基于正压通风系统的火区下近距离煤层开采通风方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于正压通风系统的火区下近距离煤层开采通风方法，该方法是基于正压通风系统建立的，首先在判断采煤工作面与上部火区连通性的基础上，明确上部火区有害气体存在异常涌入工作面的危险性，然后确定工作面压能最低区域即回风隅角处的安全压力范围，进而通过采煤工作面的通风参数测定和能量守恒定律确定采煤工作面回风隅角至回风风窗段的风阻，最终计算得出采煤工作面正压系统回风风窗的压差安全调节区间，然后以回风风窗的压差安全调节区间为依据，结合自动控制技术实现在采煤工作面回风风窗前后压差发生变化和上部采空区大面积顶板垮落引发气压突变时的回风风窗实时自动调节控制和报警器报警，最终保障采煤工作面的安全开采。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿安全开采领域，特别涉及一种。
技术介绍
我国西部许多矿井的煤层资源埋藏较浅，上部小窑煤矿滋生，由于小窑煤矿管理 混乱、生产技术落后、同时缺乏地质资料，以致私采、滥采严重，还时常超层越界开采。小煤窑多采用房柱式或以掘代采的开采方式，回采率低、遗煤多，巷道相互沟通、地表塌陷严重，长期漏风供氧产生了多处大面积的煤层自燃火区。下部煤层开采时，在采动的影响下，上部火区的漏风通道增多，在加剧了上部火区发展的同时，还时常面临上部火区内CO等有毒有害气体异常涌入工作面的危险，给下部煤层工作面的安全生产构成了严重威胁。据统计，小窑开采造成的矿井火灾占自燃火灾的95%以上，而由于近距离煤层采煤工作面上部火区具有漏风通道多且复杂、漏风规律相对紊乱、高温火源点隐蔽性强等特点，给防灭火工作带来了很大难度。目前在应对近距离煤层上部火区时，主要有自然发火预报技术、火源探測技术和防灭火技术，其中自然发火预报技术是预测预报采空区自然发火程度和范围的有效手段，主要包括测温法、指标气体分析法等，而由于漏风通道多、监测范围有限，在近距离煤层采空区监测到温度和气体异常时，高温火区往往已经形成，以致防灭火工作非常被动；火源探测技术主要是确定上部火区的高温火源位置和范围，进而有针对性的开展上部火区的防灭火工作，主要包括无线电波法、雷达法、双元示踪法、电阻率法、同位素测氡法等，但是由于上部火区影响范围大、漏风通道复杂，在上部火区发展到一定程度前，往往很难准确确定高温火源区域。目前，应用比较成熟的防灭火技术主要有注浆防灭火、凝胶防灭火、阻化剂防灭火、惰性气体防灭火、均压防灭火和堵漏风技术等，但是由于高温火源点不能及时准确确定、漏风规律复杂，给灭火工作带来了很大的盲目性和滞后性，同时灭火材料成本较高，エ艺复杂，不能满足大面积快速灭火和应急灭火的需要，往往出现投入大、效果差的情況。因此急需一种经济、实用、针对性强的保障火区下近距离煤层采煤工作面安全开采的方法，防止上部火区有害气体涌入近距离煤层采煤工作面，控制上部火区的发展，保障火区下近距离煤层采煤工作面安全高效开采。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以保障火区下近距离煤层的安全回采。其技术解决方案是一种，其包括以下步骤(I)判断采煤工作面与上部火区连通性；根据冒落带、裂隙带计算公式，计算得出近距离煤层采煤工作面冒落带高度H1、裂隙带高度H2，进而得出近距离煤层采煤工作面裂隙带数值范围为H^H2，测出近距离煤层采煤工作面与上部采空区间距为H3 ；当数值H3位于裂隙带数值范围H^H2之外吋，说明采煤エ作面与上部火区不存在连通关系，上部火区的有毒有害气体不具备涌入采煤工作面的通道条件；当数值H3位于裂隙带数值范围H^H2之内时，说明采煤工作面与上部火区具备连通关系，上部火区的有毒有害气体存在涌入采煤工作面的可能性；(2)在满足(I)中所述的采煤工作面与上部火区具备连通关系的情况下，确定采煤工作面回风隅角处气体压カ的安全范围；回风隅角作为采煤工作面压能最低的区域，若要保证上部火区有害气体无法涌入工作面，只需确保有害气体无法涌入工作面回风隅角，同时也需防止采煤工作面会有漏风通过回风隅角进入上部采空区，加剧上部火区的发展；综合以上情况，在采空区未发生大面积顶板垮落时，采煤工作面回风隅角处气体压力P_的安全区间为(Ptl+P gh, PJ2 P gh)；其中pQ——上部采空区的气体压力，Pa ； P-矿井当地空气密度，kg/m3 ;g——重力加速度，N/kg ；h——近距离煤层间距，m ；(3)计算工作面回风隅角至回风风窗的风阻；对工作面通风系统通风參数进行測定，并根据下式计算工作面回风隅角至回风风窗段的巷道风阻；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正压通风系统的火区下近距离煤层开采通风方法，特征在于其包括以下步骤：（1）判断采煤工作面与上部火区连通性；根据冒落带、裂隙带计算公式，计算得出近距离煤层采煤工作面冒落带高度H1、裂隙带高度H2，进而得出近距离煤层采煤工作面裂隙带数值范围为H1~H2，测出近距离煤层采煤工作面与上部采空区间距为H3；当数值H3位于裂隙带数值范围H1~H2之外时，说明采煤工作面与上部火区不具备连通关系，上部火区的有毒有害气体不具备涌入采煤工作面的通道条件；当数值H3位于裂隙带数值范围H1~H2之内时，说明采煤工作面与上部火区具备连通关系，上部火区的有毒有害气体存在涌入采煤工作面的可能性；（2）在满足（1）中所述的采煤工作面与上部火区具备连通关系的情况下，确定采煤工作面回风隅角处气体压力的安全范围；回风隅角作为采煤工作面压能最低的区域，若要保证上部火区有害气体无法涌入工作面，只需确保有害气体无法涌入工作面回风隅角，同时也需防止采煤工作面会有漏风通过回风隅角进入上部采空区，加剧上部火区的发展；综合以上情况，在采空区未发生大面积顶板垮落时，采煤工作面回风隅角处气体压力P隅角的安全区间为(P0+ρgh,P0+2ρgh)；其中：p0——上部采空区的气体压力，Pa；？？？？？？ρ——矿井当地空气密度，kg/m3；？？？？？？g——重力加速度，N/kg；？？？？？？h——近距离煤层间距，m；（3）计算工作面回风隅角至回风风窗的风阻；对工作面通风系统通风参数进行测定，并根据下式计算工作面回风隅角至回风风窗段的巷道风阻；其中：R12——回风隅角至回风风窗段的巷道风阻，kg/m7；？？？？？？P隅角——工作面回风隅角处气体压力，Pa；？？？？？？P2——回风风窗前的气体静压，Pa；？？？？？？v1、v2分别为回风隅角、回风风窗前的风速，m/s；？？？？？？ρ1、ρ2分别为回风隅角、回风风窗前的风流密度，kg/m3；？？？？？？z1、z2分别为回风隅角、回风风窗前的标高，m；？？？？？？Q——采煤工作面风量，m3/s；（4）计算采煤工作面正压通风系统中回风风窗的压差安全调节区间；为保证采煤工作面回采的绝对安全，考虑40%的富裕系数，将回风隅角与上部采空区的压力平衡面控制在区间即回风隅角处的气体压力需满足：结合式（1）与式（2）即可得出，在上部采空区未发生大面积顶板垮落时，采煤工作面正压通风系统中回风风窗前后压差的安全调节区间为：其中：P回风——回风风窗后的气体静压，Pa；？？？？？？ΔP——回风风窗前与回风风窗后的气体静压差；（5）安设气压传感器与报警装置；在采煤工作面回风风窗处安设第一气压传感器，第一气压传感器监测回风风窗前后压差的变化情况；在采煤工作面进回风顺槽中安设第二气压传感器，第二气压传感器监测上部采空区的气压突变情况；第一气压传感器与第二气压传感器均与数据采集装置连接，数据采集装置与自动控制单元连接，自动控制单元分别与回风风窗、报警装置连接；依据步骤（4）中计算得出的回风风窗压差安全调节区间值，在自动控制单元中设定风窗自动调节程序，当上部采空区未出现大面积顶板垮落时，自动控制单元根据第一气压传感器所测回风风窗前后压差值的变化，实时调节回风风窗，使回风风窗前后压差值始终位于安全调节区间；另外，在控制单元中设定报警值，当上部采空区出现大面积顶板垮落时，第二气压传感器监测到压力突变值超过预先设定的报警值，报警装置报警，工作面作业人员撤出，回风风窗关闭，待压力突变值降低到正常值时，回风风窗调节至正常状态。FDA00001934938200011.jpg,FDA00001934938200021.jpg,FDA00001934938200022.jpg,FDA00001934938200023.jpg,FDA00001934938200024.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种基于正压通风系统的火区下近距离煤层开采通风方法，特征在于其包括以下步骤(1)判断采煤工作面与上部火区连通性；根据冒落带、裂隙带计算公式，计算得出近距离煤层采煤工作面冒落带高度H1、裂隙带高度H2，进而得出近距离煤层采煤工作面裂隙带数值范围为H^H2，测出近距离煤层采煤エ作面与上部采空区间距为H3 ；当数值H3位于裂隙带数值范围H^H2之外吋，说明采煤工作面与上部火区不具备连通关系，上部火区的有毒有害气体不具备涌入采煤工作面的通道条件；当数值H3位于裂隙带数值范围H^H2之内吋，说明采煤工作面与上部火区具备连通关系，上部火区的有毒有害气体存在涌入采煤工作面的可能性；(2)在满足(I)中所述的采煤工作面与上部火区具备连通关系的情况下，确定采煤工作面回风隅角处气体压カ的安全范围；回风隅角作为采煤工作面压能最低的区域，若要保证上部火区有害气体无法涌入工作面，只需确保有害气体无法涌入工作面回风隅角，同时也需防止采煤工作面会有漏风通过回风隅角进入上部采空区，加剧上部火区的发展；综合以上情况，在采空区未发生大面积顶板垮落时,采煤工作面回风隅角处气体压カ!的安全区间为(Ptl+P gh, PJ2 P gh)；其中pQ——上部采空区的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，程卫民，周刚，陈连军，王海洋，孙路路，张孝强，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：