决定采用以氮气及其添加剂为主要防治手段防灭

作者: 公司文化  发布:2019-10-03

摘要:依照采空区乌金自燃理论,依据生产实践中矿井通风管理实际上经验,从理论、实行2个地点演说吉林省营城煤矿立井3层煤厚煤层采煤工作面调节煤炭自燃的偏侧、可操作性。利用简易易行的埋管取样测量温度法预测、预告煤炭自然发火,采纳有效措施,调节煤炭自燃。适用于倾斜长臂后退式开荒职业面,具备正确性和直观性,具备费用低、操作花招轻巧、效果一样、经济功用显著等特点,有自然的加大价值。 关键词:自然发火;埋管取样;预测预先报告自燃厚煤层选用综合机械化放顶煤进行开垦,综放支架上部的煤炭是行使地压自然放顶,再从放煤口放出。那样,采空区必定残有部分煤炭,並且采空区冒实情况倒霉,风阻值裁减,那就为采空区的自然发火创设了有利条件。 辽宁省营城煤矿立井3层煤煤厚4~12m,煤种为长焰煤,煤层自然发火期为1~三个月,最短发火期为18d,自然发火事故一再爆发,严重压制着矿井的芙蓉花生产,及早地预测预先报告采空区的自然发火已迫切。大家在立井综合机械化放顶煤开荒进度中,采纳了埋管取样、预测预告其采空区的自然发火获得了较好的功效。 1 煤自然发火原理 具备自燃侧向性的煤炭与氛围接触时,吸附空气中的氢气而生成不牢固的氧化羟基和羧基。煤的氧化进程平稳、缓慢,煤重略扩大,着火点温度收缩,化学活性增添,测不到煤温及其周围情形温度进步,这么些阶段称煤的自燃筹算期,又称潜伏斯。经过潜伏期之后,煤的氧化速度增加,不平稳氧化学物理分解成水、CO2、CO。氧化爆发的热能使煤温继续稳中有升,超越自燃临界温度(60~80℃),煤温上涨小幅度加速,氧化进程加速,出现煤的干馏,生成白芷族碳氢化合物、氢、CO等可燃性气体,那正是煤的自热期。自热期的前行达到了煤的着火点温度,就变成自燃,爆发混合雾、明火等。如温度升高不惠临界温度或回涨这一热度后由于外界条件的浮动,不慢地降下来,这样就步向风化状态,风化了的煤日常不会发生自燃。 从煤的自燃发展进度可知,煤的自燃实质上正是本人氧化加快的进程,其氧化速度之快,以致发生的热能来比不上向外放散,而变成了自燃。 2 采空区自然发火“三带”的撤并全体冒落法长臂式后倒退采专门的学问面包车型地铁采空区,按遗煤自燃意况可分为“三带”即不燃带、自燃带、窒熄带。 不燃带。不燃带接近回采专业面的开垦空间,虽有遗煤,但出于冒落岩块未压实,呈松散堆叠状,孔隙大,漏风大,无聚热条件,加之煤炭氧化时间短,平常不会自燃,其调幅在工作面全长中央测算约5m左右。 自燃带。由不燃带向采空区内部延伸25~60m的长空,由于冒落岩块慢慢抓好,孔隙度减弱,漏风收缩,风骚呈过渡流态,残留在采空区的煤炭随着时光的巩固氧化生热,热量集聚,达到着火点,导致自燃。 窒熄带。自燃带之后就是窒熄带,在此区域内岩块继续加强,漏风基本消灭,O2浓度收缩,煤炭由于缺氧而不会自燃,纵然在自燃带发展起来的煤炭自燃步向此带后也会因缺氧而窒熄,温度也会由岩块的导热散失而慢慢恢复生机平常。 “三带”的岗位随着工作面包车型客车推进而前移。自燃带前移的进度愈慢,宽度愈大,浮煤留在此带内的氧化时间就愈长,愈易自燃。 3 埋管取样测量温度预测预告采空区自然发火机理 采空区取样。定点、定时采用采空区气体气样举行气相色谱分析,阅览采空区气体成份中的O2、CO、CO2等气体的变化规律(即O2的减小量和CO、CO2的扩充量)借以判断某测点调控范围的采空区是还是不是已有自然发火的初期征毙,营城矿立井把此值定为0.005%(CO浓度),发火临界值定为0.01%(CO浓度)。 埋管测量温度法。采空区埋管测量温度能够直观、精确地质度量定出高温热源的界定,不受职业面风量、炮烟等成分影响,无气样失真的久治不愈的病痛,与抽样深入分析相结合可成功正确预测、预告回采工作面采空区自然发火。营城矿立井温度临界值定为当先景况10℃。 划分本职业面采空区的“三带”宽度,即不燃带、自燃带和窒熄带的小幅度。取气样中O2浓度<8%为窒熄带,高>8%为自燃带和不燃带(不燃带氧气浓度为工作面包车型地铁O2浓度)。“三带”的大幅与工作面包车型大巴风量、风压、采空区岩石冒落情况以及采空区风阻等因素的关,每种专门的学问面包车型客车“三带”宽度都不等同,正是同三个职业面,其“三带”的宽度也随着其采煤职业面风量、风压的变化,采空区岩石冒落情形的不等而分化。平常景色下,自燃带距职业面包车型大巴偏离为10~30m。 4 埋管取样测量温度预测预先报告采空区自然发火工艺 第一组有1、2、3、4号4个取气样口布署在工作面采空区的回风侧,从开切眼依次15m向专门的学问面排列。随着职业面包车型地铁开采掘进,各测点依次步入采空区,定期分别收取各测点气样,气相色谱 分析其气体的成形,以明确“三带”的幅度及预测、预先报告采空区遗煤的自燃。 第二组有5、6号2个温度传感器依次等距离20m从开切眼向专门的学业面方向排列,观看采空区遗煤自然发火规律及分明职业面包车型大巴最低月进程,其测点安顿如置如图1所示。图片 1 图1 取样、测量温度点布置暗指图 上顺躲避所中设一取样箱.各管口的标号与采空区取样口标号一致,用抽气筒抽出气样装名气样袋中,送到地点气相色谱仪实行解析。下顺采空区的温度传感器由温度屏蔽线连到下顺的温度探头,再连至地面机房,三翻五次观望5、6号测点的温度变化。 5 所需配备质感 5.1 取样部分 取气样筒。由高压打气筒改装成抽气筒。 取气样管。直径8mm普通塑料管。 气样袋。暂存、运输气样之用的家常气样袋。 气相色谱深入分析仪。深入分析各测点所取气样的种种气体含量。 5.2 测量温度部分 温度探头(含传感器)采纳分离式,海口产KG3013A型。 温度屏蔽线。咸阳产POY-39-9-1型屏蔽线。 奔腾主机、VGA荧屏、打字与印刷机。 5.3 帮忙材质 ?50mm钢管。起维护成效,取样管、测量温度线置于个中。 测点爱惜罩。自制,爱抚传感器不被冒落岩石打坏,取样管口不被煤岩堵严。 6 埋管取样测温预测预先报告煤炭自然发火试验 6.1 试验区概略试验地方在营城矿立井二采区3层煤综采放顶煤职业面,该区右边为老采空区,其余均为未采区,因保存煤柱相当大,故此采煤工作面无外界漏风。 综合机械化采煤放顶煤采煤专业面走向长度500m,工作面长100m,煤炭品质为长焰煤,煤厚10m,煤层倾角8o~12o,采纳综合机械化采煤放顶煤二遍采全高的采煤方法,1996年10月开切眼送透,八月1日正式开辟,各测点布满见图1。各测点衡量结果见表1、表2。 表1 1号、2号、3号气样表图片 2 表2 5号、6号温度变化表图片 3 从表1、表2能够看来,采煤职业面推动50m时,采空区已有自然发火征兆,高温点在干活面入风侧采空区15~25m限制内,应霎时采用防灭火方法。但因该职业面为俯采专门的学业面,不可能选取注浆防灭火方法。虽选用了均压,下隅角挡风布,上下隅角抹黄泥堵漏等方法,因采空区面积大,局地堵漏效果不佳,加上综放架子不配套,专门的学问面推动速度过缓,又采了1个月,只拉动了7m,最后综放职业面开发半年,专门的学问面推动57m,上隅角见烟,职业面密闭。 7 结论 埋管取样、测量温度法预测、预先报告煤岩的自然发火适用于倾斜长臂后退式开辟职业面包车型客车采空区,具备正确性和直观性,有一定的拓展价值。 此方法与束管监测种类比较,具备费用低、操作手腕简单、效果等同、经济成效鲜明等特色。 此方法也适用于停采线、高冒区的防火监测。

顺德矿业有限义务集团及其属下各矿针对曾经在矿井井下煤炭自燃防治方面存在的标题开展了认真剖判和总结,就煤矿井下煤炭自燃的机理与原理等难点与有关单位协同张开了尖锐的商讨,并且在此基础上搜求出了煤矿井下防灭火的适用新本事,有效地涵养了矿井的平安生产。必要验证的是,诸如“三相泡沫防灭火手艺”等在别的矿区行使的Red Banner手艺本文限于篇幅未有张开阐释。

摘 要:注氮防灭火是比较划算有效的本领花招,但氮气也设有着在开放区域易流失和安息注氮后防火功用没有的阙如,本文主要演讲利用维生素泡沫灭火剂作为加多剂,与氯气一齐注入采空区(或火区)升高防灭火功能。同期就什么样经济合理注氮难题,商讨了采空区和支架上方“三带”范围并提议了部分新观点。

1 煤炭自燃的研讨

最首要词:注氮;增添剂;防灭火;技艺使用

1)煤炭自燃研讨有新进展

1 矿井及考试采煤专门的学业面景况

由布里斯托科技(science and technology)高校实现的“煤氧复合进程及放热强度测算办法”,通过测定凉州矿业公司东滩煤矿3#煤层所采煤炭的耗氧速率和CO、爆发速率,依据煤的积极分子表面活性结构恐怕与氧复合进程的键能变化量,总计出了煤炭复合放热强度,在此类研商中是一个突破。

平煤公司集团十一矿坐落咸宁市以西13km,平顶永城煤电田李口向斜南翼西端。井田走向长6.6 km。南北侧向宽3.9 km,面积约23.5 km2。井田内的侧入眼布局为浅部陡、深部缓的单斜构造,走向125°。矿井选用中心立井、主石门、底板大巷开辟格局,采区石门贯穿各煤层,五个水平开采全矿井。主采丁、已3组煤层,均为高瓦斯轻松自燃煤层。试验专门的学业面已16-17-22080放在二程度已二下山采区,南边为工业广场煤柱,南边为七娘山竖井田边界,南西边为未开垦煤层,该面是矿井第二个访谈放顶煤职业面。职业面标高为-588~641m,煤层厚度为3.0~15m。煤层倾角为16~25°。煤层最短自然发火期为18天。顺槽沿厚煤层底板掘进,易伪造,检查开掘1.0 m以上高冒区100多处。高冒区不唯有易自燃,并且瓦斯含量高,存在严重的安全隐患;职业面支架倾角大,推动进程慢,采空区浮煤易当先其自然发火期;支架最上端设有氧化自燃带,轻易生出自然发火事故。选拔注浆等健康的防灭火花招,难以赢得卓越的效应,为力保综放专门的职业面安全回采,决定使用以氧气及其增多剂为主要防治手段防灭火措施。

煤炭自燃进程的本质是煤体氧化放热和散热那对争执运动发展的长河。当发热大于散热的时候,煤体的热能得以群集,温度上升,最后致使自燃。由此,研讨煤炭的自燃,首先应当探讨煤的放热强度。煤体热量发生的最根本来自是煤氧复合,然则由于常温下的煤氧复合速度放慢,大家间接不能够化解放热强度的一向测定难题。

2 氦气及其增添剂防灭火原理

此项切磋结果表明:依照煤炭表面分子结构的花色,推出了煤体表面分子存在的7种活性结构,这几个活性结构是一般温度下与氧发生物化学学反应的主体;煤表面活性结构与氧复合的长河中留存着化学吸附和三步化学反应进程,依据每一步反应时化学键能的变通,能够推算出化学吸附及反馈每生成1molCO、等气体产物的平均键能变化量;通过试验能够测定出煤体在分裂温度下的耗氧速率、CO及的爆发速率,若煤氧复合消耗的氧全体转会成CO和,两个的产生量和个别的骨子里生成量成正比,则基于耗氧速率、CO和爆发速率就能够估测计算出煤氧复合放热强度;若煤氧复合消耗的氧除了事实上生成CO和以外,别的的均与煤爆发吸附,那么由此一样能够总结出煤氧复合的放热强度;由于煤氧复合时实际成本的氧一部分与煤发生物化学学吸附,一部分与煤反应生成人中学间产物,还会有部分与煤反应生成CO与,故煤氧复合的实在放热强度则应当介于上述二者的乘除结果里面。

当高浓度氧气注入煤层自然发火点时,将会下降部分区域的氯气浓度,多量或持续不断的流入氢气能够将氯气浓度裁减到10%之下,进而隔绝煤层的自然发火条件。开放区域内氢气易流失,结束注氮后防火功用没有。借鉴空气泡沫的防灭火原理,克制单纯注氮易流失的后天不足,制作而成氟气惰泡用于防治开放区域煤层自然发火,效果卓绝。

2)煤层自燃发火规律商讨

3 综合机械化采煤专门的职业面易自燃部位和防治重视

幽州矿业公司通风处开展了对煤层自燃发火规律的切磋,并且在此基础上提出了实行防灭火的一蹴而就方法。

综放职业面与经常综合机械化采煤专业面临比,有其本身特色和生产工艺,综合分析,其易自然发火地方依次是:开切眼、停采线、进风巷与采煤专门的学业面交叉点周围、支架最上端、采空区以及顺槽巷道高冒等。防治重视重如若开发线、停采线、支架上部、采空区等。极其是采煤职业面推动不正规时,要相同的时间注意采空区和支架上部的防灭火专门的工作,因为采空区和支架上部的浮煤有同期跻身自然发火期导致煤层一齐自然发火的或然。

回顾机械化开荒分层开垦时煤层的自点燃火显著期存款在以下规律:第一,就发火点在采空区的布满来讲,中部的起火可能率低,周边的发火可能率高,分别占到综合机械化开辟分层采空区发火总次数的10.7%和89.3%,可称之为“发火的半空中布满规律”。第二,就发火点的扭转与职业面包车型地铁回采关系来说,本分层回采时引起本分层采空区发火的可能率低,下分层及邻区计划和回采时引起上拨出或左近采空区发火的可能率高,分别占到综合机械化开发分层采空区发火总次数的14.3%和85.7%,可称为“发火的年月分布规律”。

4 采空区防灭火驰骋“三带”的侦查

归咎机械化放顶煤开荒时的煤层自点燃火有以下特征:

综放工作面采空区防灭火注氮是在开放的条件下张开,唯有在氧化带内注氮技能获取实际效果。为此,必得实行采空区和支架上部防灭火驰骋“三带”的骨子里观测。

先是,就综合机械化放顶煤开辟的采空区来讲,发火首要威迫依然来自周围的采空区,而非本职业面的采空区,分别占到综合机械化放顶煤开垦工作面采空区发火总次数的86.7%和13.3%。

4.1 采空区横向“三带”的观看比赛

第二,采空区发火的入眼部位在左近的采空区“两道”和停采线,分别占到综合机械化放顶煤开垦专门的学业面采空区发火总次数的60.0%和26.7%(分层综合机械化开垦为42% 和百分之四十);与分支综合机械化开发专门的学问面包车型大巴采空区发火绝比较,“两道”的危急性有所进步,而停采线的危险性有所下滑。

采空区横向“三带”的洞察应用综合划分法。首先将专门的学业面包车型客车关于参数创设采空区数学模型,通过数学总括得出采空区理论“三带”范围;其次在采空区埋管设点取气测量温度,搜聚方法依照采空区内氟气含量划分“三带”范围;采空区内埋设温度传感器测量温度,依据采空区温度变化划分“三带”范围;最后依据数学解算、气体调换和温度变化总结分析,准确划分采空区“三带”的限定。埋管取气测量温度的措施为:先做5个采集样品器,将束管和测量温度仪寄放在当中,采集样品器分放在采空区内,束管和测量温度电缆通过管道引出来,随着采煤专门的学问面向前推动,即可获取采空区区别深度的气体含量和温度。以此划分采空区的“三带”范围。如图1,2所示。

其三,顺槽及切眼顶板煤柱发火拾贰分严重,占与综合机械化放顶煤开拓职业面相关联的失火总次数的34.8%,是采煤工艺改造带来的一类特殊类型发火。

图片 4

另外,综合机械化放顶煤开垦时煤层的自燃发火期有缩水的势头,那依旧是由综合机械化放顶煤开辟的巷道安插特点所调控的。

采空区“三带”划分依靠标准:采空区内的温升率K≥1℃/d为自热带,K≤1℃/d为通风散热带或窒息带。氟气含量大于18%为通风散热带,10%~18%里面为氧化带,低于10%为窒息带。通过对采空区预埋的5个氦气取样头和热敏探头共计三千三个监测数据的归纳剖析并整合采空区“三带”数学模型解算。采空区“三带”范围为:通风散热带:进风侧距职业面22m之内,回风侧17m以内。恐怕自燃带:进风侧22~95m,回风侧17~80m时期。窒息带:进风侧

此项研商认为:要丰盛发挥各个防灭火技术的效用及最大限度减少自燃发火次数,就须高度重视实行种种防灭火措施的对登时间难题;有须求对采空区内部风骚运移规律进行深远钻研,以便更标准地辅导种种防灭火措施的实行。

95m以外,回风侧80m以外。

3)煤炭自燃发火危慢性评价指标

采空区横向漏风骚线的观看比赛。经实地度量综放职业面采空区氮气含量等值线类似横放的“M”型,非呈“U”型。采空区氦气含量等值线与采空区gas抽放的“O”圈相似。

明州矿业有限义务公司开展了“煤炭自燃发火危急性评价目的”的切磋,认为应该以煤炭对自燃的机敏程度和外在的开荒条件作为评价的根底,而且还应该对自然发火危急性评价指标方法存在的一些局限性进行了评价。

4.2 采空区垂直“三带”测定

煤炭的自点燃火是煤的内在特征(包蕴煤的自然物理特点和掩埋地质条件)与开垦共同成效的结果,大家以此为调查研究出了种种煤炭自燃发火惊恐性评价的展望方法。在那之中,以煤的内在因素为根基的分类方法就有交叉点温度法、Olpinski指标、吸氧法、绝热氧化法、煤的最早升温率(ICRUISERH)和总温度上涨值(TT途胜)预测方程等。

观看采空区垂直“三带”的目标,升高对综放支架上部煤层自然发火危慢性的认知。在试验面回风巷向采煤工作面打钻孔到采煤职业面煤壁上方,然后埋管取样。考查结果:发掘综放职业面支架上部1~8m限制的氦气浓度为15%~18%,在支架上部确实存在二个氮气带。支架尾梁后部左近底板以上0~2m氧气含量为19%,此空间为通风散热带,在此空间的浮煤不易氧化自然。

就算有大批量的试验艺术能够用来对煤的自点燃火侧向性进行分拣,可是并未有哪类测量检验方法能够综合思量影响煤炭自然发火的各类因素。在实验室的标准下无法模拟井下的条件,所以无法只用单一的某部恐怕一组实验数据来对煤的自点燃火惊险性实行分类评价。因而,比相当多专家综合了煤炭自然发火偏向性和煤层开垦条件等外在的熏陶因素,研商出了隐形期法、模糊聚类分类法、经改进过的Bystron和Urbaski分类方法等。大不列颠及北爱尔兰联合王国诺丁汉大学综合考虑了煤体本身的物理天性、地质条件、采矿手艺两种成分而开垦的专家系统,选拔实验室分析结果、地质资料和开发参数来商量煤层开拓现场的自点燃火危急水平,其评价指标的计量选拔经过核对的Bystron和Urbaski方法,在对煤层自燃起火危慢性举行评价的还要可以向咨询者提议提出性的防卫措施。

5 注氮工艺及注氮机遇

此项研商提出:纵然是最今世化的专家系统评价分类方法,其判别指标中的外在因素权值如故在于人的主观评价,尚应进一步加以切磋,何况在普及应用探讨论证的基本功上主宰各样评比办法的实用性和可信性。

工作面平常推动时,采空区的交错“三带”是活动的,唯有在氧化带注氮时,本事获取预期的效率。采空区的注氮流量总括有3种方法:按吨煤注氮量、采空区氧化带氧含量、扑灭火灾注氮量,分别计算取最大值。本试验工作面选用400m3/h流量,间歇式注氮工艺。在事业面机巷尾沿采煤职业面走向方向每隔25~30m,埋一趟直径50mm钢管,交替进行注氮。在急需注氦气及其增添剂时,在机巷尾合适地点将炮沫发生器与注氮系统总是,调整好氩气和泡沫的流量,便得以生出惰泡(中高倍约700倍),连忙制止和消灭煤层自然发火。

4)采空区自燃研讨获成果

在常规推动时,埋好注氮管,间歇注氮。出现以下情况时要求升高注氮:①专门的工作面上隅角出现一氧化碳,其含量向上涨达到60×10-6,或一氧化碳含量波动和变化,浓度到达80×10-6之上;②职业面回采速度达不到成立防急忙度,平素注到职业面推动速度抢先或到达合理防火推动速度;③专门的学问面测量温度地方的热度出现超过进风温度10℃以上或放煤温度明显大于煤壁温度;④巷道高温煤炭放入到采空区,一直注氮将高温煤炭推进到窒息带;⑤采煤职业面撤架时,无论工作面是还是不是有自然征兆,均需加强注氮。

由中中原人民共和国审计学院和宛城矿业集团东滩煤矿一同展开的归结机械化开垦职业面采空区自燃“三带”遍布规律的钻研,前段时间拿走了新的名堂。

氟气及其增多剂在防治巷道高冒或密封的采空区煤层自然发火时,非常是在管理巷道高冒区,煤层自燃现象与高浓度瓦斯聚焦共存的隐患与别的防灭火手腕相结合,能够获取更加好的意义。

矿井火灾是煤矿的重大灾难之一。据计算全国统配和珍视煤矿中有自然发火惊险的竖井大概占到53%,並且绝大部分产生在采空区相近。因而,商量和深入分析综合机械化采煤职业面采空区的自然发火规律,况兼有指向地使用部分具体的办法,不仅仅十分大地进步了征集职业面生产的安全性。并且也下滑了采摘专门的职业面包车型地铁防灭火成本及收缩了自然发火所导致的损失。

6 效果和功用

该项成果是基于采空区顶板的冒落抓好情况,通过采空区流场的微管理器模拟分析,得出了采空区内自燃“三带”的布满意况;通过对采空区内遗煤温度和气样成分的体察剖判,验证了Computer模拟剖判的结果;结合采空区遗留浮煤的遍及情形,丰富地注脚了“两道两线”(进风道、回风道、切线人和停采线)是采空区内起火最危险的部位,也是选拔防灭火措施的入眼部位。

氩气及其增多剂是一项防治煤层自然发火新技能,具备工艺简捷,快速,环境保护等风味,防灭火效果分明。氯气及其增加剂不只好神速消灭和幸免煤层自然发火,况兼能够有效地拦截在灭火的长河中生出gas事故,具备很好的抑爆和阻爆成效。该本事在十一矿使用时期,成功地防御了多起煤层自然发火事故。极度是在采煤专门的职业面碰到困难,月推动程唯有12m时,通过利用综艺,上隅角CO浓度调整在24×10-6以内;单体柱放顶煤工作面应用该套系统也赢得特别不错的机能,采空区约1500×10-6的CO在2天的光阴降到100×10-6以内。从二零零一年到明日,为同盟注氮的客体机缘,大家对采空区“三带”和支架上方的“三带”的测量试验切磋建议了新的见识,并付诸于本事奉行,施行申明,对全国同类别的煤层和回采工艺有所借鉴的价值。

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