[00365040]深部大倾角综放面瓦斯与自燃火灾综合防治技术研究

项目针对深部大倾角综放面出现的瓦斯与自燃火灾共存的特殊问题，充分考虑该工作面深部大倾角的开采条件，首先探索了深部大倾角综放面上覆煤岩裂隙场演化特征，得出上覆煤岩裂隙场与应力场沿工作面倾向上的分布特征，并且找出了大倾角开采条件下，上覆煤岩应力与应变特有的变化规律。同时，根据采空区自燃“三带”相关理论，对深部大倾角综放面采空区内氧气浓度与温度的分布情况进行了现场测定，划定了深部大倾角综放面采空区自燃“三带”的范围。并且结合深部大倾角综放面上覆煤岩冒落特征，进行采空区漏风流场的数值模拟，研究采空区垮落、采空区漏风对采空区自燃“三带”分布的影响关系。最后，在以上研究的基础上，对现有高位巷进行评价与参数优化，提出了深部大倾角综放面“U型通风+辅助措施”与高位钻孔瓦斯抽放相结合的治理措施；并且针对性的开发了增稠粉煤灰浆液灌浆防火堵漏技术和粉煤灰二氧化碳泡沫浆液抑爆技术。通过现场工业性应用，深部大倾角综放面瓦斯与自然发火的问题得到了全面的治理。主要技术创新：1、研究发现了采空区上部岩层沿煤层倾向移动、应力分布、裂隙场以及漏风的不对称，揭示了开采过程中煤层的瓦斯储集及运移规律，提出了“U型通风+辅助措施”治理回采工作面瓦斯和高位钻孔抽放瓦斯技术措施；2、开发了增稠粉煤灰灌浆防火堵漏技术及粉煤灰二氧化碳泡沫灌浆防火抑爆技术，解决了粉煤灰浆液中水、灰分离问题；3、基于物理模拟、数值模拟和现场实测的对比分析，揭示了深部大倾角综放面采空区上覆岩层跨落的不对称性，及随煤层开采上覆岩层裂隙经历卸压、失稳、起裂、突变张裂、吻合缩小直至被压实闭合的动态变化规律；4、明确了沿工作面倾向上覆岩层裂隙纵向“三带”分布规律；5、根据采空区自燃“三带”相关理论，对采空区内氧气浓度与温度进行了现场实测，结合采空区顶板冒落物理和数值模拟结果，划定了3237工作面采空区自燃“三带”的范围。经济效益或社会效益：研究成果经赵各庄矿应用，三年累计为企业新增利润为32144万元，新增利税7312.75万元，减少经济损失4418.16万元。掘进速度提高了20%，煤炭产量增加了10%，企业事故率大幅降低。该项目所获得的各项成果不仅可以为保障具有深部大倾角开采的的煤矿安全生产起到重要作用，丰富了煤矿的预防瓦斯与火灾共存防治技术理论。