高冒区遗煤自燃防治措施
高冒区遗煤自燃是煤矿自然发火的重要隐患之一,严重威胁着井下的安全生产。据统计国有重点煤矿中有自然发火危险的矿井约占56%。随着开采技术、装备的发展,综放开采得到广泛地应用,其巷道布置往往沿煤层底板布置,受地质变化和地质构造的影响,巷道顶煤形成高冒区。高冒区内呈破碎状态的煤体,在适宜的漏风风速和蓄热环境条件下,易导致自然发火。

普氏冒落拱理论是指巷道开掘后,在上方会形成一个类似抛物线形状的自然平衡拱,平衡拱的上方围岩处于平衡状态,下方是潜在的破碎区。巷道顶煤受压破碎、离层,导致冒落,支护后顶棚网上堆积了一定厚度的松散浮煤。特别是地质构造区附近,是巷道冒落形成松散煤体的主要区域。
高冒区根据其孔裂隙分布状态、松散程度以及冒落程度,可分为3个区域:破碎区、离层区和断裂下沉区。高冒区遗煤与岩石之间是多孔介质,其空隙固体骨架是遗煤和冒落的岩石。由于在高冒破碎区内,压力完全释放,小粒径所占比重大,风流易通过该区域裂隙渗透进入松散煤体中,并在冒落煤体表面发生氧化蓄热自燃。
高冒区遗煤自燃是一个传热与传质复合作用的过程,主要发生在破碎区和离层区交界处。目前预防高冒区遗煤自燃的技术措施有注水、灌浆、注凝胶、注氮气、三相泡沫等。注水和灌浆易沿破碎裂隙流失,注氮气易随风逸散,都不能有效地滞留在高温煤自燃区域;而注凝胶易发生管路堵塞, 且污染井下作业环境。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料(JTF-Ⅱ)由 A 料、B 料两种组分按 1:1 的体积比混合,经化学发泡后生成固化泡沫体,膨胀系数 10 倍以上,生成过程不产生热量,从根本上解决了传统聚氨酯类充填材料反应过程产热量较大的缺点。该产品发泡后呈泡沫状,初始粘度低,被注入破碎煤岩体空峒或采空区后,具有良好的扩散及渗透性能,最终生成的固化泡沫体能够与煤岩体形成密实的固结体, 固化泡沫体中含有一定量水分,具有良好的封堵性能和吸热降温性能。