急倾斜放顶煤开采岩层裂隙漏风致灾及防灭火技术研究

乌鲁木齐矿区赋存着30多层厚度不同、间距不同的急斜煤层,这种赋存条件在世界上也是罕见的。矿区所属各矿井田范围内煤层在开采过程中一直受煤层自然发火和上部老火区复燃的影响,严重威胁着矿井的安全生产。二十世纪八十年代中期以前(1951年～1987年),所有矿井采煤方法都十分落后,机械化程度极低,安全程度差,采出率很低,自然发火严重。二十世纪八十年代中期(1987年)开始进行采煤方法改革,引进和发展现代放顶煤技术,工作面发火情况有所好转,但煤层自然发火依然极大的制约着放顶煤技术的应用。自2004年开始,矿区开始发展高效工作面开采技术,煤层发火次数大幅下降,但急倾斜条件的煤层自然发火仍然是制约高效工作面发展的主要原因。 本文正是基于乌鲁木齐矿区煤层发火实际情况,在总结前人研究成果的基础上,调查分析现场资料、总结现场防灭火经验,并通过相似模拟和工程统计分析相结合的方法,针对乌鲁木齐矿区煤层漏风致灾成因及防治措施进行了深入研究。研究表明:乌鲁木齐矿区急倾斜综放工作面发火均集中在顶板侧煤层中,裂隙演化生成漏风供氧通道是顶板侧煤层发火的主要原因,并严重影响工作面的安全生产。工作面每次发火均不是本水平煤层自燃所致,而是在放煤过程中上部采空区高温煤或者明火,随放顶煤进入工作面,之后迅速发展使工作面发火,发火前没有明显征兆,一般情况下发火突然,火势发展较迅猛。堵塞漏风供氧通道是防止开采区煤层自燃发火及保证高产高效的有效手段之一。 针对乌鲁木齐矿区急倾斜煤层放顶煤开采煤层发火的特点,本文提出了适合于自身特点的防灭火思路和以回填堵漏为主,均压、注氮为辅的综合防灭火措施。在现场对各防灭火技术进行了创新发展,改传统的均压观测为工作面两巷观测控制,改传统的埋管注氮为超前钻孔注氮,并根据急斜煤层塌陷特点进行及时回填等。通过利用防灭火技术的优化组合,最终形成了乌鲁木齐矿区行之有效的综合防灭火技术措施。该措施对乌鲁木齐矿区现代化矿井的发展和安全生产具有重要的指导意义。