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矿山生态修复

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煤油气共生矿井灾害防控技术及应用

 

 

       黄陇煤炭基地是我国14个大型煤炭基地之一,区内地质条件复杂,尤其是彬长、黄陵、焦坪矿区,瓦斯、油气、火、水等灾害俱全,多种致灾因素共存并互相影响,事故频发,严重威胁着矿工生命安全。区内发生一次死亡9人以上的重特大事故5起,死亡254人,并发生过一次死亡166人的特大瓦斯爆炸事矿,造成巨大社会影响。为了保护矿工生命,实现安全生产,王双明院士课题组在陕煤化集团的支持下,2005~2012年开展了煤油气共生矿井灾害防控技术研究,主要技术创新:

 

       揭示了煤油气共生矿井耦合灾害特征及致灾机理。(1)确定了矿井瓦斯是由煤层及顶底板中的瓦斯、围岩层油气组成的复合气体,瓦斯成分、燃爆特性发生重大变化。(2)油煤耦合导致煤的自燃倾向性变化。(3)水气耦合形成气液两相流,导致瓦斯涌出异常,增加了瓦斯涌出量。(4)水岩耦合降低了岩石的强度,导致洛河组含水层软化,增加了井筒掘进和巷道支护难度。

 

       研发了煤油气共生矿井瓦斯防治新技术,建成了煤油气共生矿井耦合灾害协同防控预警系统。(1)建立了煤油气共生矿井自然发火标志性气体体系,提出了 CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8等 7 种自然发火标志性气体。(2)提出了煤油气共生矿井耦合灾害协同防控多参数预警指标。(3)基于瓦斯浓度、风速、CO、温度等多种监测指标,开发了多源信息融合的煤矿灾害监测预警系统。

 

       创建了煤油气共生矿井耦合灾害协同防控技术体系。(1)建立了黄土沟壑区致灾地质因素综合探查技术体系,提出了“沿沟弯线+多方位塬面直线”的地震特殊观测系统。(2)集成创新了巨厚黄土覆盖区富水性探测技术,发明了矿井巷道顺层直流超前探测技术,破解了掘进工作面前方潜在突水构造预测难题。(3)提出了斜井掘进头和顶板水害定向钻超前疏排水技术,依据富水性探查成果,在井底分别施工斜井反向导水钻孔和顶板水疏放钻孔,疏干和减少涌水量,避免水灾发生。(4)提出了防止上隅角瓦斯超限的“U+双 I”型通风技术、掘进工作面“钻墙”边掘边抽技术,形成了煤油气共生矿井瓦斯综合治理技术。(5)提出了工作面上下隅角卡佛尼预制块轻质快速封堵技术,创新了转储式液态 CO2应急灭火技术及装备。(6)编制了煤油气共生矿井协同防控技术规范,建立了协同防控技术体系。

 

       项目取得一系列知识产权,推广应用获得显著经济社会效益,成果获得2014年度陕西省科学技术一等奖。同时获2014年度中国煤炭工业协会科学技术一等奖(图1)和国家安监总局第六届安全生产科技成果一等奖(图2),获奖人员有王双明(中国工程院院士)、闵龙、王苏建、范立民(现任中国矿业大学教授)、邓军(西安科技大学教授)、虎维岳(中国煤科西安研究院研究员)、邓增社,原德胜(彬长矿业集团公司),师同民(黄陵矿业公司),唐恩贤(黄陵矿业公司),程建远(中国煤科西安研究院研究员)、宋飞、陈通、司俊鸿(现任华北科技学院教授)、李涛(现任六盘水师范学院教授)、黄克军、徐文全(未注明单位者均为陕煤化集团及所属陕煤化技术研究院有限公司技术人员)。

 

      通过技术创新和推广应用,近年来彬长、黄陵、焦坪矿区煤矿安全形势得到了根本好转,有效保护了矿工生命安全,促进了和谐矿区建设。

 


图1

 

 

图2

 

来源:绿色能源世界