采空區(qū)壓注二氧化碳的危害及防火技術(shù)研究

采空區(qū)壓注二氧化碳的危害及防火技術(shù)研究

0向火區(qū)壓注料采空區(qū)文物煤自殺防治一直是煤炭安全生產(chǎn)過程中的一個(gè)難題。如果采空區(qū)有自燃和火災(zāi)，則注入火區(qū)的租戶是一種常見的滅火方法。由于二氧化碳對(duì)煤炭氧化自燃有較好的抑制和惰化作用,并且具有安全性高、惰化快、成本低等特點(diǎn),近年來廣泛應(yīng)用于采空區(qū)遺煤自燃的治理在注CO1大量二氧化碳注入,采空區(qū)氣體靜壓下降采空區(qū)注二氧化碳防滅火技術(shù)的應(yīng)用主要基于二氧化碳的惰化和降溫兩大特性。一方面,二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量高于空氣分子,當(dāng)大量二氧化碳注入到采空區(qū)后,在自重的作用下,二氧化碳對(duì)煤體形成覆蓋,對(duì)采空區(qū)內(nèi)氧氣等氣體形成擠出效應(yīng);并且大量注入的二氧化碳增加了采空區(qū)氣體靜壓,從而降低了采空區(qū)的漏風(fēng)量,使采空區(qū)氧氣濃度有所下降,實(shí)現(xiàn)了對(duì)采空區(qū)煤體的惰化。另一方面,液態(tài)二氧化碳在氣化過程中會(huì)從環(huán)境中吸收大量的熱量,降低了采空區(qū)周圍環(huán)境的溫度,抑制了煤的氧化反應(yīng)速度2污染樣品制備2.1部位煤塵姚橋煤礦7271綜采放頂煤工作面位于礦區(qū)西九采區(qū),煤層自燃傾向等級(jí)為II類,煤層為自燃煤層,煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。7271工作面走向長(zhǎng)度358m,傾向長(zhǎng)度260m,煤層傾角平均6°,煤層平均厚度為4.9m,割煤高度為2.5m?；夭善陂g采區(qū)U型通風(fēng)方式,材料道進(jìn)風(fēng),溜子道回風(fēng),平均配風(fēng)量約1293m在二氧化碳防滅火過程中,壓注工藝主要分為井下移動(dòng)式壓注和地面液態(tài)壓注2.2采空區(qū)注二氧化碳測(cè)試目前對(duì)采空區(qū)氣體成分及含量的監(jiān)測(cè)主要是使用束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行氣樣采集,利用氣相色譜儀進(jìn)行分析,該系統(tǒng)可以測(cè)量采空區(qū)注入二氧化碳后各測(cè)點(diǎn)處氣體成分濃度的變化情況。將礦用束管一端與采樣點(diǎn)連接,另一端與抽氣泵連接,通過電機(jī)帶動(dòng)抽氣泵將預(yù)設(shè)抽采點(diǎn)的氣體抽出,抽出的氣樣使用礦用采樣球膽收集。2.3采樣點(diǎn)樣點(diǎn)設(shè)置通過在姚橋礦7271工作面回風(fēng)順槽和進(jìn)風(fēng)順槽預(yù)埋束管進(jìn)行采空區(qū)氣體監(jiān)測(cè)。采空區(qū)內(nèi)的束管采樣點(diǎn)布置位置見圖2,在切眼位置共布置2個(gè)采樣點(diǎn),其中,靠近材料道側(cè)切眼內(nèi)50m處設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn),由3芯束管取樣,編號(hào)為:1除了在開切眼位置布置測(cè)點(diǎn)外,當(dāng)開采到30m處隨著采煤工作面的推進(jìn),在工作面回風(fēng)隅角位置及回風(fēng)隅角靠近采空區(qū)內(nèi)都設(shè)置了臨時(shí)取樣點(diǎn),收集并記錄回風(fēng)隅角處的二氧化碳濃度變化。二氧化碳?jí)鹤Ⅻc(diǎn)選擇在材料道(進(jìn)風(fēng))一側(cè)切眼上口位置,當(dāng)工作面推進(jìn)到30m的位置進(jìn)行CO3加壓注射效果分析3.1氧化碳?jí)鹤⑿Ч治?月30日當(dāng)工作面推進(jìn)至距開切眼30m處,連續(xù)壓注二氧化碳17噸,壓注后對(duì)各采樣點(diǎn)所測(cè)二氧化碳濃度數(shù)據(jù)收集并整理如下:分析1(1)由于本次CO(2)根據(jù)2(3)工作面回風(fēng)隅角處監(jiān)測(cè)得到的CO(4)壓注CO3.2加壓注后，立即蒸發(fā)三種選定分布區(qū)域采空區(qū)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氧氣濃度隨著采樣點(diǎn)進(jìn)入采空區(qū)距離的增大而逐漸下降,由于壓注CO依據(jù)采空區(qū)自燃“三帶”劃分標(biāo)準(zhǔn)4壓注二氧化碳流量法(1)對(duì)7271工作面壓注二氧化碳后,二氧化碳濃度在1(2)注二氧化碳前氧化帶范圍為45~88m,注氣之后氧化帶范圍縮小至34~57m,對(duì)比發(fā)現(xiàn)注二氧化碳后氧化帶寬度減小了20m,縮短了遺煤從氧化帶進(jìn)入窒息帶的距離及時(shí)間,有利于抑制煤炭自燃,說明向采空區(qū)壓注二氧化對(duì)預(yù)防遺煤自燃是有效的。(3)采空區(qū)注入二氧化碳后,會(huì)改變采空區(qū)原有流場(chǎng)分布,減少采空區(qū)深部漏風(fēng)、降低氧氣濃度;壓注二氧化碳流量的變化必