荫营煤业采空区气体异常原因分析及防治技术_郭磊.pdf
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1、962023 年第 5 期收稿日期 2022-11-04作者简介 郭磊(1986),男,内蒙古鄂尔多斯人,2012 年毕业于中国矿业大学采矿工程专业,本科,工程师,现从事矿井一通三防工作,研究方向:矿井一通三防。荫营煤业采空区气体异常原因分析及防治技术郭 磊(荫营煤业有限责任公司,山西 阳泉 045000)摘 要 针对荫营煤业 150505 工作面末采期采空区 CO 和 C2H6气体异常,通过开展煤自然发火气体产物实验研究,确定荫营煤业煤自燃指标气体,分析气体异常原因,并采取密封堵漏、注氮惰化、干冰降温、控风调节的综合防治措施。结果表明,采空区气体异常原因为采空区内存在高温点,高温点温度处于
2、240400 之间。通过采取防治措施后采空区异常气体浓度控制在正常范围内,确保了煤矿安全生产。关键词 采空区;气体异常;密封堵漏;防治技术中图分类号 TD75+2.2 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.032Causes Analysis and Prevention Technology of Gas Anomaly in Goaf of Yinying Coal IndustryGuo Lei(Yinying Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Yangquan 045000)Abstract:In respo
3、nse to the abnormal CO and C2H6 gases in the goaf of the 150505 working face of Yinying Coal Industry during the final mining period,experimental research on the gas products of coal spontaneous combustion was conducted to determine the indicator gas of coal spontaneous combustion in Yinying Coal In
4、dustry,analyze the causes of gas anomalies,and take comprehensive prevention and control measures such as sealing and plugging,nitrogen injection inerting,dry ice cooling,and wind control regulation.The results indicate that the cause of abnormal gas in the goaf is the presence of high-temperature p
5、oints within the goaf,with temperatures ranging from 240-400 .After taking preventive measures,the abnormal gas concentration in the goaf was controlled within the normal range,ensuring the safety of coal mine production.Key words:goaf;gas anomaly;sealing and plugging;prevention and control technolo
6、gy郭 磊:荫营煤业采空区气体异常原因分析及防治技术郭 磊:荫营煤业采空区气体异常原因分析及防治技术灾害防治与职业健康1 矿井概况荫营煤业位于山西省阳泉市,目前主采 15#煤层 150505 工作面,均厚为 6.7 m,采用放顶煤开采方式。依据瓦斯等级鉴定报告,15#煤层无瓦斯动力现象和瓦斯喷出情况,该煤层绝对瓦斯涌出量为37.9 m3/min,相对瓦斯涌出量 11.11 m3/t,为高瓦斯矿井,煤层鉴定为类不易自燃煤层。150505 工作面回采期间采用高抽巷和低抽巷进行瓦斯抽采,如图 1。低抽巷位于煤层顶板位置,距回风巷水平 15 m;高抽巷为 12#煤层进风巷,距15#煤层底板位置 50
7、m,距回风巷水平位置 50 m。工作面生产期间由 150505 进风巷输送新鲜风流,风量 1200 m3/min,低抽巷井下移动抽采泵抽出风量400 m3/min,高抽巷地面泵站抽采风量 75 m3/min。(a)150505 工作面位置 (b)高抽巷、低抽巷层位布置图 1 150505 工作面布置图(m)972023 年第 5 期郭 磊:荫营煤业采空区气体异常原因分析及防治技术郭 磊:荫营煤业采空区气体异常原因分析及防治技术2 采空区气体异常及原因分析2.1 采空区气体异常情况荫营煤业 150505 工作面末采期间,高抽巷持续伴随有 CO 和 C2H6产生,呈不规律出现。其中 CO气体在 3
8、10-6210-5波动,C2H6气体在 1.810-56.510-5之间波动。由于工作面回采期间并未出现 C2H4、C2H2指标气体,因此不能判断采空区是否发生煤自燃现象。11 月 29 至 12 月 4 日高抽巷 C2H6浓度异常,超出常规波动区间,最高达 4.7610-4;从 11 月 16 日开始,低抽巷内也持续检测到 C2H6气体,波动范围在 810-64.310-5。异常曲线如图 2所示。为防止有毒有害气体超限,避免矿井灾害事故发生和蔓延,在 12 月 4 日对 150505 工作面进行停采和封堵注氮工作,并持续对工作面气体进行采集化验分析。(a)150505 采空区 CO 气体异常
9、波动图 (b)150505 采空区 C2H6气体异常波动图图 2 150505 采空区气体异常波动图2.2 煤自然发火气体产物模拟实验为掌握荫营煤业 15#煤层氧化过程中气体变化规律,判别 C2H6气体是否为 15#煤层煤自燃标志性气体,筛选出能够用来判断该矿井自然发火征兆的标志性气体,现场采集了 150505 工作面煤样,开展煤自然发火气体产物模拟实验。实验装置如图3,气体产物结果如图 4 所示。如图 4(a)所示,CO 是煤氧化过程中出现最早的氧化气体产物,并且贯穿于整个氧化过程中,产生的临界温度值为 61。从 61 加热至 231 时,CO 气体浓度与煤温之间表现为单一递增的变化关系,增
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