一种煤与CO2突出事故的防治方法技术

本发明专利技术属于矿区安全技术领域，公开了一种煤与CO2突出事故的防治方法，包括有区域防治方法和局部防突方法；所述的煤与CO2突出事故的区域防治方法：开采保护层，采用自上而下、走向长壁、急倾斜水平分层放顶煤、全部垮落法处理采空区顶板的采煤方法；利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽。本发明专利技术的优点及积极效果为：本发明专利技术提供的煤(岩)与CO2突出事故的防治方法，CO2治理措施得到查缺补充和完善，窑街矿区下一步将更有效更有针对性的治理CO2减少突出事故，同时为其它国内外具有类似地质灾害的矿山对CO2来源判定分析和治理作借鉴和指导工作。

【技术实现步骤摘要】
一种煤与CO2突出事故的防治方法
本专利技术属于矿区安全
，尤其涉及一种煤与CO2突出事故的防治方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：自然界中，当人和动植物呼吸的CO2来自幔源壳源且大量成藏时，会在一定条件下引起喷出灾害，如1986年8月21日夜，来自幔源超量的CO2气体突然从位于火山口的喀麦隆尼奥斯湖中喷出；我国在松辽、渤海湾、苏北、广东三水、东海及南海北部等盆地内发现的30多个幔源壳源CO2气田中，广东三水盆地沙头圩构造水深9井于1977年5月22日，钻遇中生界灰岩溶洞时，来自幔源壳源混杂的CO2发生强烈井喷。除此以外，当来自幔源壳源及某些原因产生的CO2渗入煤系地层后，CO2和煤岩突出也时有发生，如在世界煤矿开采史中，自1894年波兰下西里西亚煤矿发生了第一次煤与CO2突出后，澳大利亚的新南威尔士南悉尼盆地和昆士兰州鲍温盆地煤系发生过多次煤与CO2突出、法国的萨文尼斯地区赛伟内煤矿、希腊的伟腊矿和捷克斯洛伐克等地都发生过煤岩与CO2突出。我国自1969年以来，东北营城矿区的营城九井、五井，延边和龙煤矿和甘肃窑街也多次发生煤岩与CO2突出。由于当时营城矿区对CO2突出机理缺乏正确认识，加之煤炭资源已经匮乏，开采条件又差，所以国家对其进行了关闭。甘肃窑街煤田位于兰州市红古区境内，矿区南北长13km，东西宽1.5～4.5km，面积30.7km2；该矿区是全国唯一在生产的CO2赋存丰富又具备煤岩与CO2突出条件的典型矿区，矿区现有的三个矿井，金河煤矿(原一矿)、三矿(原二矿、三矿及獐儿沟矿整合兼并)和海石湾煤矿，都曾发生过重大煤岩与CO2突出事故；据统计，自1977年以来共发生CO2突出事故14次，累计死亡136人。窑街各矿井发生CO2突出事故的地点来看，主要是在误穿断层构造和误揭煤层时，施工工序主要是发生在放炮作业。根据窑街煤田地质构造的复杂性，CO2来源的特殊性，依据高CO2含量突出煤层在低浓度低压力状态下安全采掘的治理战略，把开采保护层和区域性CO2穿层抽放做为“生命线”工程，把石门揭煤及采掘工作面局部防突作为日常工作。过去窑街煤矿没有防治co2突出或后来采用的方法没有抓住co2突出的特点和规律，所以发生那么多的事故死了那么多的人。最近20多年来,二氧化碳排放量的增加，致使臭氧层的损耗、温室效应加剧和全球性气候变化,酸雨等全球性环境问题日趋严重。使人类环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。CO2封存是一项具有大规模温室气体减排潜力的技术。发展碳捕集、利用和封存，是在我国能源结构以煤为主的现实情况下，有效控制温室气体排放的一项重要举措，并有助于实现煤、石油等高碳资源的低碳化、集约化利用，促进电力、煤化工、油气等高排放行业的转型和升级，带动其他相关产业的发展，对我国中长期应对气候变化、推进低碳发展具有重要意义。目前，碳捕集、利用和封存各环节的技术研发已取得显著进展，但仍然存在成本和能耗高、长期安全性和可靠性有待验证等问题，开展试验示范既有助于通过实践来解决该技术发展中存在的各种问题，也是该技术走向规模化和商业化应用、发挥其大规模温室气体减排潜力的必经环节。目前，煤矿充填技术广泛应用于废弃煤矿矿井的充填，充填固化稳定后的矿井将避免了地面塌陷和沉陷问题，基本上避免了我国报废矿井带来的地质灾害,产生了巨大的社会效益和经济效益。煤矿充填材料充填开采，抑制煤层及顶底板的动力现象，提高矿井安全保障程度；对回收“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤，延长矿井服务年限(据不完全估计，国有重点煤矿“三下”压煤量高达179亿吨以上，尤其河北、山东等省份“三下”压煤占可采资源量达一半以上)，减轻煤炭开采对地表的影响，防止地表塌陷，减少耕地占用和矿区村庄搬迁有一定作用，但是目前的填充方法都存在充填材料来源困难、充填材料成本高等缺陷。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中，CO2治理措施不能得到有效的查缺补充和完善，CO2突出事故逐步增加。因为既有技术虽采取了打钻检查和停止放炮的不进行采掘生产的防治方法，CO2突出事故没有从根本上消除，并且有可能会发生更为严重的事故，原因是没有抓住CO2突出事故的规律和特点；解决后，使CO2治理更有针对性、更有效。解决上述技术问题的难度和意义：CO2突出事故是煤矿发生的一种动力现象，它在极短时间内，从采掘工作面喷出大量煤(岩)和二氧化碳：突出的煤(岩)充满迎头几十米甚至更长巷道，且煤(岩)有明显的分选现象，掩埋设备和工作人员；突出的二氧化碳聚集在巷道底层且能逆风流蔓延千米以上，由于二氧化碳是窒息性气体，在波及范围内能造成多人伤亡。解决上述问题的难题，一是掌握突出预兆：突出前巷道有明显的地压活动，如顶板岩石片落、煤壁(帮)片帮，煤(岩)变软，巷道底鼓，有时工作面前方会出现空洞。还有，突出前巷道中CO2涌出增大，风流中CO2浓度变大，巷道底板积水中冒气泡，巷道裂缝中经常有CO2涌出的吱吱声，放炮后巷道底层集聚高浓度CO2层。二是突出可能性分析：巷道出现上述预兆后，应分析巷道所处的地质条件，如断层带，地应力集中区，地质构造异常区；研究CO2气体成分、压力，判断来源及补给量。三是加强CO2探测：在煤田勘探、新井建设、新水平开拓延伸时，探测瓦斯的同时探测CO2气体，分析气体成分，判断有无突出危险；在矿井瓦斯等级鉴定时同时进行CO2检查和鉴定，并对CO2成因和分布作研究分析。掌握上述几点，采取相应的预防措施，就能有效地预防CO2突出事故的发生，减少突出事故带来的损失和人员伤亡。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种煤(岩)与CO2突出事故的防治方法，本专利技术是这样实现的，一种煤(岩)与CO2突出事故的防治方法，包括有区域防治方法和局部防突方法。区域防治方法，包括开采保护层，利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽。局部防突方法，包括煤(岩)巷掘进工作面超前探钻孔预测、采煤工作面防突措施、石门揭穿煤层防治措施及煤(岩)巷掘进工作面过断层防突措施。本专利技术的另一目的在于提供的煤(岩)与CO2突出事故的区域防治方法，具体包括以下步骤：步骤一：开采保护层，采用自上而下、走向长壁、急倾斜水平分层(或斜切分层)放顶煤、全部垮落法处理采空区顶板的采煤方法；步骤二：利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽。进一步，步骤二中，利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽，具体包括：(1)巷道开拓布置围绕防突；(2)边施工巷道边布置钻孔预抽；(3)利用CO2抽放巷和移动泵抽放。进一步，步骤二中的巷道开拓布置围绕防突，具体为：1)根据开采的特点，采用了分水平、分阶段，沿煤层走向在距煤层20～30m的底板岩石中布置水平大巷、中巷，阶段垂高50m；2)在使用上水平大巷、中巷前期作为抽放巷，中期作为进风巷和运输巷，后期作为回风巷，一巷多用。进一步，步骤二中的边施工巷道边布置钻孔预抽，具体为：1)每50m布置1个抽放钻场，每个钻场施工完毕后及时按设计施工抽放钻孔，施工1组，抽放1组；2)钻孔布置呈立体交叉，水平面垂直面均为扇形穿层钻孔布置，钻孔密度根据有效抽放半径12m确定；3)孔径采用采用水泥和麻封孔，每个钻场钻孔与主管路采用交叉支管连接，钻场安装气水分离器或放水闸门；4)分水平分系统安装数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述的煤与CO2突出事故的防治方法，包括有区域防治方法和局部防突方法；区域防治方法，包括开采保护层，利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽；局部防突方法，包括煤巷掘进工作面超前探钻孔预测、采煤工作面防突措施、石门揭穿煤层防治措施及煤巷掘进工作面过断层防突措施。

【技术特征摘要】
1.一种煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述的煤与CO2突出事故的防治方法，包括有区域防治方法和局部防突方法；区域防治方法，包括开采保护层，利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽；局部防突方法，包括煤巷掘进工作面超前探钻孔预测、采煤工作面防突措施、石门揭穿煤层防治措施及煤巷掘进工作面过断层防突措施。2.如权利要求1所述的煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述煤与CO2突出事故的区域防治方法具体包括以下步骤：步骤一：开采保护层，采用自上而下、走向长壁、急倾斜水平分层或斜切分层放顶煤、全部垮落法处理采空区顶板的采煤方法；步骤二：利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽。3.如权利要求2所述的煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述步骤二中，利用水平大巷、中巷及CO2抽放巷进行预抽，具体包括：(1)巷道开拓布置围绕防突；(2)边施工巷道边布置钻孔预抽；(3)利用CO2抽放巷和移动泵抽放。4.如权利要求2所述的煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述步骤二中的巷道开拓布置围绕防突，具体为：1)根据开采的特点，采用了分水平、分阶段，沿煤层走向在距煤层20～30m的底板岩石中布置水平大巷、中巷，阶段垂高50m；2)在使用上水平大巷、中巷前期作为抽放巷，中期作为进风巷和运输巷，后期作为回风巷，一巷多用。5.如权利要求2所述的煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述步骤二中的边施工巷道边布置钻孔预抽，具体为：1)每50m布置1个抽放钻场，每个钻场施工完毕后及时按设计施工抽放钻孔，施工1组，抽放1组；2)钻孔布置呈立体交叉，水平面垂直面均为扇形穿层钻孔布置，钻孔密度根据有效抽放半径12m确定；3)孔径采用采用水泥和麻封孔，每个钻场钻孔与主管路采用交叉支管连接，钻场安装气水分离器或放水闸门；4)分水平分系统安装数字气体流量计进行计量，每周采集气样进行抽放浓度分析。6.如权利要求2所述的煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述步骤二中的利用CO2抽放巷和移动泵抽放，具体为：划分不同类型的突出危险区域和重点防范区域，施工专用的CO2抽放巷道，布置密集钻孔，施工完后，于巷口做密闭预埋抽放管和放水管进行抽放；当抽放区域相对独立时，可采用灵活的移动泵抽放。7.如权利要求1所述的煤与CO2突出事故的防治方法，其特征在于，所述煤与CO2突出事故的局部防突方法，具体包括：步骤一：煤巷掘进工作面超前前探钻孔预测；步骤二：采煤工作面防突措施，沿工作面推进方向根据实际情况每10～50m做两次效果检验；步骤三：石门揭穿煤层防治措施，在石门开工之前，用前探钻孔控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张登龙，
申请(专利权)人：张登龙，
类型：发明
国别省市：安徽,34