综放面防灭火技术的应用

综放面防灭火技术的应用

0东荣二矿综放面双鸭山采矿集团东荣煤矿是1993年建成的一座现代化采矿所。位于三江平原，双鸭山东北部，距双鸭山市65公里。其矿井设计能力为150万t/a,2003年年产量为180万t,成为双矿集团的第一产煤大矿。东荣二矿综放面是双矿集团第一个综采放顶煤工作面。该综放面之所以成功回采,其主要是应用了采空区注CO2防火,有效地防止了煤炭自燃发火。到目前为止,共采煤60万t,注入CO2量达75万m3,吨煤成本比分层开采降低12.18元,吨煤防火直接费降低4.89元。1采空区和火区内防火机理CO2气体在常温常压下是一种无色、无味、抑爆、不可燃的隋性气体。比重为1.29,在常温下,性质稳定,不易与其他元素直接化合,微溶于水。将CO2气体注入到采空区或火区内,达到防火的目的。其防火机理如下:(1)降低采空区或火区内氧气的含量,使采空区或火区内气体隋化,减低或阻止煤炭的氧化。(2)使采空区或火区形成正压,减少或杜绝空气进(漏)入采空区或火区,形成窒熄区域。(3)降低采空区或火区气体温度和周围介质温度,使煤炭氧化停止。(4)使采空区或火区内的有爆炸性的混合气体,转变为无爆炸性的隋性混合气体,消除爆炸危险性。CO2制取容易,注CO2工艺简单,易于实施,而且CO2气体具有防火技术可靠,效果显著,成本低廉等优点,因此应用CO2气体作为煤矿防灭火一项新技术,有着广阔的发展前景。2采空区内煤炭注入方式的选择采用2台CO2发生器,用(NH4)2CO3与浓H2SO4起反应,生成CO2气体的方法来制取。以小流量不间断连续向采空区注CO2方式,保持采空区内气体隋化,达到采空区内煤炭在自燃发火期内不发生氧化自燃的目的。利用CO2发生器体积小,不用电,移动方便等特点,将CO2发生器放置需用注CO2地点,直接排管至所需注入地点,其管路用量少,排管方便,易于实行。由于CO2气体比空气重,所以尽可能地选择从高处注入的方式。另外,还要考虑风压的关系,即从两个地点进行注入。第一,从工作面上巷注入,还要尽可能地将管路抬高,由上方注入气体;第二,为了考虑风压的关系统,还要从下巷注入,也要选择从巷道高点向空区内注入。注气管路要插入封堵密闭的里部。3注co流量的检测(1)注CO2量的多少,主要是依据采空区内气体监测成份进行决定,它与工作面推进速度和煤的自燃发火期相关。东荣二矿综放面以距工作面后30m处采空区气体成份进行调整,即O2<10%,CO2>12%。工作面各处发现高温、异味等都应加大注CO2流量。(2)加强工作面及回风巷的氧气检测,除利用监测系统的氧气监测探头经常监测外,瓦斯检查员应配有氧气检测仪表,进行随时检测。发现工作面及回风巷的O2<18%,CO2>1.5%时,应立即停止工作撤出人员,减少注CO2量;待风流中O2>18%时,方能恢复工作。(3)注CO2管路内的CO2气体纯度,应保持在99%以上,最小不得低于97%。(4)注意检查工作面,特别是上隅角及回风顺槽风流中瓦斯涌出情况。发现由采空区内大量泄出瓦斯,使风流超限时,可适当减少注CO2量或采取老塘抽放瓦斯的方法进行处理。(5)建立健全注CO2管理专业队伍和各级专业人员的职责范围岗位责任制,加强注CO2技术管理工作,并作好日常管理、检查、维护等工作。4注气流场分布采空区受工作面通风负压的作用,从入风巷必然形成有漏风的通道。向采空区注入的CO2气体,受通风负压作用,采空区内的CO2气体也必然沿着漏风通道而大量的泄漏,因此,将使采空区内冷却带、氧化带加宽,影响惰化的效果。通过埋设在采空区内的注气管释放SF6发现泄漏速度很快。又在回风巷经采集空气样分析发现:向采空区注入单位时间CO2气体量越大,其CO2量泄漏越多;工作面负压和通过风量越大,其CO2气泄漏量亦越大。为提高采空区惰化效果,减少CO2气体漏失,除加强工作面支架管理,进行同步移动外,对漏风气主要通道入、回风巷,采取了封堵措施。(1)封闭材料的技术可行性在通采空区的入、回风顺槽中,每前进5m至少应封堵一次,封堵频繁,材料消耗量大。因此,要求封堵材料在技术上可行上,经济上合理。所谓技术上可行,指选用的封堵材料,在矿井下使用应具有无毒、无害、不燃、无腐蚀性,操作方便,有一定抗压强度,气密特点。因此,该矿选取电厂粉煤灰作为封堵材料。(2)封锁法采用编织袋装入粉煤灰,以双层交叉码入进回风巷进行堵漏,成本低,操作方便。5注co气体量确定注CO2气体量的多少与诸多因素有关,如工作面推进速度、采放比及采空区冒落高度、煤的自燃倾向性、工作面通风强度等等。根据东荣二矿矿井既定条件,又依据前述内容,确定注CO2气体量的大小与采空区内“三带”的关系。注CO2气体量为100m3h时,窒熄带距工作面达33m,注CO2气体量在200～300m3h时,氧化带宽度减至10m左右,距工作面12m后为窒熄带,在煤的自燃发为期内,即可推进过去,再增大注CO2气体量是无意义的。CO2气体泄漏量随着注入采空区的CO2气体量加大。在满足采空区惰化状态的前提下,提高注CO2气体量,增加CO2气体气泄漏是极大的浪费,提高了吨煤成本。注CO2气体量过大,也会趋使采空区内CO2气体的大量外泄,影响风流,致使O2含量减少。决定注CO2气体量多少的主要根据是:保证采空区内的惰化程度。经测试可知,在正常开采情况下,采取连续注入CO2气体方式,