1. 项目背景
矿井火灾是我国煤矿开采过程中的主要自然灾害之一, 其中内因火灾即煤层自燃是矿井火灾的主体。煤炭自燃对井下的危害很大, 它不仅给资源和经济带来重大损失, 而且会造成人员的伤亡, 甚至会引起瓦斯煤尘爆炸。据统计在我国国有重点煤矿中, 内因火灾发生次数占矿井火灾总数90%左右。存在自然发火危险的矿井占矿井总数的56%, 具有自然发火危险的可采煤层占累计可采煤层数的60%, 矿井自燃灾害已经成为阻碍矿井安全、高效发展的主要因素之一。为满足我国经济的快速发展需要, 煤炭产量近年持续增加, 在原煤产量快速增长的同时, 必须保证矿井的安全高效开采。
株柏煤矿主采山西组2、3煤层, 具有Ⅱ类自燃倾向性, 自燃发火期短。2层煤平均煤厚1.3m, 煤层倾角平均55°, 3层煤平均煤厚3.5m, 煤层倾角平均55°, 采用柔性掩护支架采煤法采煤, 2、3煤层均采用全部垮落法管理煤层顶板。2、3层煤联合开采, 工作面进、回风巷均布置在煤层顶板较坚硬完整的砂岩中, 通过石门联络, 回采过程中二层煤超前三层煤推进。
根据株柏煤矿2、3煤层联合开采的防灭火情况, 分析煤炭自然发火的原因。通过合理的开采方法, 优化通风方式, 同时采取对采空区阻化降温、注氮、均压、堵漏、监测监控的综合防灭火措施做到早期预防和治理。解决易自燃急倾斜煤层柔性掩护支架采煤法联合开采期间的易着火等一系列难题, 实现安全生产。
2. 联合开采防灭火技术技术研究内容与创新点
2.1 技术路线
株柏煤矿矿井通风方式为中央分列式、抽出式通风, 中央提升立井进风, 西风井回风。风井设有两台4-72-12№20B型离心式扇风机, 电动机功率为160KW, 电机控制用PLC变频风机控制柜二台, 保护齐全, 调节风量方便, 正常使用一台、备用一台。矿井需风量2036m3/min, 矿井实际总进风量2304m3/min, 矿井总排风量2370m3/min, 总回风量2324m3/min, 有效风量2116m3/min, 有效风量率91.84%, 地面漏风率1.94%, 矿井负压1160Pa, 矿井等积孔1.38m2。
2012年按规定进行瓦斯等级鉴定, 矿井相对瓦斯涌出量4.56m3/t, 绝对瓦斯涌出量1.31m3/min;矿井相对二氧化碳涌出量4.03m3/t, 绝对二氧化碳涌出量1.16m3/min。根据《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》, 经山东省煤炭局审核, 株柏煤矿定为瓦斯矿井
本课题的研究采用理论与实践相结合的研究方法。对国内有关煤自燃过程的理论、实验及相关规律深入学习;对有关急倾斜煤层联合开采防灭火相关理论进行研究, 并总结当前防灭火系统的理论进展;深入学习当前防灭火现场广泛应用的防灭火技术及其适用情况。学习安全系统理论, 对井下急倾斜煤层联合开采自燃防灭火管理进行指导。
2.2 主要研发工作与目标
研究内容:1) 根据株柏煤矿2、3煤层联合开采的防灭火情况, 分析煤炭自然发火的原因;2) 确定合理的开采方法;3) 优化通风方式;4) 综合防灭火措施的研究与应用。通过采取对采空区阻化降温、均压、堵漏、注氮、监测监控的综合防灭火措施, 解决易自燃急倾斜煤层柔性掩护支架采煤法联合开采期间的易着火等一系列难题, 实现安全生产。
3. 应用情况及综合比较
我国目前开采大角度厚煤层的比重不大, 一般说来, 大角度煤层都经历过强烈的地质运动, 地质构造复杂, 围岩条件较差, 采用柔掩支护采煤法适合于大角度煤层。
柔掩采煤法联合布置在自然发火、发火期短的煤层应用中, 防灭火工作尤为重要, 确定合理的开采方法, 优化通风方式, 有利于防灭火工作, 加上行之有效的综合防灭火技术, 对于防灭火工作的预防和治理起了关键作用。在类似条件情况的煤层开采时可直接推广应用, 具有较好的发展前景。
4. 推广应用情况、经济效益和社会效益
实践证明, 经过一段时间的实施和后来一段时间内的调研, 本课题所计划的各项技术均迅速适用于我矿实际的生产工作当中, 不仅更加全面的防止了井下火灾的发生, 保证了职工的生产环境及生产的安全, 还使得煤矿产量有所增加。原因在于, 自引进了柔性掩护支架并实施了本课题的技术措施后, 因为改变了通风系统, 有效的降低了工作面温度, 进而提高了职工的工作效率, 加上在回采过程中新开采方法的应用使得不在需要预留煤柱, 使得在应用至今回采率提高了20﹪, 创经济效益700万元。这样以来, 安全得到了保证, 效益又有所增加, 一举两得, 在实施措施过程没有投入大量经费引进设备的情况下, 可以说不仅保证了矿井的安全生产, 延长了矿井的安全周期, 又增加了株柏煤矿的效益收入, 为株柏煤矿的发展贡献了不小的力量。
摘要：大角度煤层都经历过强烈的地质运动, 地质构造复杂, 围岩条件较差, 巷道受压大, 维护工作量大, 因此急倾斜煤层防灭火工作困难重重。通过对煤层联合开采防灭火的研究, 确定了联合开采的开采方法, 优化通风方式, 再加上行之有效的综合防灭火措施, 确保了煤层联合开采的安全。
关键词：联合开采,下行通风,柔掩支护
参考文献
[1] 许勃, 孙晓凤, 邓广哲, 赵翊涵.急倾斜不稳定煤层开采柔性掩护支架设计研究[J].陕西煤炭, 2009年05期
[2] 孙中文, 张玉珠, 孙晋贵, 颜景玉.急倾斜薄煤层采煤工艺研究和应用[J].山东煤炭科技, 2010年05期