采空区自燃火灾防治技术

采空区自燃火灾防治技术

刘

谦1，2，林柏泉1，2，朱传杰1，2，李贤忠1，2，代华明

1，2（1．中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221116；2．煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008）

摘

要：为解决采空区自燃火灾的难题，以某煤矿为例构建计算流体力学模型，利用Fluent 模拟

不同监测面的CO 浓度百分比，提出利用增稠粉煤灰二氧化碳泡沫材料进行采空区堵漏和防火抑爆。研究结果表明，采空区CO 浓度最高的位置在其距工作面20 30m 处，得出灌浆的最佳位置应在采空区距工作面20m 处；利用增稠粉煤灰二氧化碳泡沫材料可以使采空区煤炭自燃得到有效控制。研究结果可为煤矿采空区防灭火提供指导。关键词：采空区；火灾；数值模拟；自燃；注浆

中图分类号：TD75+

2．2

文献标志码：B 文章编号：1003－496X （2012）09－0068－04

Spontaneous Combustion Control Technology in the Gob

LIU Qian 1，2，LIN Bai －quan 1，2，ZHU Chuan －jie 1，2，LI Xian －zhong 1，2，DAI Hua －ming 1，

2

（1．School of Safety Engineering ，China University of Mining and Technology ，Xuzhou 221116，China ；

2．State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ，Xuzhou 221008，China ）

Abstract ：To solve the problem of spontaneous combustion in the gob ，a certain mine was taken as an example to build the computation-al fluid dynamics model．The software of Fluent was used to simulate the concentration percentage of carbon monoxide at different moni-toring faces．Thickening fly ash carbon dioxide foam material is put forward to plug the gob and suppress fire and explosion．The results show that the place of the highest concentration of carbon monoxide lies 20 30m away from the working face in the goaf．And the best position to grout is 20m away from the working in the gob．Thickening fly ash carbon dioxide foam material can control effectively spon-taneous combustion in gob．Research results can provide guidance for control techniques of fire in the gob．Key words ：gob ；fire ；numerical simulation ；spontaneous combustion ；grouting

基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）资助项目（2011CB201205）；国家自然科学基金资助项目（51074161）；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题资助项目（SKLCRSM08X03）；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放研究基金资助项目（09KF09）

0引言

随着开采深度的进一步加深，高强度的机械化

采掘和集约化生产，瓦斯突出、冲击地压以及自然发火等问题越来越严重，其中采空区煤体自然发火严重威胁着矿井的安全生产。

对于采空区自燃火灾的防治技术，近年来很多企业和科研机构都在不断探索。如抚顺矿务局采用

尾巷抽放外加采空区注氨的方式［1］

。还有采用预抽的方式治理瓦斯，回采时在采空区采用阻化剂雾

化或注凝胶的防火方法

［2］

。大佛寺矿40104超大俯

采工作面采用三相泡沫大范围覆盖浮煤和采用凝胶

封堵漏风的综合防灭火技术［3］

。白芨沟矿采用了

水封进风巷道抑爆技术、地面钻孔大流量注三相泡

沫灭火技术等

［4－5］

。济宁二号煤矿坑口电厂粉煤灰的物理化学特性进行了分析研究，并利用粉煤灰进行了应用性研究［6］

。阮国强等建立了较为完善的粉煤灰综合胶体防灭火系统

［7］

。Yuan ，L．L 和

Smith ，A．C 等［8］采用计算流体力学的方法研究了

不同工作面通风方式对采空区煤炭自燃的影响，通过研究为美国煤矿瓦斯防治和自然发火问题提供帮

助。还有往采空区充注惰气的方式来灭火［8］

。但以上治理措施存在的问题也比较明显。如采用尾巷抽放的方式容易造成采空区漏风，会加剧采空区煤炭自燃，技术管理困难。而采空区注惰采用

阻化剂、

凝胶、NH 3等普遍存在成本较高的问题，而且还易引发次生灾害［10］

。而普通粉煤灰又易出现水灰分离，造成工作面积水和灭火效果不佳。

通过向采空区内灌注增稠粉煤灰二氧化碳泡沫材料进行防灭火。粉煤灰二氧化碳泡沫材料一方面可以起到堵漏的作用，减少工作面进风巷侧向采空

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·（第43卷第9期）

技术·创新