极近距离厚煤层临空开采高风险自然发火时空一体化防控技术研究
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完成单位:枣庄矿业(集团)有限责任公司柴里煤矿,山东科技大学
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-246
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
王忠桥,徐洪泽,孟文锋,王宜清,周刚,代杰,胡安奇,朱朝领,杨关艳,任帅,王进美,曹军,秦向峰,杨印雷,王彬,张后林,朱思东,韩建磊
项目概况
(1)研究背景
柴里煤矿开采3上、3下煤层,3上煤层平均4.75m,3下煤层平均4.10m,中间中矸平均厚度3.42m。60年开采形成大面积采空区,内部漏风复杂,受上煤层和临近采空区影响,自燃发火风险高,传统防灭火技术已经不能彻底治理采空区自燃灾害。
(2)技术难点
1)复杂因素叠加下近距离煤层采空区容易发生自燃,传统防灭火技术已经不能彻底治理采空区自燃灾害。上、下采空区相互连通,孔隙率分布及漏风规律难以掌握。
2)近距煤层重复开采扰动区域,温度场和裂隙场改变对气体渗流扩展范围的影响规律难以确定,造成采空区漏风规律、漏风通道、漏风通道发育、扩展变化规律难以掌握。
3)缺少实时状况做出比较全面、精确的判断预测火灾的危险性的监控技术。
4)市场上缺少高性能低成本的环保高效防灭火凝胶材料。
(3)先进性、创新性
1)研究近距离煤层群复杂开采煤自燃发火机理,构建重复采动覆岩结构力学模型,确定极近距煤层重复开采扰动区域,揭示温度场和裂隙场改变对气体渗流扩展范围的影响规律。
2)研究漏风通道的起始、发育、扩展的动态演化全过程与变化机理,提出极近距煤层群采动过程漏风通道的演化特征及漏风规律,实现采空区自燃危险区域精确判定。
3)形成激光在线气体监测系统、无线组网传感系统和采空区测温技术,实现火灾智能化预警技术。
4)在凝胶中引入“温敏结构”和“高温可膨胀”材料,制备一种防灭火智能凝胶,研制井下移动式注浆装置。
(4)成果可推广性
对具有煤层自燃倾向性、近距离煤层群开采和复杂地质结构特征的煤矿,尤其是煤层开采深度大、煤体破碎、采空区漏风严重矿井,具有广泛推广应用潜力和应用前景。
(5)成果经济社会效益、推动行业进步
有效防治柴里煤矿极近距离厚煤层临空开采高风险自然发火危害,提出了智能监测预警技术,制备新型温敏高吸水性防灭火凝胶,提高自燃厚煤层工作面防灾减灾能力,降低治理成本,经济效益和社会效益巨大,对煤炭行业具有重要的现实意义和应用价值。