一种预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法技术

本发明专利技术涉及煤矿火灾防治领域，特别是一种预防煤层埋藏浅，煤层间距近的煤层下层煤层群在开采及回采过程预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法。一种预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法，确定近距离煤层群上层和下层采空区煤自燃发火防控重点区域；对近距离煤层群上层采空区煤自燃发火防控重点区域在近距离煤层群开采下层煤层前进行地表钻孔注浆，彻底覆盖上部采空区遗煤；在近距离煤层群下层开采500m后和开采结束后15天内，对近距离煤层群下层采空区煤自燃发火防控重点区域采用在联络巷密闭注浆孔注浆和回风顺槽预埋注浆管注浆。

A method to prevent spontaneous combustion of coal in the upper and lower goaf of close range Coal Seam Group Mining

【技术实现步骤摘要】
一种预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法
本专利技术涉及煤矿火灾防治领域，特别是一种预防煤层埋藏浅，煤层间距近的煤层下层煤层群在开采及回采过程预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法。
技术介绍
近年来，国家煤炭产业按照“控制东部，稳定中部，大力发展西部”的发展思路，大力推进西部大型煤炭基地建设，重点建设一批千万吨级的现代化矿井。西部地区煤炭资源丰富，煤层易自燃，埋藏浅（埋深一般不超过300m），煤层倾角小（一般为0-3度），且为近距离群开采，下层采动易造成上下层采空区连通或直通地表，使得地表漏风严重，采空区煤炭自燃十分频繁；同时矿区开采范围大，工作面开采强度大导致采空区范围大加剧了采空区煤自燃的防治难度，严重影响了矿井的高效开采，造成了巨大的经济损失和重大的社会影响。据不完全统计，西部矿区近10年来发生了300次以上导致工作面封闭的煤自燃事故，直接经济损失达百亿元。国内外通常采用注氮气、喷洒阻化剂、常规注浆等防灭火技术来预防采空区煤自燃。采用注氮气技术，氮气具有惰化火区、扩散范围广的特点，但氮气易随漏风流飘逸，其灭火降温能力弱，且西部矿区埋藏浅，采空区面积大，地表漏风严重，难以形成封闭空间，因此注氮起不到降低采空区氧深度来预防采空区煤自燃的目的；采用喷洒阻化剂腐蚀井下设备和危害工人健康，且阻化剂扩散范围有限，难以进入上层采空区，因此防灭火效果十分不理想。常规注浆方法一般采用在矿井井口设立注浆站，通过输浆管路将浆液送到井下注浆钻孔进行上下层采空区注浆，注浆时间为随着工作面的回采进行注浆，在预防浅埋深近距离煤层群开采上层及本层大面积采空区煤自燃方面存在以下问题：1）由于西部矿区煤层为近水平煤层，且开采走向长度大，因此常规注浆的浆液流动性差，流动范围有限，不能有效覆盖遗煤预防采空区煤自燃；2）西部矿区矿井井田范围大，且埋藏浅，工作面距离矿井井口远（大于10km），导致常规注浆的输浆倍线小，导致常规注浆过程注浆压力小，容易堵塞注浆管路，注浆实施困难；3）由于西部矿区开采浅埋深近距离煤层群，煤层层间距离小，下层采动时极易引起上层采空区遗煤自燃，而常规的上向孔注浆钻孔实施困难，工程量大，浆液难以达到上层采空区预防遗煤自燃，效果极差。因此，以上方法往往不能有效地预防浅埋深近距离煤层群开采上层及本层大面积采空区煤自燃，给矿井防灭火带来了困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：如何在开采近距离煤层群下层煤时，有效预防近距离煤层群开采上下层采空区遗煤自燃，提高矿井防灭火效果，确保矿井安全生产。本专利技术所采用的技术方案是：一种预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法，按照如下的步骤进行步骤一、确定近距离煤层群上层和下层采空区煤自燃发火防控重点区域；步骤二、对近距离煤层群上层采空区煤自燃发火防控重点区域在近距离煤层群开采下层煤层前进行地表钻孔注浆，彻底覆盖上部采空区遗煤；步骤三、在近距离煤层群下层开采500m后和开采结束后15天内，对近距离煤层群下层采空区煤自燃发火防控重点区域采用在联络巷密闭注浆孔注浆和回风顺槽预埋注浆管注浆。作为一种优选方式：步骤一中，近距离煤层群上层采空区煤自燃发火防控重点区域为上层工作面开切眼和回撤通道附近，近距离煤层群下层采空区煤自燃发火防控重点区域为下层工作面开切眼、回撤通道、靠近下层工作面开切眼的进回风侧300m范围、靠近下层工作面回撤通道的进回风侧300m范围。本专利技术的有益效果是：1）针对西部矿区煤层为近水平煤层，且开采走向长度大（走向长度达5000m），采用常规随采随注的注浆方法时浆液流动性差，流动范围有限，不能有效覆盖遗煤预防采空区煤自燃的问题，本专利技术采用通过开切眼、回撤通道及进回风顺槽联络巷密闭插管对下层采空区危险区域注浆或地面钻孔直接对上层采空区开切眼、回撤通道区域进行注浆，定点将浆液送到采空区遗煤自燃危险区域，浆液流动范围大大扩大，浆液可彻底覆盖自燃危险区域的遗煤。2）针对西部矿区矿井井田范围大，且埋藏浅，工作面距离矿井井口远（大于10km），导致常规注浆的管路输浆倍线小，导致常规注浆过程注浆压力小，容易堵塞注浆管路，注浆实施困难，本专利技术采用地表注浆站和地表钻孔输浆，井下建立移动注浆站等方式有效地避免了常规注浆的缺点，注浆压力，注浆流量大大提高，实施方便，注浆效果和效率均大大提高。（3）针对由于西部矿区开采浅埋深近距离煤层群，煤层层间距离小，下层采动时极易引起上层采空区遗煤自燃，而常规的上向孔注浆钻孔实施困难，工程量大，浆液难以达到上层采空区预防遗煤自燃，效果极差，本专利技术采用地表钻孔对上层采空区自燃危险区域地面进行采前预注，这样浆液可彻底覆盖上部采空区遗煤，从而有效预防下层工作面回采产生的采动裂缝引起漏风导致采空区遗煤自燃。本专利技术实施简单，防火效果好，防火效率高，是十分理想的预防浅埋深近距离煤层群开采上层及本层大面积采空区煤自燃的井上下协同注浆方法。说明书附图图1是本专利技术地面钻孔注浆剖面示意图；图2是近距离煤层群上层采空区地面注浆平面示意图；图3是近距离煤层群下层采空区井下注浆示意图；1-地表；2-地面钻孔；3-采空区上覆岩层；4-上层工作面煤柱；5-近距离煤层群上下煤层间岩层；6-下层工作面煤柱；7-下层工作面采空区垮落岩石；8-上层采空区遗留碎煤；9-下层采空区遗留碎煤；10-下层工作面支架；11-下层工作面刮板输送机；12-下层工作面前方煤体；13-上层采空区回撤通道附近地面钻孔注浆扩散边界；14-上层工作面采区巷道；15-上层工作面回撤通道；16-地面注浆孔；17-上层工作面采空区；18-联络巷密闭；19-上层采空区开切眼附近地面钻孔注浆扩散边界；20-上层工作面开切眼；21-下层工作面采区巷道注浆主管路；22-下层工作面回撤通道附近注浆管路；23-联络巷密闭注浆管路；24-下层工作面回撤通道附近注浆扩散边界；25-下层工作面回风侧靠近回撤通道附近300m埋管注浆管路；26-下层工作面回风侧靠近开切眼附近300m埋管注浆管路；27-下层工作面开切眼附近注浆扩散边界；28-下层工作面回风侧靠近开切眼附近300m埋管注浆管路；29-下层工作面开切眼附近注浆管路；30-下层工作面进风侧注浆管路；31-下层工作面开切眼；32-下层工作面回撤通道。具体实施方式以我国西部某矿近距离煤层开采时采用井上下联合注浆预防上下煤层采空区煤自燃为例。该矿正在开采的煤层为9号煤层（9106工作面），上层为4107采空区，4号煤层与9号煤层层间距平均约45m。4号煤层埋藏深度为68-125m，煤层平均厚度为6.5m，遗留顶煤厚度达2.2m，呈破碎状态遗留在采空区。4号煤于1998煤开始回采，至2005年回采结束，采区内共布置8个综采面，均沿煤层倾向布置。4号煤和9号煤均属于自燃煤层，自然发火期为3个月。4号煤层埋藏浅，层间距近，大巷条带式开采，无盘区巷道布置，工作面顺槽距离长，工作面宽度大，采高大，采空区范围大，附近共有8个采空区，造成整个采空区连成一片，采空区面积达1540万m2。采场压力大，地表塌陷裂隙多，顺槽双巷掘进联巷多（单面超过50个），通风设施多、质量差、漏风通道多，加之有些工作面地表基岩外漏，又处在沟谷边沿，地表裂缝大。由于近距离群煤层开采时在矿山压力作用下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法，其特征在于：按照如下的步骤进行步骤一、确定近距离煤层群上层和下层采空区煤自燃发火防控重点区域；步骤二、对近距离煤层群上层采空区煤自燃发火防控重点区域在近距离煤层群开采下层煤层前进行地表钻孔注浆，彻底覆盖上部采空区遗煤；步骤三、在近距离煤层群下层开采500m后和开采结束后15天内，对近距离煤层群下层采空区煤自燃发火防控重点区域采用在联络巷密闭注浆孔注浆和回风顺槽预埋注浆管注浆。

【技术特征摘要】
1.一种预防近距离煤层群开采上下层采空区煤自燃的方法，其特征在于：按照如下的步骤进行步骤一、确定近距离煤层群上层和下层采空区煤自燃发火防控重点区域；步骤二、对近距离煤层群上层采空区煤自燃发火防控重点区域在近距离煤层群开采下层煤层前进行地表钻孔注浆，彻底覆盖上部采空区遗煤；步骤三、在近距离煤层群下层开采500m后和开采结束后15天内，对近距离煤层群下层采空区煤自燃发火防控重点区域采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉国，周春山，王俊峰，张玉龙，唐一博，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14