针对深部开采煤炭自燃事故日益增多、自燃事故难以控制的技术难题,运用理论分析、实验室实验、现场观测、数值模拟等多种研究方法,对平顶山矿区综采面采空区自燃火灾事故的精准防控技术进行深入研究,以便对自燃火灾的精准防治提供理论和技术支撑。本书主要内容包括平顶山矿区概况、构造煤与原煤的微观结构、煤自燃关键参数测试、自燃煤层热特性分析、采空区煤自燃“三带”分布、采空区煤自燃“三带”分布的多元回归分析、采空区煤自然发火监测及早期预报技术、工作面正常回采时煤自燃防控技术和停采撤架期间煤自燃防控技术等。
我国能源结构具有“富煤、贫油、少气”的特点,已探明的煤炭储量占世界煤炭储量的33.8%。2021年全国原煤产量41.3亿t,煤炭产量已连续多年位居世界第一。煤炭在我国一次能源结构中一直处于主导地位,20世纪50年代煤炭在能源消费结构中的比例曾高达90%以上。近年来,虽然煤炭消费增速有所放缓,在我国能源消费结构中的比例不断下降,但2021年仍然高达56%。随着国家对安全生产工作的日益重视,安全技术和装备水平不断提升,安全管理政策措施日趋完善,煤矿安全生产事故大幅减少。但与发达国家相比,事故总量依然偏大。在煤矿主要灾害中,煤自燃灾害对矿井安全生产威胁严重,也是矿井火灾的主要表现形式。国有重点煤矿73%以上煤层具有自燃倾向性,矿井火灾事故频发。据统计,在我国重点煤矿火灾事故中,94%以上是自然发火引起的。近年来国有重点煤矿每年因火灾而封闭的工作面近百个,每年因封闭工作面造成的冻结煤量在千万吨以上。矿井火灾已成为制约矿井安全生产与发展的主要因素之一。
平顶山矿区是1949 年以来中国第一个自行勘探、设计的特大型煤炭基地,素有“中原煤仓”之称。随着开采深度的增加、较高的地温、复杂的地质构造和复杂的通风系统等使得煤自燃火灾日趋严重。如近几年相继有庚20-21070采面、庚20-31010采面、戊8-22260工作面、二1-15040采面因内因火灾问题而影响矿井正常生产,严重影响了矿井的综合效益。因此,运用理论分析、实验研究、数值模拟、现场观测等方法对平顶山矿区自燃煤层自燃关键参数进行测试,研究防灭火技术,以实现自燃火灾的精准防控。
为有效预防煤自燃事故的发生,开展工作面煤层自然发火期、煤自燃指标及其临界值的测试与分析,确定采空区煤自燃“三带”的分布规律,为工作面防灭火工作提供基础参数就显得十分必要。结合生产实际情况,构建煤自燃精准防控技术体系,从而为矿井的煤自燃防治提供技术支撑,具有重要的现实意义。
1.气源;2,4.气流稳压阀;3.气压计;5.流量计;6.实验电炉;7.进气预热管;8.电热丝;9.煤样反应器;10.煤样热电偶;11.记录仪;12.可控硅;13.炉温热电偶;14.调节记录仪;15.任意程序给定仪;16.三通控制阀;17.除湿器;18.滤尘器;19,20.气相色谱仪;21.碘淀粉仪;22.SO2 测定仪