采空区煤炭自燃注浆灭火技术

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1、中国矿业大学2012届本科生毕业设计第115页采空区煤炭自燃注浆灭火技术摘要：煤炭自燃是我国矿井的主要灾害之一，长期以来严重威胁煤矿的安全生产和影响矿井的经济效益。本文从煤炭自燃的机理人手，分析了采空区煤炭自燃火灾的成因及其特点，介绍了煤炭自燃火灾灭火技术，重点论述了注浆灭火的措施，针对采空区煤炭自燃火灾的特点，研究了常用的矿井防灭火胶体材料，并论述了注浆材料的选择和灌浆的顺序及方式。关键词：自燃火灾，防灭火，采空区，注浆。引言我国煤炭资源十分丰富，煤炭产量和消费量均居世界前列，约占国内一次能源生产和消费总量的85%川以上，但我国煤炭自燃火灾十分严

2、重。煤矿每年由于自燃造成的直接和间接经济损失近百亿元，煤层自燃火灾已成为影响煤炭安全生产的主要灾害之一，严重威胁着矿井的安全生产，阻碍高产高效煤炭开采技术的发展。煤炭自燃火灾不但对矿井生产产生严重的危害，而且如果不及时扑灭小面积的煤炭自燃火灾，这些火源不断向深部发展能够形成的大面积煤田火灾。煤层自燃不仅直接烧掉了宝贵的煤炭资源，而且还破坏了煤层的赋存条件，危及煤矿的安全生产，使得大量煤炭资源难以开采而间接损失;更为严重的是煤层无控制地不充分燃烧，释放出大量有害物质，引发一系列的生态环境恶效应;煤田自燃，煤层消减，导致地表塌陷，河流改道，地下水位降低

3、，部分土地荒漠化，严重地破坏了国土资源。这些都恶化着人类的生存环境与条件，影响着地区社会经济的可持续发展。在1992年“世界环发大会”之后，煤田自燃作为一种自然灾害己成为有关国家政府关注的主要环境问题;1994年我国政府己将煤田自燃灾害的治理列入“中国21世纪议程”，使得煤田自燃灾害的治理工作步入国家环境工程行列。据调查统计，各类煤炭自燃所造成的经济损失(含潜在的经济损失)每年在200亿元以上。我国煤矿中，自然发火情况非常严重，是我国许多煤矿的重大灾害之一。据统计，在我国的现有煤矿中，有56%的矿井存在煤炭自然发火的危险，国有重点煤矿54.9%的矿

4、井有自然发火危险，地方国有煤矿年产3万t以上的矿井中29.1%有自然发火危险。煤矿的自燃火灾次数占火灾总数的90%以上。充州、枣庄、徐州、平庄等矿区，太原理工大学硕士研究生学位论文自然发火更为严重。煤炭自燃火灾给国家和矿井带来了极大的危害及经济损失，其中有些自燃火区长期无法扑灭，大量煤炭资源被冻结，昂贵的生产设备毁于火区之中，严重威胁着矿井的正常生产和矿工的生命安全。除了矿井自然火灾，煤田自燃也导致煤矿井下发火，这种情况在中西部地区频繁发生，一些煤矿每年发火高达100余次，平均每生产万吨煤发生2.2次，常常造成人员伤亡，设备破坏，被迫封闭井口，矿井

5、报废等。煤层自燃导致矿井温度升高，危及矿工人身安全，还可引发煤矿瓦斯突出、粉尘爆炸、顶板陷落、底板突水等灾害，是危害中西部地区煤矿安全生产的主要因素之一。1984年前的32年中，我国煤矿共发生火灾10296次，其中94%的为自然发火，采空区自燃则占自燃火灾的60%，例如在己开采过的220个综放工作面中发生了182次煤炭自燃火灾事故。1985到1990年间，百万吨发火率为0.76次。20世纪90年代之后，煤矿生产逐步向高产高效集约化发展，其火灾发生的严重性和危害性也随之升级。为改变自然发火给煤矿造成的被动局面，自20世纪60年代以来，煤炭自燃的相关理

6、论研究、实验和综合防治技术取中国矿业大学2012届本科生毕业设计第115页得了显著成就。均压、注浆、阻化、凝胶、注氮等防灭火技术己成功地得到应用，煤炭自燃火灾发生率明显下降。1研究现状及意义1.1煤炭自燃火灾防灭火技术现状扑灭地下煤炭自燃火灾非常困难，这是因为火苗在地下运移，人们无法直接观测到，而且已经发现地下大火常常能够穿过地下非可燃性物质组成的广阔屏障，在远处引起大火，所以使人们不免顾此失彼，难以将其全歼，使其轻而易举的死灰复燃。如美国曾圣曲利亚大区的地下煤炭自燃区域，人们布置了许多钻孔，并用水灌整个区域，试图覆盖并窒息地下火灾，但未见成效。有

7、人据此指出，地下火焰异常灼热，高温使水分子分解成氢和氧，反而起到了火上浇油的效果。于是又有人建议用烟灰渣来熄火。几年来，人们又在该地区布置了近1800个钻孔，灌进约12.3万吨烟灰渣和8.%万立方米的沙土，但这些努力仍然付之东流，大火依然绵绵不断[6]。近年来，对煤矿火灾发生、发展和防止机理及规律，包括起火、火势蔓延和烟气太原理工大学硕士研究生学位论文传播灭火以及火灾对人体的危害与防止等方面进行了较深入的研究;在煤矿火灾预预报方法、实时监测技术、防火设计、制订防火救灾措施等方面均取得了令人鼓舞的成绩。煤矿火灾防治技术近几年的新发展主要表现在以下几个

8、方面:(l)从观念上改变了认为火灾系单纯偶然事故的认识。煤矿火灾作为一种自然灾害现象，它的发生既不具有完全的确定性，又不是