煤矿绿色开采课程论文易燃综放工作面俯采过大断层期间防灭火技术研究.doc

成 绩 本科课程考试论文 考试科目 煤矿绿色开采技术 考试时间 学生姓名 学 号 所在院系 采矿工程 任课教师 易燃综放工作面俯采过大断层期间 防灭火技术研究 摘要：关键词：综放工作面；大断层；俯斜开采；冒落带；综合防灭火技术 矿井火灾是煤矿井下重大灾害之一。我国煤矿自燃发火严重，我国国有重点煤矿中有56％以上的矿井都存在着自然发火危险，由煤层自燃引起的火灾占矿井火灾总数的90％以上[]。而随着综采放顶煤技术的推广，带来综放开采的端头支架处顶煤放出率低(有的不放)，冒落高度大、采空区遗留残煤多，造成采空区大连通、漏风通道复杂等因素，使得自然发火更为严重。而地质构造、巷道布置、瓦斯消突等因素,,]的限制，一些综放工作面在过大断层期间必须以俯采方式通过。 综放工作面在过大断层期间，推进速度很慢，采空区浮煤在“自燃带”滞留时间长，遗煤自燃升温发火危险性极大。而俯采过断层，又加大了防火难度5]。因为俯采期间，自燃风压会加大采空区漏风量，而注浆注水灭火技术也无法应用，一旦采空区着火火风压会引起火区向采空区深部蔓延，灭火难度大。因此，易燃综放面过大断层俯采期间的防火技术研究是十分必要的。 发火危险性分析 由于综放面俯采过大断层防火问题是综放面、过断层和俯采三方面造成发火危险性的综合，需要分别对其所带来的发火危险性进行分析。 1.1综放面发火危险性分析 根据综放开采技术的特点，查阅综放面开采和防火方面资料，发现综放面煤层自燃有如下规律: 1） 工作面开切眼和停采线发火严重 综放工作面的开切眼断面大，受矿山压力作用易压裂破碎，形成松散煤体并且易于其它采空区沟通，存在漏风供氧综放设备安装时，供风量小，风流温度较高;安装时间较长，初期慢，开切眼松散煤炭氧化升温时间长，煤体温度较高。停采前20～30m左右，工作面不采用放顶煤，采空区遗煤较厚;停采后不能及时撤面、封闭，而导致自燃危险性增加。因此，开切眼、停采线附近采空区易发生自燃火灾。 2） 工作面上下风巷自燃发火严重 由于工作面上下风巷沿底板施工，煤层厚，易压疏顶板煤质松软;矿山压力作用下，松散煤炭冒落，出现顶板高冒区；在高冒区裂隙带，煤炭松散破碎，氧气充足，风流速度小，形成很好的氧化自热条件，发火严重。另一方面，与相邻巷道易沟通形成漏风而引起巷道周边煤炭自燃发火。 3）采空区“三带”动态移动 采空区存在“散热带”、“氧化自燃升温带”和“窒熄带”三带[]，三带范围受综放面回采率、供风量和推进速度综合动态影响;随着工作面不断推进，采空区三带范围也动态移动，一旦工作面因故推进速度减慢或停止推进，采空区浮煤极易自燃。 1.2过大断层期间发火分析 1）工作面推进速度慢 工作面过断层时，对于落差小的断层，倾斜割矸石较少，比较容易通过，不会对正常回采带来很大麻烦。而对于大落差的断层（如图1），落差是采高的几倍，工作面从下盘向上盘开采，下盘顶板脱离岩体，几乎有支架完全支撑，顶板压力大，为了保障回采期间顶板支撑安全，防治冒顶事故发生，需要加强顶板管理和控制，而影响工作面的推进速度；另一方面，岩石硬度相对较大，综采方式无法实施，需要采用炮采的方式过断层，推进速度明显下降。此外，过断层时，俯斜过断层，地址条件复杂，灾害种类多，治理难度大，也会影响工作面推进速度。 图1 正断层俯斜开采示意图 2）采空区“自燃带”移动速度慢 工作面通过大的断层，由于落差是采高的几倍。如图1，工作面回采要从下盘煤层底板过渡到上盘煤层顶板，倾斜采出几倍采高的岩石；俯采倾角加大了工作面过断层的距离，同时加上过断层的俯采，造成漏风量更大，自燃带范围加宽。采空区自燃带的移动速度很大程度上决定了煤自燃发火的危险程度，采空区自燃带的部分区域在煤自燃最短发火期内没能移出自燃带的情况下，发火危险性极大。 3）“散热带”内的“自燃带” 由于俯采过断层，顶板垮落后上面未采煤体会留在采空区“冒落带”[3]的不同位置。但过大断层不同，遗留煤体在采空区的位置发生了改变垮落堆积的煤体实际在“冒落带”上部甚至“裂隙带”，这部分煤体超过了氧化极限堆积高度，风速较小，具有很好的热量集聚自燃条件，发火危险性大归于 “自燃带”。 图2 过断层后采空区“冒落带”示意图 1.3 俯采发火危险性分析 采空区漏风量大，发火危险性高 由于其回采方向是由高处向低处推采，采空区位于工作面上部。在回采过程中，进入采空区的漏风风流在进风巷风流速压、自燃风压的作用下，空气进入采空区的深度较仰采面要大，且俯采工作面的采空区不宜积水，空气干燥，使采空区内的丢煤容