[01454602]浅埋煤层煤火发展区域探测及快速治理关键技术与应用

该项目研究成果属矿山安全与防灾减灾等学科领域，其特点是针对浅埋藏小煤窑火治理过程中火区开采资料不全、火源位置不清，多相灭火介质火区流动特性不明、灭火钻孔布距难以确定，小流量防灭火技术治理慢的难点，以山西平朔安太堡露天煤矿浅埋藏小窑煤火的治理为切入点，开展了煤火发展区域探测及快速治理的关键技术研究。项目主要研究成果如下1.提出了基于热电复合异常响应的煤火发展区域探测技术。在深入研究浅埋煤层煤火分布规律的基础上，采用煤岩松散区电磁响应特性正演模拟和多重滤波校正的方法对松散煤岩引起的电磁异常区进行辨别，确定煤火的可能发生区域，并结合钻孔测温和温度场反演，实现对地质资料不全的火区发展边缘和高温区域定位。2.研究了多相灭火介质在松散煤岩中扩散与流动机理，提出了灭火方案设计方法。建立泡沫灭火介质在松散煤岩介质中的渗流扩散模型，结合计算模拟和现场试验，确定出泡沫灭火介质在煤岩松散体中的渗流范围及堆积高度，优化了灭火钻孔布距，提高了灭火的有效性。3.构建了可多点同时灌注的大流量可移动灭火系统,研发了大面积煤火的快速灭火降温综合技术。利用增加水浆与煤岩接触面积的多相泡沫对大空间松散区及空洞上部高位火区进行灌注，实现快速降温；采用地表高温区洒水和地下高温区钻孔注水、注泡沫的交互使用方法，实现地表与地下高温区热量的快速置换；利用稠化浆体对裂隙进行封堵，实现隔氧灭火，实现浅埋煤层大面积煤火的高效治理。应用以上技术，快速扑灭了山西平朔安太堡露天矿小窑采空区自燃引发的22.7万m<'2>煤火。经周世宁院士、周心权、殷作如等专家鉴定，研究成果达到了国际领先水平。该项目的研究成果，为煤火的高效治理提供了新的技术手段，对山西、内蒙等省(自治区)煤火的治理具有重要的示范作用。该成果提升了中国煤矿自燃灾害防治的科技水平，推动了行业的科技进步，对中国能源的安全开发及可持续发展都有着十分重要的意义。