【摘要】：綜采放頂煤采煤方法已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場,隨著高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)模式的推廣,防滅火技術(shù)的適應(yīng)性也面臨新的挑戰(zhàn)。由于工作面出現(xiàn)自燃隱患后發(fā)展迅速,當(dāng)采取直接滅火措施無效時(shí),就不得不采取封閉措施。封閉過程及封閉后均存在爆炸風(fēng)險(xiǎn),封閉后如果沒有對火區(qū)采取有效的治理措施,火區(qū)啟封復(fù)燃后就不得不再次封閉,這個(gè)過程中存在很大的風(fēng)險(xiǎn),特別是高瓦斯綜放工作面極易導(dǎo)致災(zāi)害擴(kuò)大。目前對高瓦斯綜放工作面封閉火區(qū)的治理效果還難以滿足安全高效生產(chǎn)的需求,啟封后復(fù)燃甚至瓦斯爆炸等事故還時(shí)有發(fā)生。本文主要以騰達(dá)煤礦1701工作面封閉火區(qū)治理為載體,結(jié)合本人現(xiàn)場火區(qū)治理經(jīng)驗(yàn),采用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場工程實(shí)踐的方式較為系統(tǒng)的對騰達(dá)礦高瓦斯綜放開采封閉火區(qū)治理加以研究,取得的主要成果和結(jié)論如下:研究了1701綜放采空區(qū)遺煤自然發(fā)火規(guī)律和發(fā)火原因。1701綜放工作面采空區(qū)大量遺煤呈“凹”字形分布,為煤自燃提供了物質(zhì)基礎(chǔ);井下和地面的復(fù)雜漏風(fēng)為封閉火區(qū)持續(xù)供氧;上下端頭及兩巷附近、大塊煤矸石底部的煤體及地面導(dǎo)通裂隙周圍的浮煤區(qū)域易發(fā)火;1701工作面發(fā)火是采空區(qū)遺煤多、漏風(fēng)嚴(yán)重、防滅火措施無效以及推進(jìn)速度緩慢共同作用的結(jié)果。提出了1701工作面封閉火區(qū)燃燒狀態(tài)判定方法。通過B7煤層程序升溫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究了煤氧化氣體產(chǎn)物規(guī)律,探索了煤自然發(fā)火指標(biāo)氣體,分析了封閉火區(qū)燃燒狀態(tài)判斷的多種影響因素,找出了氣樣可靠性判斷方法,提出了高瓦斯綜放封閉火區(qū)燃燒狀態(tài)綜合判斷依據(jù)。研究表明:200℃以前鏈烷比和200℃以后烯烷比均隨溫度的增加單調(diào)遞增,可以很好的預(yù)測煤自然發(fā)火;不同氧氣氛圍中產(chǎn)生相同CO時(shí),溫度差異很大,封閉火區(qū)燃燒狀態(tài)判定存在滯后效應(yīng);CO產(chǎn)量與環(huán)境氧濃度成正比,高瓦斯封閉火區(qū)燃燒狀態(tài)可以采用格雷哈姆系數(shù)判斷,格雷哈姆系數(shù)修正指標(biāo)能更加準(zhǔn)確判定任意氧濃度條件下的燃燒狀態(tài);火區(qū)多參數(shù)變化趨勢判定方法能有效解決火區(qū)啟封復(fù)燃問題。提出了高瓦斯綜放工作面封閉火區(qū)高效治理技術(shù)體系。通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)對治理技術(shù)進(jìn)行了研究,研究表明:現(xiàn)場證據(jù)分析與沿程鉆孔參數(shù)分析相結(jié)合的火區(qū)探測方法可以實(shí)現(xiàn)對高溫區(qū)域的有效探測;封閉火區(qū)注惰氣能夠快速惰化火區(qū),但無法消除火源;封堵漏風(fēng)能夠有效的減少火區(qū)供氧;持續(xù)灌注三相泡沫能夠?qū)崿F(xiàn)火區(qū)快速降溫,動變參數(shù)灌注三相泡沫工藝能夠?qū)崿F(xiàn)高溫區(qū)域的高效滅火降溫。研究了啟封前后煤氧化規(guī)律,提出了啟封后防復(fù)燃技術(shù)措施。封閉火區(qū)啟封后遺煤比原煤更容易低溫氧化,自然發(fā)火周期變短;啟封后防復(fù)燃技術(shù)體系能夠?qū)ΜF(xiàn)場防滅火發(fā)揮很好的防治作用,阻止了采空區(qū)遺煤快速氧化,啟封后不會出現(xiàn)自然發(fā)火現(xiàn)象。騰達(dá)礦高瓦斯綜放工作面封閉火區(qū)治理的成功說明治理技術(shù)體系在現(xiàn)場具有很好的適用性,這套治理技術(shù)體系對于同類封閉火區(qū)的治理具有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2-4 地表裂隙 圖 2-5 地表塌陷坑Figure 2-4 Surface crac Figure 2-5 Surface subsidence pit李建偉[63]對淺地表裂隙進(jìn)行了現(xiàn)場觀測，如圖 2-6 所示，從圖中裂隙變化情況可推斷，騰達(dá)礦 1701 工作面上方的地面裂隙并不是靜態(tài)的，而是隨著采動覆巖冒落過程中巖石間壓力的變化而變化，裂隙首先在工作面前方出現(xiàn)且隨著工作面的臨近逐漸增大，，在工作面正上方前后出現(xiàn)最大值，然后在采空區(qū)內(nèi)逐漸減少且穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。而裂隙的錯動量也會隨工作面的推進(jìn)逐漸增大然后趨于一穩(wěn)定值。此外，騰達(dá)礦周邊的屯寶礦通過在井下釋放 SF6方法檢測到采空區(qū)與地表存在大量漏風(fēng)通道。由此說明，1701 工作面采空區(qū)極有可能通過裂隙與地面連通，導(dǎo)致地面向采空區(qū)持續(xù)供氧。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD752.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2688968