[01165454]特大型矿井复合采空区煤自燃高效防治关键技术

煤自燃是煤炭开采中的主要自然灾害之一,不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,危害严重。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020年）公共安全领域提出要重点研究煤矿自燃的监测与预防技术。采空区是矿井煤自燃防治的重点,其中特大型矿井复合采空区煤自燃尤为严重,自燃次数占矿井总次数的60%以上。特大型矿井产量高、开采强度大,导致多个采空区连通后形成的复合采空区煤自燃防治空间大、隔离煤柱漏风严重、遗煤氧化时间长,煤炭自燃防治极其困难。传统煤自燃束管预警技术可靠性差,注浆等常规煤自燃防治技术阻化时间短,有机材料堵漏技术反应放热大,难以满足国家对特大型现代化矿井安全高效开采的重大需求。 本项目在国家自然科学基金—煤炭联合基金重点项目等支持下,突破了“煤自燃气体预警指标井下一体化分析”、“大流量胶体泡沫持久阻化”及“高掺量粉煤灰复合浆液高倍数发泡固化堵漏”的关键技术难题。主要技术创新如下： 1. 研发了煤自燃多组分气体井下一体化光学检测技术,构建了煤自燃气体预警指标井下在线分析、光纤传输与地面监控的预警系统,煤自燃预警周期由原来≥30min缩短至≤2min,解决了煤自燃束管预警技术井下长距离取样、地面色谱分析造成的预警结果可靠性低、时效性差的技术难题。 2. 研发了持久抑制煤自燃的大流量胶体泡沫防灭火技术,在抑制煤自燃的化学阻化方法和泡沫成膜隔氧性能方面取得了突破,胶体泡沫具有抑制煤自燃链反应和持久隔氧的双重阻化性能,对煤的阻化率较常规技术提高了3倍以上,阻化时间达到1年以上,解决了特大型矿井复合采空区遗煤持久阻化难的技术难题。 3. 研发了粉煤灰无机固化泡沫堵漏防灭火技术,实现了高掺量粉煤灰复合浆液的高倍数发泡固化与低放热,无机固化泡沫粉煤灰的掺量达到50%,发泡倍数为常规无机固化泡沫的3~4倍,反应放热量较有机泡沫堵漏材料降低95%以上,解决了矿用有机泡沫堵漏材料反应放热量大、易促进堵漏区煤自燃的技术难题。 本项目授权发明专利43件,其中美国等国外发明专利21件、国内发明专利22件,获软件著作权3项;经专家鉴定达到国际领先水平,为我国特大型矿井复合采空区的煤自燃高效防治提供了关键技术,推动了煤矿安全的科技进步;支撑了世界第一大井工矿井—补连塔煤矿、全国煤炭工业特级安全高效矿井—塔山煤矿、江苏徐州矿务集团有限公司首个第四代矿井—郭家河煤矿的安全高效开采,在徐矿集团、神东公司、铁煤集团等53个国有煤矿推广应用,应用期间未发生一起煤自燃事故,近两年新增利润16223.9万元,经济和社会效益显著。