同回采期間,采用大流量注氮預防為主的綜合防滅火技術,并對綜合防滅火工藝及技術進行了深入系統的研究、現場應用和效果考察。
根據監測分析得到注氮前後不同條件下綜放面采空區自燃“三帶”分布情況,并提出綜放面自燃三帶劃分的新方法。對影響“三帶”分布的工作面風量、産量、推進速度、注氮量等因素分别進行考察,根據自燃預測預報結果調整采空區防火注氮工藝,形成了與開采工藝和強度相适應的科學合理的防滅火技術方案,保證了綜放面的安全回采。
成功案例:
《塔山礦易燃特厚煤層綜放工作面自燃綜合防治技術研究》、《九五科技攻關項目——高瓦斯綜放面火災防治關鍵技術的研究》、《陽泉綜放面内錯尾巷和自然發火相關關系研究》、《煤炭工業部項目——綜采放頂煤工作面火災綜合防治技術的研究》和《秦源煤業公司N101綜放工作面煤層自然發火綜合防治技術的研究》等。
2.6 隧道、地鐵通風及瓦斯、火災防治技術
技術介紹:
利用煤礦安全技術解決困擾公路、鐵路大長隧道工程施工和運行期間的通風、瓦斯、粉塵、火災等安全難題。能夠提供隧道穿煤系地層瓦斯評價與綜合防治、瓦斯專項監理和隧道火災的防治成套裝備與技術服務。
成功案例:
《重慶黔江——肖家坡隧道瓦斯湧出量評價與治理》、《貴州——槽箐頭隧道瓦斯監測與治理》和《武漢——範漢區間地鐵隧道瓦斯評價與治理》等。
 

 

 

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