專利名稱：基于正壓通風(fēng)系統(tǒng)的火區(qū)下近距離煤層開采通風(fēng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦安全開采領(lǐng)域，特別涉及一種基于正壓通風(fēng)系統(tǒng)的火區(qū)下近距離煤層開采通風(fēng)方法。
背景技術(shù)：
我國西部許多礦井的煤層資源埋藏較淺，上部小窯煤礦滋生，由于小窯煤礦管理 混亂、生產(chǎn)技術(shù)落后、同時缺乏地質(zhì)資料，以致私采、濫采嚴(yán)重，還時常超層越界開采。小煤窯多采用房柱式或以掘代采的開采方式，回采率低、遺煤多，巷道相互溝通、地表塌陷嚴(yán)重，長期漏風(fēng)供氧產(chǎn)生了多處大面積的煤層自燃火區(qū)。下部煤層開采時，在采動的影響下，上部火區(qū)的漏風(fēng)通道增多，在加劇了上部火區(qū)發(fā)展的同時，還時常面臨上部火區(qū)內(nèi)CO等有毒有害氣體異常涌入工作面的危險，給下部煤層工作面的安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計，小窯開采造成的礦井火災(zāi)占自燃火災(zāi)的95%以上，而由于近距離煤層采煤工作面上部火區(qū)具有漏風(fēng)通道多且復(fù)雜、漏風(fēng)規(guī)律相對紊亂、高溫火源點隱蔽性強等特點，給防滅火工作帶來了很大難度。目前在應(yīng)對近距離煤層上部火區(qū)時，主要有自然發(fā)火預(yù)報技術(shù)、火源探測技術(shù)和防滅火技術(shù)，其中自然發(fā)火預(yù)報技術(shù)是預(yù)測預(yù)報采空區(qū)自然發(fā)火程度和范圍的有效手段，主要包括測溫法、指標(biāo)氣體分析法等，而由于漏風(fēng)通道多、監(jiān)測范圍有限，在近距離煤層采空區(qū)監(jiān)測到溫度和氣體異常時，高溫火區(qū)往往已經(jīng)形成，以致防滅火工作非常被動；火源探測技術(shù)主要是確定上部火區(qū)的高溫火源位置和范圍，進(jìn)而有針對性的開展上部火區(qū)的防滅火工作，主要包括無線電波法、雷達(dá)法、雙元示蹤法、電阻率法、同位素測氡法等，但是由于上部火區(qū)影響范圍大、漏風(fēng)通道復(fù)雜，在上部火區(qū)發(fā)展到一定程度前，往往很難準(zhǔn)確確定高溫火源區(qū)域。目前，應(yīng)用比較成熟的防滅火技術(shù)主要有注漿防滅火、凝膠防滅火、阻化劑防滅火、惰性氣體防滅火、均壓防滅火和堵漏風(fēng)技術(shù)等，但是由于高溫火源點不能及時準(zhǔn)確確定、漏風(fēng)規(guī)律復(fù)雜，給滅火工作帶來了很大的盲目性和滯后性，同時滅火材料成本較高，エ藝復(fù)雜，不能滿足大面積快速滅火和應(yīng)急滅火的需要，往往出現(xiàn)投入大、效果差的情況。因此急需一種經(jīng)濟、實用、針對性強的保障火區(qū)下近距離煤層采煤工作面安全開采的方法，防止上部火區(qū)有害氣體涌入近距離煤層采煤工作面，控制上部火區(qū)的發(fā)展，保障火區(qū)下近距離煤層采煤工作面安全高效開采。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于正壓通風(fēng)系統(tǒng)的火區(qū)下近距離煤層開采通風(fēng)方法，以保障火區(qū)下近距離煤層的安全回采。其技術(shù)解決方案是一種基于正壓通風(fēng)系統(tǒng)的火區(qū)下近距離煤層開采通風(fēng)方法，其包括以下步驟(I)判斷采煤工作面與上部火區(qū)連通性；根據(jù)冒落帶、裂隙帶計算公式，計算得出近距離煤層采煤工作面冒落帶高度H1、裂隙帶高度H2，進(jìn)而得出近距離煤層采煤工作面裂隙帶數(shù)值范圍為H^H2，測出近距離煤層采煤工作面與上部采空區(qū)間距為H3 ；當(dāng)數(shù)值H3位于裂隙帶數(shù)值范圍H^H2之外吋，說明采煤エ作面與上部火區(qū)不存在連通關(guān)系，上部火區(qū)的有毒有害氣體不具備涌入采煤工作面的通道條件；當(dāng)數(shù)值H3位于裂隙帶數(shù)值范圍H^H2之內(nèi)時，說明采煤工作面與上部火區(qū)具備連通關(guān)系，上部火區(qū)的有毒有害氣體存在涌入采煤工作面的可能性；(2)在滿足(I)中所述的采煤工作面與上部火區(qū)具備連通關(guān)系的情況下，確定采煤工作面回風(fēng)隅角處氣體壓カ的安全范圍；回風(fēng)隅角作為采煤工作面壓能最低的區(qū)域，若要保證上部火區(qū)有害氣體無法涌入工作面，只需確保有害氣體無法涌入工作面回風(fēng)隅角，同時也需防止采煤工作面會有漏風(fēng)通過回風(fēng)隅角進(jìn)入上部采空區(qū)，加劇上部火區(qū)的發(fā)展；綜合以上情況，在采空區(qū)未發(fā)生大面積頂板垮落時，采煤工作面回風(fēng)隅角處氣體壓力P_的安全區(qū)間為(Ptl+P gh, PJ2 P gh)；其中pQ——上部采空區(qū)的氣體壓力，Pa ； P-礦井當(dāng)?shù)乜諝饷芏龋琸g/m3 ;g——重力加速度，N/kg ；h——近距離煤層間距，m ；(3)計算工作面回風(fēng)隅角至回風(fēng)風(fēng)窗的風(fēng)阻；對工作面通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行測定，并根據(jù)下式計算工作面回風(fēng)隅角至回風(fēng)風(fēng)窗段的巷道風(fēng)阻；
權(quán)利要求
1.一種基于正壓通風(fēng)系統(tǒng)的火區(qū)下近距離煤層開采通風(fēng)方法，特征在于其包括以下步驟(1)判斷采煤工作面與上部火區(qū)連通性；根據(jù)冒落帶、裂隙帶計算公式，計算得出近距離煤層采煤工作面冒落帶高度H1、裂隙帶高度H2，進(jìn)而得出近距離煤層采煤工作面裂隙帶數(shù)值范圍為H^H2，測出近距離煤層采煤エ作面與上部采空區(qū)間距為H3 ；當(dāng)數(shù)值H3位于裂隙帶數(shù)值范圍H^H2之外吋，說明采煤工作面與上部火區(qū)不具備連通關(guān)系，上部火區(qū)的有毒有害氣體不具備涌入采煤工作面的通道條件；當(dāng)數(shù)值H3位于裂隙帶數(shù)值范圍H^H2之內(nèi)吋，說明采煤工作面與上部火區(qū)具備連通關(guān)系，上部火區(qū)的有毒有害氣體存在涌入采煤工作面的可能性；(2)在滿足(I)中所述的采煤工作面與上部火區(qū)具備連通關(guān)系的情況下，確定采煤工作面回風(fēng)隅角處氣體壓カ的安全范圍；回風(fēng)隅角作為采煤工作面壓能最低的區(qū)域，若要保證上部火區(qū)有害氣體無法涌入工作面，只需確保有害氣體無法涌入工作面回風(fēng)隅角，同時也需防止采煤工作面會有漏風(fēng)通過回風(fēng)隅角進(jìn)入上部采空區(qū)，加劇上部火區(qū)的發(fā)展；綜合以上情況，在采空區(qū)未發(fā)生大面積頂板垮落時,采煤工作面回風(fēng)隅角處氣體壓カ!的安全區(qū)間為(Ptl+P gh, PJ2 P gh)；其中pQ——上部采空區(qū)的氣體壓力，Pa ；P——礦井當(dāng)?shù)乜諝饷芏龋琸g/m3 ；g——重力加速度，N/kg ；h——近距離煤層間距，m ；(3)計算工作面回風(fēng)隅角至回風(fēng)風(fēng)窗的風(fēng)阻；對工作面通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行測定，并根據(jù)下式計算工作面回風(fēng)隅角至回風(fēng)風(fēng)窗段的巷道風(fēng)阻；P· — Pi+ う vI2 — pS vI + Plfi=I — PiK=ZΛ丨3=--^---(I)其中R12—回風(fēng)隅角至回風(fēng)風(fēng)窗段的巷道風(fēng)阻，kg/m7 ；p隅角——工作面回風(fēng)隅角處氣體壓力，Pa ；P2——回風(fēng)風(fēng)窗前的氣體靜壓，Pa ；V。V2分別為回風(fēng)隅角、回風(fēng)風(fēng)窗前的風(fēng)速，m/s;PpP2分別為回風(fēng)隅角、回風(fēng)風(fēng)窗前的風(fēng)流密度，kg/m3 ；Z1^ Z2分別為回風(fēng)隅角、回風(fēng)風(fēng)窗前的標(biāo)高，m ；Q——采煤工作面風(fēng)量，m3/s ；(4)計算采煤工作面正壓通風(fēng)系統(tǒng)中回風(fēng)風(fēng)窗的壓差安全調(diào)節(jié)區(qū)間；為保證采煤工作面回采的絕對安全，考慮40%的富裕系數(shù)，將回風(fēng)隅角與上部采空區(qū)的壓カ平衡面控制在區(qū)間ん|ゐ1，即回風(fēng)隅角處的氣體壓カ需滿足Pa+JPghく Pn+~pgh(2)結(jié)合式(I)與式(2)即可得出，在上部采空區(qū)未發(fā)生大面積頂板垮落時，采煤工作面正壓通風(fēng)系統(tǒng)中回風(fēng)風(fēng)窗前后壓差的安全調(diào)節(jié)區(qū)間為
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于正壓通風(fēng)系統(tǒng)的火區(qū)下近距離煤層開采通風(fēng)方法，該方法是基于正壓通風(fēng)系統(tǒng)建立的，首先在判斷采煤工作面與上部火區(qū)連通性的基礎(chǔ)上，明確上部火區(qū)有害氣體存在異常涌入工作面的危險性，然后確定工作面壓能最低區(qū)域即回風(fēng)隅角處的安全壓力范圍，進(jìn)而通過采煤工作面的通風(fēng)參數(shù)測定和能量守恒定律確定采煤工作面回風(fēng)隅角至回風(fēng)風(fēng)窗段的風(fēng)阻，最終計算得出采煤工作面正壓系統(tǒng)回風(fēng)風(fēng)窗的壓差安全調(diào)節(jié)區(qū)間，然后以回風(fēng)風(fēng)窗的壓差安全調(diào)節(jié)區(qū)間為依據(jù)，結(jié)合自動控制技術(shù)實現(xiàn)在采煤工作面回風(fēng)風(fēng)窗前后壓差發(fā)生變化和上部采空區(qū)大面積頂板垮落引發(fā)氣壓突變時的回風(fēng)風(fēng)窗實時自動調(diào)節(jié)控制和報警器報警，最終保障采煤工作面的安全開采。
文檔編號E21F17/18GK102777201SQ20121026037
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者周剛, 孫路路, 張孝強, 王剛, 王海洋, 程衛(wèi)民, 陳連軍 申請人:山東科技大學(xué)