一种采空区氮气阻化细水雾防灭火技术方法与流程

本发明属于煤炭行业固废充填绿色开采，具体涉及一种煤基固废协同重金属固化的条带相间无煤柱连续充填开采方法。

背景技术：

1、据资料统计，在我国众多矿井中约有56％存在自然发火危险，其中90％以上是由煤炭自燃而引发的火灾事故。火灾事故的发生给煤矿经济利润以及人员安全带来巨大的损失和威胁，严重影响煤矿企业的安全生产，因此防治煤炭自燃引发的矿井火灾是煤矿日常工作的重中之重。

2、煤层开采后，采空区裂隙带波及甚至进入上覆含水层时，地下水流入采空区，会造成大量积水。同时，采空区注浆技术的应用及生活用水的影响，也会导致矿井部分采空区形成较大范围的积水区域，为了保证煤层开采时不会出现突水事故，本煤层开采前要对有积水的邻近层采空区进行探放水工作。研究表明水浸风干煤体理化性质发生变化，且探放水过程中采空区内发生水气置换现象，带来了更大的漏风量，所以放水后，采空区遗煤具有更大的自燃危险性，所以有必要在探放水后采取进一步的防灭火措施防止采空区内遗煤自燃事故的发生。目前国内外常用的采空区防灭火措施主要有均压通风防灭火技术、凝胶防灭火技术、三相泡沫防灭火技术、注浆防灭火、阻化剂防灭火技术与惰性气体防灭火等。但对于水浸采空区疏放水后遗煤自燃问题的应用受限，防灭火效果也不甚理想。

技术实现思路

1、为了克服已有技术的不足之处，本发明提供一种结合氮气、阻化剂、细水雾三者的优点防治采空区长期水浸煤自燃的方法。

2、为实现上述目的，本发明提供一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，包括以下步骤：

3、确定钻孔位置：

4、(1)根据矿井的资料、探放水技术采空区的大小及积水区域的面积，确定钻孔位置；(2)在相邻巷道内向采空区积水区域打钻孔，在长度和高度上间隔15米打一个钻孔，确保喷雾覆盖半径十米的圆；(3)每个钻孔的长度在15米左右。

5、安装钻孔设施：

6、(1)钻孔钻入4米左右时，进行扫孔，将套管推入钻孔，直至底部；(2)向套管与钻孔之间注入浓度不低于0.7:1的浆液，直至套管内部涌出大量浆液后停止注浆；(3)待凝固24小时后，钻机扫孔扫进1米，进行耐压试验，耐压试验合格且套管无松动后再继续进行钻孔；(4)钻孔口处的套管安装法兰盘。

7、阻化溶液配制：

8、配置1000l浓度为15％的氯化钙溶液。

9、细水雾系统组装：

10、(1)在井上将细水雾喷嘴固定在带法兰盘的圆管上；(2)连接8mm气体管路和液体管路连接到细水雾喷嘴；(3)检查气密性，然后将带喷嘴的圆管连接到钻孔的套管上。

11、成雾系统的运行：

12、(1)调整细水雾系统的参数，主要是调节氮气和溶液的流量及压力，调节氮气的压力为0.5mpa，流量为120l/min，调节注浆泵使溶液压力为0.3mpa，溶液流量为150l/h；(2)打开注氮管路，先通入气体，然后开启注浆泵，持续成雾6小时。

13、钻孔的封孔：

14、(1)喷雾结束后，先关闭注浆泵，然后再关闭注氮管路，将细水雾喷嘴连同圆管一起拆卸下来；(2)将温度传感器和取气束管放入铁管内一起送入钻孔中；(3)利用带法兰盘的圆管进行封闭钻孔，在圆管上预留出两个小孔，可以进行测温和取气。

15、阻化效果的检验：

16、利用放入钻孔内的温度传感器和取气束管，定期测量采空区内温度变化和气体浓度变化，气体主要监测o2、co2、co、n2等。

17、特别地，先配制20％的溶液720l，待后期准备使用时，再加入280l水搅拌后进行抽取。

18、特别地，在配制过程中，应充分搅拌防止有较大颗粒固体物质存在。

19、特别地，圆管由两段组成，第一段起到固定细水雾的作用，当雾滴液化为水后，流到圆管上，利用第二段圆管的排水口可将液化水排出。

20、特别地，气体管路由注氮管、压力表、气体流量计、8mmpu防爆管以及对应连接件组成。

21、特别地，液体管路由液体流量计、液体压力表、注浆泵、水箱、8mmpu防爆管以及对应连接件组成。

22、本发明具有以下有益之处：

23、通过钻孔将氮气阻化细水雾注入到采空区，利用氮气的流动性使阻化细水雾更均匀的分布到采空区内部，同时氮气注入后，减小了采空区内外的压差，可以减少漏风量，降低了氧气的含量，同时由于阻化细水雾可以覆盖到煤的表面起到隔绝氧气的作用，从多个方面抑制了长期水浸采空区疏放水后遗煤自然发火的可能。由于氮气阻化细水雾的成本较低，可以一定程度降低矿井灭火的成本。

技术特征：

1.一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于：所述步骤“阻化溶液配制”中，先配制20％的溶液720l，待后期准备使用时，再加入280l水搅拌后进行抽取。

3.根据权利要求2所述的一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于：所述步骤“阻化溶液配制”中，在配制过程中，应充分搅拌防止有较大颗粒固体物质存在。

4.根据权利要求1所述的一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于：所述步骤“细水雾系统组装”中，所述圆管由两段组成，第一段起到固定细水雾的作用，当雾滴液化为水后，流到圆管上，利用第二段圆管的排水口可将液化水排出。

5.根据权利要求1所述的一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于：所述步骤“细水雾系统组装”中，所述气体管路由注氮管、压力表、气体流量计、8mmpu防爆管以及对应连接件组成。

6.根据权利要求1所述的一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于：所述步骤“细水雾系统组装”中，所述液体管路由液体流量计、液体压力表、注浆泵、水箱、8mmpu防爆管以及对应连接件组成。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于：还包括步骤：

8.根据权利要求7所述的一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，其特征在于：所述气体主要包括o2、co2、co和/或n2。

技术总结
本发明涉及一种采空区氮气阻化细水雾防灭火方法，通过确定钻孔位置、安装钻孔设施、阻化溶液配制、细水雾系统组装、成雾系统的运行、钻孔的封孔，将氮气阻化细水雾注入到采空区，利用氮气的流动性使阻化细水雾更均匀的分布到采空区内部，同时氮气注入后，减小了采空区内外的压差，可以减少漏风量，降低了氧气的含量，同时由于阻化细水雾可以覆盖到煤的表面起到隔绝氧气的作用，从多个方面抑制了长期水浸采空区疏放水后遗煤自然发火的可能。

技术研发人员：刘振,王新琨,宋华志,王振武,夏阳阳,杨永良,王华振,颜旗
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13