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煤礦井下采空區漏風原因分析

2020-05-22 09:29
煤礦井下火災包括外因火災和內因火災,其中以采空區煤自燃災害為主的內因火災最為常見,經過研究分析,采空區漏風等煤礦井下通風不良與這些煤自燃災害的發生有著相輔相成且密不可分的關系。
礦井漏風的形式多種多樣,極其復雜。井下工作面兩端的壓差及進風巷的風流動壓是造成采空區漏風最主要的原因,漏風量的大小也取決于兩端壓差的大小及風流動壓的強度、風流速度等。此外,由于煤層地質的斷層、褶皺等因素的存在及其他的鄰近煤層受到采煤、掘進工作的影響形成與其聯通的裂隙也會形成采空區漏風的通道,各個通道兩側壓力差的存在是形成采空區漏風能量大小的主要原因。
(1)礦井井口的漏風
礦井井口的漏風主要是指由風機形成的風流未經過工作面而直接排出井外的風流短路現象,這是由于通風機負壓通風導致風流從材料道流入到回風井,從而導致井下有效風量的不足。
(2)相鄰礦井之間的漏風
相鄰礦井之間的漏風主要是因為礦井開采沒有按照規定執行以及其他煤層地質問題導致相鄰礦井之間形成漏風通道,該漏風情況會對井下的通風系統造成嚴重的影響,很可能會導致采空區遺煤自燃現象的發生。
(3)地表裂隙發育引起的漏風
地表裂隙發育引起的漏風是最為常見的外部漏風。這是因為礦井煤層埋藏較淺,采煤強度較大,上覆巖層發生變形破壞導致地表裂隙嚴重,地表中的空氣就由裂隙進入到礦井之中,給采空區遺煤提供氧氣,從而嚴重威脅采空區煤自燃的防治。
(4)通風構筑物失效引起的漏風
礦井通風構筑物的作用主要是控制井下的風流按照礦井通風要求進行定向定量的流動。一類通風構筑物的作用是用來隔斷風流的流動,比如擋風墻、風門等構筑物;另一類通風構筑物的作用是用來引導風流的流動,比如,風橋、風筒、調節風窗等構筑物。通風構筑物失效引起的漏風主要是指隔斷風流的構筑物失效造成通風系統不可靠,形成漏風通道,從而導致漏風。
(5)巷道煤柱裂隙發育引起的漏風
如圖所示,巷道煤柱裂隙發育引起的漏風主要為裂隙向鄰近采空區之間的內部漏風。在井下生產工作時,巷道與鄰近采空區之間會有壓差產生,形成漏風通道,進而出現漏風現象,對鄰近采空區的浮煤進行氧化,從而形成自燃危險。
(6)采空區煤柱裂隙發育引起的漏風
在巷道煤柱還未到達本采空時,由于煤柱裂隙數量少,日常維護工作到位,因此向鄰近采空區漏風較小。當煤柱到達本采空區,因為受到兩個采空區上覆巖層的應力影響作用,煤柱寬度不同,煤柱頂端受到的壓力就分別為鐘形及馬鞍形狀態。壓力容易將煤柱壓裂,使得兩個相鄰采空區聯通,持續對相鄰采空區的浮煤進行氧化,從而更加危險。
(7)底巷與采空區之間的裂隙發育引起的漏風
在較高應力作用下,底巷的上覆巖層易出現裂隙,使之與上部的采空區聯通成為漏風流通的通道,從而造成遺煤自燃的危害。
(8)巷道高冒裂隙發育引起的漏風
巷道高冒區可以分為裂隙區、離層區和破碎區。在破碎區之中,其頂煤被壓碎充分,內部溫度不斷的增高,巷道與高冒區之間出現溫差,為煤自燃提供不斷的氧氣,由于氧化升溫的時間比煤的自然發火期要長,因此很容易發生煤自燃。
徐州吉安研發的塑性封堵材料,適用于井下破碎煤巖體、密閉墻漏風裂隙的封堵。塑性封堵材料由A料、B料和骨料三種成分組成,其中A料為高分子聚合物,B料為引發劑,骨料為增效劑。骨料在A、B料中按相同的比例添加,A料和B料混合后,A料中的高分子聚合物質在B料的作用下,分子內產生靜電排斥和水合作用,大分子結構由卷曲狀態逐漸伸展,周圍大量水分子被吸附,自由水減少,粘度升高,最終形成空間網狀結構。骨料摻入后,被空間網狀結構中的聚合物緊緊吸附并包裹,最終形成更緊密的空間網狀結構。空間網狀結構達到一定的大小后,分子內的斥力和引力達到一定的平衡,空間網狀結構不再進一步增大,此時材料形成的粘度既能保證對裂隙的有效封堵又能保證塑性流動,有效擴散,且材料不易分解變化,能保持持久的封堵效果。
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