一种综合预防矿井孤岛工作面煤自燃与冲击地压的方法技术

一种综合预防矿井孤岛工作面煤自燃与冲击地压的方法，先对孤岛工作面采取均压堵漏措施；然后分别对工作面和停采线处的邻近采空区进行氧气浓度测试，获得基于自燃“三带”的预防煤自燃安全推进速度和工作面预防煤自燃最长回采时间；对比分析冲击地压未保护区内预防冲击地压和煤自燃的安全推进速度，采取合理措施确保预防煤自燃的最低推进速度小于预防冲击地压的最快推进速度，确定其安全推进速度范围；确定冲击地压保护区回采时间，获得基于回采时间的保护区防煤自燃安全推进速度，优化其防煤自燃安全推进速度；重复未保护区安全推进速度的确定方法，确定保护区安全推进速度范围。该方法可同时预防孤岛工作面煤自燃与冲击地压的发生，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种综合预防矿井孤岛工作面煤自燃与冲击地压的方法
本专利技术涉及矿井复合灾害防治领域，尤其涉及一种矿井内煤自燃与冲击地压的综合治理方法。
技术介绍
随着矿井生产的集约化发展，漏风大、遗煤多等问题使得采空区自燃发火频繁。同时随着我国煤炭开采深度的不断加大，地应力不断增高，采场结构越来越复杂，冲击地压灾害频次、强度和破坏程度也均呈上升趋势。特别是在复杂特殊地质条件下孤岛工作面(三面都是采空区的工作面)开采过程中，采动应力集中、地质构造影响、推进速度、漏风通道复杂等因素综合作用，使得具有煤炭自燃和冲击地压灾害双重威胁的孤岛工作面的灾害防治工作面临着极大困难。当前采空区煤自燃防治方法有均压防灭火、阻化剂防火、凝胶防灭火、惰气防灭火技术等；冲击地压防范措施有开采保护层、超前钻孔卸压、深孔卸压爆破等。井下单方面考虑的防灭火方法和冲击地压防范措施丰富且多样，但综合预防煤自燃和冲击地压的技术方法很少。这是由于防冲击地压和防煤自燃两者本身存在很多矛盾关系，为了防冲击地压，要求工作面回采的速度越慢越好，这样对空间扰动小，工作面的应力也有足够时间释放，发生冲击地压危险就小，如果推进速度过快，工作面应力来不及释放，容易累积，一旦释放就是大规模的冲击地压事故；但为了防治采空区煤自燃，又要求工作面推进速度越快越好，工作面开采过去留在采空区的遗煤，会与空气里的氧气发生反应，反应时间越长，产热越多，越容易自燃，工作面开采过去后，后方采空区上部的煤岩体会落下来，填充整个采空区，距离工作面近的采空区压得不实，越往采空区深部压得越实，越不容易与氧气接触反应，因此如果回采推进速度慢则决定了该工作面后方近的采空区这种不实的状态存在时间长，与氧气反应时间久，发生煤自燃可能性大；而推进速度快的话，这部分采空区就很快的甩在采空区深部，与氧气接触时间短，发火的可能性就小。因此，如何解决这个矛盾，是矿井煤自燃和冲击地压综合防治的关键。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，解决上述存在的矛盾，控制好孤岛工作面的回采速度，即确定合理正确的速度，保证孤岛工作面即不发生冲击地压事故又不发生煤自燃事故，本专利技术提了一种矿井内煤自燃与冲击地压的综合治理方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种综合预防矿井孤岛工作面煤自燃与冲击地压的方法，包括以下步骤：步骤一、对孤岛工作面实施均压堵漏措施；步骤二、对孤岛工作面采空区进行氧气浓度测试，依据所测得氧气浓度，划分孤岛工作面采空区的自燃“三带”的范围，得到氧化带的具体长度，结合所采煤层的自然发火期，计算出基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃最低推进速度，即为基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃的安全推进速度；步骤三、对停采线处上下邻近采空区进行氧气浓度测试，获得停采线处上下邻近采空区的最高氧气浓度，依据获得的最高氧气浓度，得到该区域遗煤最短自然发火期，确定孤岛工作面预防煤自燃的最长回采时间即为不超过该区域遗煤最短自然发火期；步骤四、依据孤岛工作面开采防冲击地压专项设计文件，确定该孤岛工作面未保护区和保护区基于防冲安全的初始预防冲击地压安全推进速度，即该孤岛工作面的初始最大防冲击地压安全推进速度；步骤五、对比步骤二中所得到的基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃的安全推进速度与步骤四未保护区初始预防冲击地压的安全推进速度，若预防煤自燃的安全推进速度小于初始预防冲击地压的安全推进速度，则未保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于未保护区安全推进速度小于等于初始预防冲击地压安全推进速度；若预防煤自燃的安全推进速度大于初始预防冲击地压的安全推进速度，则必须对未保护区采取合理防冲措施，以使得改进后的预防冲击地压的安全推进速度大于预防煤自燃的安全推进速度，则未保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于未保护区安全推进速度小于等于改进后的预防冲击地压安全推进速度；步骤六、依据步骤五中所得到的未保护区安全推进速度的范围结合未保护区的具体长度，得到其相应的回采时间范围，然后结合步骤三中得到的孤岛工作面预防煤自燃的的最长回采时间，确定保护区回采时间范围，结合保护区的具体长度，计算得到基于保护区回采时间的保护区预防煤自燃最低推进速度，对比该速度与步骤二中所得到基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃安全推进速度，取二者中的最大值，即为保护区预防煤自燃的安全推进速度；步骤七、对比步骤六中所得到保护区内预防煤自燃的安全推进速度与步骤四初始预防冲击地压的安全推进速度，确定保护区安全推进速度范围，若预防煤自燃的安全推进速度小于初始预防冲击地压的安全推进速度，则保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于保护区安全推进速度小于等于初始预防冲击地压安全推进速度；若预防煤自燃的安全推进速度大于初始预防冲击地压的安全推进速度，则必须对保护区采取合理防冲措施，以使得改进后的预防冲击地压的安全推进速度大于预防煤自燃的安全推进速度，则保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于保护区安全推进速度小于等于改进后的预防冲击地压安全推进速度。上述步骤二中所述的自燃“三带”是以氧气浓度作为划分标准，通常为散热带(氧气浓度大于18％)、氧化带(氧气浓度在5％-18％之间)、窒息带(氧气浓度小于5％)，其中氧化带是导致采空区自燃最危险的氧气浓度范围。上述步骤三中所述该区域遗煤最短自然发火期，是结合测得该区域的最高氧气浓度得到的。该区域氧气浓度越高，表明该区域煤自燃风险越高。以该区域最高氧气浓度为基准在实验室条件下获得的煤自然发火期，是该区域遗煤的最短自然发火期，也是该区域煤自燃风险最高状况下的自然发火期，回采过程中保证整个孤岛工作面回采时间小于该时间，可保证工作面回采期间，除工作面采空区外的煤自燃风险最高处，即停采线位置邻近的采空区区域不发火。上述步骤四中所述的孤岛工作面开采防冲击地压专项设计文件，为矿方对具有冲击地压倾向性的煤层开采前制定的针对性防冲文件，从中可以查到孤岛工作面开采不同区域的预防冲击地压设计推进速度。所述的未保护区为未预先采取大规模、大范围卸压方法的冲击地压危险性高的孤岛工作面区域，保护区为预先采取大规模、大范围卸压方法的冲击地压危险性低的孤岛工作面区域。所述的基于防冲安全的初始预防冲击地压安全推进速度为该工作面设计的最大的安全推进速度，当推进速度大于该速度时，工作面周围的煤岩体应力难以缓慢释放，一旦释放速度过快，就容易导致冲击地压等灾难性的后果的发生。上述步骤五中所述的若预防煤自燃的安全推进速度大于预防冲击地压的安全推进速度，则必须对未保护区采取合理防冲措施，是为了确保预防冲击地压的安全推进速度大于预防煤自燃的安全推进速度。当预防冲击地压的最大速度小于预防煤自燃的最小速度，表明孤岛工作面防冲推进速度与防火推进速度存在矛盾关系，无论工作面采取何种推进速度，必有一方存在高风险。因而，孤岛工作面实际开采过程中，必须保证预防冲击地压安全推进速度大于预防煤自燃安全推进速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合预防矿井孤岛工作面煤自燃与冲击地压的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、对孤岛工作面实施均压堵漏措施；/n步骤二、对孤岛工作面采空区进行氧气浓度测试，依据所测得氧气浓度，划分孤岛工作面采空区的自燃“三带”的范围，得到氧化带的具体长度，结合所采煤层的自然发火期，计算出基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃最低推进速度，即为基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃的安全推进速度；/n步骤三、对停采线处上下邻近采空区进行氧气浓度测试，获得停采线处上下邻近采空区的最高氧气浓度，依据获得的最高氧气浓度，得到该区域遗煤最短自然发火期，确定孤岛工作面预防煤自燃的最长回采时间即为不超过该区域遗煤最短自然发火期；/n步骤四、依据孤岛工作面开采防冲击地压专项设计文件，确定该孤岛工作面未保护区和保护区基于防冲安全的初始预防冲击地压安全推进速度，即该孤岛工作面的初始最大防冲击地压安全推进速度；/n步骤五、对比步骤二中所得到的基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃的安全推进速度与步骤四未保护区初始预防冲击地压的安全推进速度，/n若预防煤自燃的安全推进速度小于初始预防冲击地压的安全推进速度，则未保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于未保护区安全推进速度小于等于初始预防冲击地压安全推进速度；/n若预防煤自燃的安全推进速度大于初始预防冲击地压的安全推进速度，则必须对未保护区采取合理防冲措施，以使得改进后的预防冲击地压的安全推进速度大于预防煤自燃的安全推进速度，则未保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于未保护区安全推进速度小于等于改进后的预防冲击地压安全推进速度；/n步骤六、依据步骤五中所得到的未保护区安全推进速度的范围结合未保护区的具体长度，得到其相应的回采时间范围，然后结合步骤三中得到的孤岛工作面预防煤自燃的的最长回采时间，确定保护区回采时间范围，结合保护区的具体长度，计算得到基于保护区回采时间的保护区预防煤自燃最低推进速度，对比该速度与步骤二中所得到基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃安全推进速度，取二者中的最大值，即为保护区预防煤自燃的安全推进速度；/n步骤七、对比步骤六中所得到保护区内预防煤自燃的安全推进速度与步骤四初始预防冲击地压的安全推进速度，确定保护区安全推进速度范围，/n若预防煤自燃的安全推进速度小于初始预防冲击地压的安全推进速度，则保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于保护区安全推进速度小于等于初始预防冲击地压安全推进速度；/n若预防煤自燃的安全推进速度大于初始预防冲击地压的安全推进速度，则必须对保护区采取合理防冲措施，以使得改进后的预防冲击地压的安全推进速度大于预防煤自燃的安全推进速度，则保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于保护区安全推进速度小于等于改进后的预防冲击地压安全推进速度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种综合预防矿井孤岛工作面煤自燃与冲击地压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对孤岛工作面实施均压堵漏措施；
步骤二、对孤岛工作面采空区进行氧气浓度测试，依据所测得氧气浓度，划分孤岛工作面采空区的自燃“三带”的范围，得到氧化带的具体长度，结合所采煤层的自然发火期，计算出基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃最低推进速度，即为基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃的安全推进速度；
步骤三、对停采线处上下邻近采空区进行氧气浓度测试，获得停采线处上下邻近采空区的最高氧气浓度，依据获得的最高氧气浓度，得到该区域遗煤最短自然发火期，确定孤岛工作面预防煤自燃的最长回采时间即为不超过该区域遗煤最短自然发火期；
步骤四、依据孤岛工作面开采防冲击地压专项设计文件，确定该孤岛工作面未保护区和保护区基于防冲安全的初始预防冲击地压安全推进速度，即该孤岛工作面的初始最大防冲击地压安全推进速度；
步骤五、对比步骤二中所得到的基于孤岛工作面采空区自燃“三带”的预防煤自燃的安全推进速度与步骤四未保护区初始预防冲击地压的安全推进速度，
若预防煤自燃的安全推进速度小于初始预防冲击地压的安全推进速度，则未保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于未保护区安全推进速度小于等于初始预防冲击地压安全推进速度；
若预防煤自燃的安全推进速度大于初始预防冲击地压的安全推进速度，则必须对未保护区采取合理防冲措施，以使得改进后的预防冲击地压的安全推进速度大于预防煤自燃的安全推进速度，则未保护区安全推进速度范围为：预防煤自燃的安全推进速度小于等于未保护区安全推进速度小于等于改进后的预防冲击地压安全推进速度；
步骤六、依据步骤五中所得到的未保护区安全推进速度的范围结合未保护区的具体长度，得到其相应的回采时间范围，然后结合步骤三中得到的孤岛工作面预防煤自燃的的最长回采时间，确定保护区回采时间范围，结合保护区的具体长度，计算得到基于保护区回采时间的保护区预防煤自燃最低推进速度，对比该速度与步骤二中所得到基于孤岛工作面采...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲晓星，刘晓斐，李磊，候飞，姜希印，陶维国，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32