一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法技术

本发明专利技术涉及瓦斯矿区抢险救灾技术领域，具体为一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法，包括以下步骤：S10：进行启封准备，启动瓦斯抽放泵对井下封闭空间抽放卸压，确认达到启封条件；S20：先对回风斜井，后对副斜井实施密闭拆除；S30：启用主风机排瓦斯；S40：启封主斜井和人车斜井密闭墙，恢复全负压通风。本发明专利技术可以解决现有技术中安全性低的问题。发明专利技术可以解决现有技术中安全性低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法


[0001]本专利技术涉及瓦斯矿区抢险救灾
，具体为一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法。

技术介绍

[0002]现有的高瓦斯矿井通常采用三进一回的通风方式，即主斜井、副斜井和人车斜井进风，回风斜井回风，并且通常在回风斜井处设置主风机以实现抽出式负压通风。在高瓦斯矿井下作业时，一般使用笆片和木垛等易燃物质搭建采煤工作面，随着温度的升高，当达到煤自燃温度时，煤会自燃从而可能点燃易燃物而发生火灾。为确保安全，通常采用全矿井封闭进行救灾，即，将上述各个井口全部封闭，封闭技术方案为：在各个井口先预留通风断面框架、留门，周边垒砌沙袋墙，预留混凝土浇筑管路，浇筑充填后，砌模浇筑混凝土，构筑底部较厚的密闭墙。
[0003]矿井封闭虽然有效控制了火情发展、防止了影响范围扩大，防范了井下抢险救援过程中次生事故，但全矿井封闭带来灭火和井口混凝土密闭墙启封难题。由于全矿封闭范围大、井下瓦斯持续涌出且积存量大，专利技术人经综合考虑后在众多灭火方法中，选择液氮灌注方法进行灭火。专利技术人首先在地面上精确定位着火点，然后再进行地面注氮钻孔施工，以实现大流量灌注液氮，从而利于灭火，同时，进行地面封堵钻孔施工，以实现混凝土灌注，从而利于隔离火区，进而保证灭火效果的同时为后期启封创造良好条件。
[0004]对于启封阶段，专利技术人曾考虑采用以下方法进行启封，即在灭火指标达标后，以及在实施地面封堵后，在地面钻孔持续注氮，保证安全情况下直接启封全部井口。但是，由于井下空间内N2、CH4、CO浓度很高，且直接启封全部井口容易引起瓦斯爆炸，另外，直接启封全部井口，准备不充分，安全性低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法，可以解决现有技术中安全性低的问题。
[0006]本申请提供如下技术方案：
[0007]一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法，包括以下步骤：
[0008]S10：进行启封准备，启动瓦斯抽放泵对井下封闭空间抽放卸压，确认达到启封条件；
[0009]S20：先对回风斜井，后对副斜井实施密闭拆除；
[0010]S30：启用主风机排瓦斯；
[0011]S40：启封主斜井和人车斜井密闭墙，恢复全负压通风。
[0012]技术原理及有益效果：
[0013]1、本技术第一步首先进行启封准备，有效降低了启封安全风险，也防止了启封过程中瓦斯爆炸：
[0014]首先，本方案通过进行启封准备，准确判识了大范围封闭火区灭火效果。因为CO浓度变化情况是判断井下降温灭火效果的关键参数，所以在启封准备阶段，提前启动瓦斯抽放泵对井下封闭空间抽放卸压，能够释放井下空间可能积存的高浓度CO，不会因井下空间积存CO而造成后期启封过程中对火区复燃和安全性的误判，保障启封的安全性。另外，确认达到启封条件才实施对密闭墙的启封，降低煤体复燃和二次事故风险，保障人员作业安全，为安全顺利启封提供条件。
[0015]其次，本方案在实施对回风斜井、副斜井密闭拆除时，提前启动瓦斯抽放泵对井下封闭空间抽放卸压，进一步降低井下气体中CH4浓度，防止较轻的瓦斯积聚在密闭墙附近，降低拆除密闭墙时产生瓦斯爆炸的风险。
[0016]2、本技术方案在完成启封准备后，采取先启封回风斜井，后启封副斜井，最后启封主斜井和人车斜井的顺序，启封顺序科学合理，实现快速启封：
[0017]针对目前采用三进一回设计方式的矿井，我方采用的启封方式为，第一步是启封回风斜井，以构建临时通风系统的回风通道，同时，也有利于使用回风斜井的主风机排瓦斯。然后，因为副斜井主要用于运输设备，并不运输煤炭，不与工作面联通，所以选用副斜井作为临时通风系统的进风通道，有利于降低临时通风过程中，因瓦斯浓度高而发生瓦斯爆炸的风险。而人车斜井虽然也不运输煤炭，不与工作面联通，但是人车斜井设有绳索结构，在临时通风前，人车斜井内CH4浓度仍然较高，人员作业中容易导致绳索结构产生火花，提高瓦斯爆炸的风险；另外，主斜井主要用于运输煤炭，与工作面联通，选用主斜井作为临时进风通道，排瓦斯难度大、风险高，救护队作业安全难以保障。因此，第二步为启封副斜井，与回风斜井构建一进一回的临时通风系统，并通过临时通风系统达到安全且快速风排瓦斯的效果。待矿井形成负压通风后，再启封主斜井和人车斜井密闭墙，恢复原三进一出的全负压通风系统，实现快速启封。
[0018]进一步，所述步骤S30还包括正压通风，回风斜井和副斜井一进一回；当CH4浓度降低后，调整为负压通风，回风斜井和副斜井风向反转，副斜井和回风斜井一进一回。
[0019]有益效果：由于原通风方式为回风斜井抽出式负压通风，当矿井封闭后，内部产生大量瓦斯，如果启封后马上采用回风斜井处的主风机进行抽出式负压通风，矿井内高浓度的瓦斯必然经过主风机，而主风机内不可避免产生的电器火花容易引燃瓦斯，造成瓦斯爆炸事故。因此，启封后需要先使用主风机进行正压通风，并采取回风斜井和副斜井一进一回的方式排放瓦斯，即主风机在回风斜井处引入新鲜空气，经过矿井内部循环，最终从副斜井排出高浓度瓦斯。本方案通过该步骤能够防止高浓度瓦斯经过主风机，进而提高启封的安全性；待瓦斯浓度降低至安全范围内，主风机恢复为原来的抽出式负压通风，风井和副斜井风向反转，副斜井和回风斜井一进一回的方式，即在副斜井处进风，经过矿井内部循环，最终从回风斜井中抽出瓦斯气体，从而实现快速排瓦斯。
[0020]进一步，所述CH4浓度降低的特定范围为：0.5％～0.75％。
[0021]有益效果：本技术方案将正压通风转负压通风的CH4浓度降低的安全值定为CH4浓度：0.5％～0.75％，设置浓度比爆炸极限低(瓦斯爆炸极限范围为：CH4浓度5％
‑
12％)，有利于降低负压通风时瓦斯经过主风机引起瓦斯爆炸事故的风险，进一步提高启封的安全性。申请人实验发现，当CH4浓度大于0.75％时，由正压通风调整为负压通风，有利于提高瓦斯爆炸的风险；当CH4浓度小于0.5％时，由于瓦斯是经煤解吸和破碎煤岩不断释放的，降低
至0.5％瓦斯浓度需要大量通风以排放瓦斯，容易造成漏风，使火区复燃。
[0022]进一步，所述步骤S10还包括取井下气体进行样气分析，评价降温灭火效果。
[0023]有益效果：通过密闭墙预留管路、地面钻孔管路和抽放管路，对井下气体每班取样气相色谱仪分析，评价降温灭火效果，当确认CO、C2H4和C2H2持续为0PPm后，矿井短时间内不具备煤快速复燃条件，才实施启封，为启封排瓦斯过程提供安全保障。
[0024]进一步，步骤S20包括拆除前，在密闭墙外进行压入式通风，形成密闭墙内负压向内进风。
[0025]有益效果：由于瓦斯比空气轻，通过在密闭墙外进行压入式通风，能够防止较轻的瓦斯在密闭墙内附近积聚，降低密闭墙附近CH4浓度，防止密闭墙拆除时引起瓦斯事故。
[0026]进一步，所述S20还包括：当密闭墙附近CH4浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：进行启封准备，启动瓦斯抽放泵对井下封闭空间抽放卸压，确认达到启封条件；S20：先对回风斜井，后对副斜井实施密闭拆除；S30：启用主风机排瓦斯；S40：启封主斜井和人车斜井密闭墙，恢复全负压通风。2.根据权利要求1所述的一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭火后的快速启封方法，其特征在于：所述步骤S30还包括正压通风，回风斜井和副斜井一进一回；当CH4浓度降低后，调整为负压通风，风井和副斜井风向反转，副斜井和回风斜井一进一回。3.根据权利要求2所述的一种基于液氮灌注的瓦斯矿灭...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅勇，司荣军，刘国忠，徐俊，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：