[01419959]特大井田浅埋藏易自燃煤层防灭火关键技术研究

1.该项目主要内容：针对神东矿区煤层埋藏浅、矿井开采规模大、煤层易自燃的特点，以“降压治火”、“以快治火”、“以砂治火”为指导思想，课题组提出：(1)在井田开拓部署中，在井田内取消盘区划分，大巷两侧直接布置工作面，减少采掘面个数，实现高度集中生产，简化矿井开拓系统；通风系统采用大断面、多通道通风技术，降低通风阻力，减少漏风。通过开拓、通风系统的优化，实现系统“降压”防火，防止井下煤层的自燃。(2)采用先进可靠的大功率重型综采设备实现快速开采；采用辅巷多通道搬家技术，实现综采工作面的快速搬家；采用无轨胶轮车快速运输和密闭新技术实现快速封闭。这些先进的开采技术与工艺的采用目的是为减少煤与氧的接触时间，实现“以快”防火，为特大井田的建设和矿井火灾防治提供新的技术途径。(3)针对神东及西北部地区缺土少水但具有丰富的地表山砂状况，开发能使山砂悬浮的稠化添加剂，利用当地山砂资源作为灌浆材料解决山砂注浆易沉淀、堵塞和磨损管路的技术难题，为煤矿防灭火提供一种新的技术手段。(4)根据神东矿区高产高效集约化生产的需要，研制稠化砂浆的生产工艺及装备，开发适合特大井田开采特点的地面相对固定制浆，井下灵活移动运浆、注浆的防灭火新方法，为中国西北部地区灌浆防火提供新的工艺及装备。实践表明，生产出的稠化砂浆能够保持长时间稳定，经过泵送、槽车运输等环节后，仍然可以顺利的泵入注浆钻孔，没有发生沉淀和堵塞管路的情况，验证了使用槽车运输的可行性。另一方面，井下可移动式注浆泵操作方便、工艺简单、可靠性强，有力地保证了注浆工作的顺利进行，无论是仰角钻孔还是俯角钻孔，都没有出现砂浆堵塞钻孔的现象。因此，井下移动式注浆工艺能够满足神东矿区的稠化砂浆防灭火工程需要。2.创新点：(1)取消井田开拓部署中的盘区划分，在大巷两侧直接布置工作面，简化了矿井开拓系统；通风系统采用大断面、多通道通风技术，降低了通风阻力，减少了漏风。通过该措施的实施，实现了系统“降压”防火。(2)采用先进可靠的大功率综采设备实现了快速开采；采用辅巷多通道搬家技术，实现了工作面的快速搬家；综合利用无轨胶轮车运输和密闭新技术实现了快速封闭。这些新技术的实施减少了煤氧接触时间，实现了“以快”防火，是矿井火灾防治的新途径。(3)针对神东及西北部地区缺土少水但砂源丰富的状况，首次开发出了能使山砂悬浮的稠化剂，克服了山砂注浆易沉淀、堵塞和磨损管路的缺陷，为因地制宜利用山砂作为灌浆材料解决了关键性的技术难题，为煤矿防灭火提供了新的技术手段。“降压防火”、“以快防火”技术通过不断试验、不断改进，在大柳塔井、活鸡兔井、补连塔矿、哈拉沟矿、上湾煤矿、乌兰木伦矿、榆家梁、石圪台矿等矿得到了推广应用，降低了通风阻力，减少了漏风，大大提高了掘进、回采、搬家和密闭速度，达到防止煤炭自燃的目的。“以砂防灭火”技术，通过实验室研究、现场设备安装、调试，于2004年10月16日-10月26日，首先在补连塔矿31306工作面进行了应用，应用情况表明稠化砂浆稳定时间长、流动性优越，具有理想的灭火及防火性能，确保了矿井的安全生产。2005年8月10日-10月20日，稠化砂浆防火火技术在大柳塔矿活鸡兔矿进行了大规模的工业性应用，共计灌注稠化砂浆17000m<'3>，给该矿井的生产提供了可靠的安全保障。 通过这些关键技术的综合运用，在神东公司杜绝了煤炭自燃事故，实现了煤炭自燃火灾的零纪录。给神东矿区千万吨矿井群的高产高效生产提供了有力的安全保障，在神东矿区现代化亿吨矿区建设目标的实现过程中起到了十分重要的作用。中国56%的重点煤矿所开采的煤层为自燃煤层，在生产过程中都存在一定程度的火灾隐患，该项目所研究的防灭火新技术在神东矿区的成功应用可以对中国矿井防灭火工作起到积极的借鉴作用；另外，中国的新疆、宁夏、内蒙等地区还存在着大面积的煤田自燃火灾，并且这些地区也都蕴藏着丰富的山砂资源，稠化砂浆防灭火技术作为一项重要的技术创新，在这些地区具有重要的推广前景，对中国能源的安全开发及充分利用都有着十分重要的理论和现实意义。