[01066877]大范围采空区灾害防治与防灭火技术

本项目属于矿山安全技术领域。瓦斯事故是威胁煤矿安全生产最为严重的灾害，加上煤层自燃火灾的影响，更增加了瓦斯爆炸和矿井火灾事故发生的可能性和危险性。唐口煤业公司2309采煤工作面，由于与2308采空区、2307采空区所形成的大范围采空区相邻，其开采过程中的瓦斯及自然发火防治问题十分突出。项目将安全评价、灾害预警、安全监测及灾害防治手段相结合，形成完善的灾害防治与防灭火技术体系；结合煤矿生产实际，设计并安装使用采空区瓦斯及防火在线监测系统，为防止瓦斯和自燃事故提供了科学依据，杜绝了灾害事故的发生。本项目结合唐口煤业公司实际需要，对大范围采空区的自燃状况（自燃标志气体和温度等）、瓦斯状况、周边通风状况等开展调查研究，并对其致灾机理、特别是瓦斯与自燃灾害机理开展深入分析与理论研究；应用CFD模拟软件，从煤的自燃机理和采空区漏风规律的角度出发对大范围采空区的漏风流场进行研究，建立了采空区内部渗流流场的数学模型，对采空区自燃危险性进行模拟，深入研究了采空区自燃规律。在此基础上，通过预设测管、打钻监测和流场分析，监测和分析大范围采空区瓦斯、CO等的浓度分布状况。同时，采用“趋势预警法”，根据指标气体和温度监测数据及其变化趋势分析（趋势图分析），结合漏风等因素开展瓦斯、自燃危险性的动态预测，采用指数法对自燃及瓦斯事故危险性进行定量评价，根据预测和评价结果做出预警和警示，通过实施安全对策消除和控制瓦斯及自燃危险，防止灾害事故的发生。为了对瓦斯和自燃状态实施实时监测，设计、研制了基于光纤技术的采空区瓦斯及防火在线监测系统，包括基于光纤技术的采空区瓦斯及温度传感探头的研究和设计，以及基于光纤技术的采空区瓦斯及温度监测系统软件、硬件的设计、安装和完善等。该在线监测系统的安装使用，为采空区瓦斯及防火技术的实施提供了准确的信息支持和科学的保障。在对采空区瓦斯进行监测、预测和危险性评价的基础上，研究并实施了瓦斯灾害防治方案：瓦斯灾害危险性小时，通过严密监测和科学的应急对策防止发生瓦斯灾害；瓦斯灾害危险性大时，则通过瓦斯抽放和瓦斯-氮气置换，降低采空区瓦斯灾害危险性，再结合严密监测和科学的应急对策，来防止发生瓦斯灾害事故。同时，实施了自然发火防治方案：通过风压调节等措施，控制采空区对邻近（生产）区域所可能造成的瓦斯及有害气体危害；实施注浆和注阻化剂、堵漏风等自然发火防治方案，以及局部采用高分子材料阻化和加固等特殊防灭火措施。本项目具有明确的现实意义和实用价值，为大范围采空区灾害防治与防灭火工作提供了科学的方法和先进的手段，为采空区事故预防、保障安全生产提供了可靠的决策依据。本项目研究成果在唐口煤业公司的实施，对采空区瓦斯和自燃危险进行监测和预警，并采取科学、有效的措施予以控制，提高了矿井的抗灾能力，杜绝了瓦斯和自燃事故，保障了2309、5302工作面安全生产，取得了显著的社会效益和经济效益。