煤矿周边小窑自燃火区治理关键技术的研究与应用

论文摘要

煤炭自燃是自然界的一种客观现象,也是煤矿最为严重的自然灾害之一。小煤窑采用房柱式或以掘代采的开采方式,回采率低、遗煤多,巷道相互沟通、地表塌陷严重,长期漏风供氧而产生了多处大面积的煤层自燃火区,严重威胁着矿井安全生产。据统计,由于小窑开采造成的矿井火灾占自燃火灾的95%以上。要保证大矿的安全生产,解决周边小窑煤层自燃火灾危害就成了安全生产工作必须解决的一个问题。本文针对潞安集团王庄煤矿周边小窑自燃火区的特点,提出了以火区信息检测技术为主的综合防灭火技术方案。通过对煤炭自燃机理和影响煤炭自燃发火因素的研究,得出小窑煤层自燃火区具有地质和开采资料缺乏,开采范围不明,火区位置、范围、发展趋势难以确定,漏风通道复杂导致的灭火周期长,难度大,易复燃的特点。在对火区钻孔灌浆过程中采用了太原理工大学自主研发,先进的钻孔信息检测技术和气体信息检测技术及装备,适时监测钻孔施工效果,并及时调整灌注浆参数;采用变比例的动态混合浆液,对火区钻孔进行充填封堵并加固,改变了传统单一黄泥灌浆封堵效果差的状况;应用了粉煤灰,既处理了废料,又有利于环保,为绿色施工且符合国家有关政策。实践表明采用以火区信息检测为主的防灭火技术成功治理了小窑自燃火区,彻底消除火区对王庄煤矿的影响,确保了矿井的安全生产,节约了大量的防灭火资金,取得了良好的社会效益。本文研究成果还可在国内外自燃火区严重的类似矿区进行推广应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外的研究现状及发展趋势
• 1.2.1 探测隐蔽火源技术的国内外现状
• 1.2.2 灭火技术的国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容和技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 煤炭自燃机理及小窑自燃火区的特点
• 2.1 煤炭自燃火灾
• 2.2 煤炭自燃机理
• 2.3 影响煤炭自燃发火的因素
• 2.4 小窑自燃火区的特点
• 2.5 本章小结
• 第三章 火区信息检测技术
• 3.1 火区气体信息检测
• 3.1.1 指标气体的优选
• 3.1.2 指标气体的使用
• 3.1.3 指标气体的分类
• 3.1.4 气相色谱仪
• 3.2 火区温度检测技术
• 3.2.1 火区信息检测的方法
• 3.2.2 HYW-1 测温仪钻孔测温仪
• 第四章 火区信息检测技术在王庄矿小窑自燃火区的应用
• 4.1 钻孔的布置
• 4.2 注浆工艺
• 4.2.1 注浆材料选择
• 4.2.2 注浆站及设备
• 4.2.3 注浆施工工艺
• 4.3 火区信息检测技术的应用
• 4.3.1 钻孔温度检测设备钻孔温度检测技术
• 4.3.2 钻孔气体采样技术
• 4.4 注浆灭火中井下气体的变化研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文