准格尔煤田永红火区综合防治技术的应用研究

【摘要】：煤田火灾是当今世界重大自然灾害之一,它每年造成的直接经济损失达到数百亿美元。煤田火灾形成的煤田火区时刻向大气排放大量的的CO2、SO2等气体,对生态环境也造成很大的影响。随着社会的进步和发展,人们开始研究煤田火灾和治理煤田火区。大部分煤田火灾是由矿井内因火灾引起的,伴随着矿井采空区顶板塌陷或者是封闭不严的井口漏风,易自燃的浮煤就会发生低温氧化,在聚热条件良好的环境下发生自燃,浮煤燃烧造成了更大的塌陷使得漏风越来越严重,燃烧就会越来越剧烈,最终形成了煤田火区。 本文以准格尔煤田永红火区为模板,结合煤田火灾形成理论,针对永红火区的燃烧特点,提出了永红火区综合灭火防治技术,通过火区监测和火区治理后的测氡法反演验证了所提出防治技术的科学性和正确性。 本文主要的研究内容如下： (1)原永红小窑开采环境的研究。研究了原永红小窑煤层开采条件和其顶板的地质特征,对其顶板塌陷和由于塌陷形成的地表裂隙进行勘察研究,建立了火区空间模型。 (2)原永红小窑采空区垮落三带各自的透气规律研究,推导了透气率的计算公式,应用烟囱效应原理分析了外界大气和采空区内气体通过塌陷裂隙的流通,初步确定了浮煤自燃初期采空区内浮煤连续供氧的原因。 (3)永红小窑采空区浮煤自燃后,释放出的热量引起采空区内外的温差变化,产生了火风压,这时火区的通风供氧动力完全由火风压提供。我们基于这些分析和研究建立了火区漏风系统。 (4)在永红火区治理施工过程中,我们对于确定永红火区漏风通道的确定提出了新的工程方法：火区直接注水法和红外成像拍摄法。 (5)我们从宏观上对永红火区进行燃烧热动力学的分析,结合永红火区的实际施工现状,我们提出了对永红火区表面热源岩层挖除来降低火区内部集聚的热量,从而达到降低火风压抑制火区燃烧的目的,同时也方便施工机械的施工。 (6)针对永红火区的理论分析研究我们提出了综合灭火治理技术,通过火区监测和测氡法反演验证了我们基于火区分析理论提出的永红综合灭火治理技术在永红火区治理中取得的良好的效果。