1、編號(hào)： 歸屬： 2011 年 科 學(xué) 技 術(shù) 項(xiàng) 目計(jì) 劃 任 務(wù) 書(shū)項(xiàng)目名稱(chēng)：錢(qián)營(yíng)礦3213工作面煤層自然發(fā)火規(guī)律及采空區(qū)“三帶”寬度觀測(cè)研究負(fù)責(zé)單位： 錢(qián)營(yíng)孜煤礦 （蓋章）起止年限： 2011.32011.12 年 月 日一、 立項(xiàng)依據(jù)、目的與意義、項(xiàng)目水平與前景（一）立項(xiàng)依據(jù)煤炭自燃是礦井重要災(zāi)害之一。當(dāng)采空區(qū)浮煤具備良好的漏風(fēng)供氧和蓄熱條件時(shí)，會(huì)造成采空區(qū)浮煤自燃，危及工作面的正常回采，燒損設(shè)備、凍結(jié)大量的煤炭資源，甚至?xí)?dǎo)致井下火災(zāi)和瓦斯爆炸等事故的發(fā)生，造成大量人員與財(cái)產(chǎn)的損失，給礦井安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。據(jù)2003年統(tǒng)計(jì)，自1949年以來(lái)我國(guó)煤礦中發(fā)生1次死亡百人以上的特大事故共22

2、起，其中由煤炭自燃事故或由煤炭自燃而引起瓦斯爆炸事故占16起。我國(guó)重點(diǎn)煤礦中具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井約占56.%，煤炭自然發(fā)火是導(dǎo)致礦井火災(zāi)的主要因素，基于以上因素，加強(qiáng)對(duì)煤的低溫氧化規(guī)律的研究特別是采空區(qū)遺煤的氧化規(guī)律的研究是十分必要的。錢(qián)營(yíng)孜煤礦是安徽恒源煤電股份有限公司下屬礦井，該礦井32煤層鑒定結(jié)果為自燃煤層易自燃煤層。煤炭自燃問(wèn)題也是制約煤礦安全生產(chǎn)一個(gè)重要技術(shù)問(wèn)題。因此，進(jìn)行“3213工作面煤層自然發(fā)火規(guī)律及采空區(qū)三帶寬度觀測(cè)研究”的課題研究是十分必要的。通過(guò)該項(xiàng)目的研究,既具有理論意義,又具有十分重要實(shí)用價(jià)值。安徽理工大學(xué)礦井火災(zāi)防治技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年的研究取得一定的研究成果，實(shí)

3、現(xiàn)可控的絕熱爐中進(jìn)行了氧化實(shí)驗(yàn)成功，并提出了實(shí)驗(yàn)最短發(fā)火期概念和煤的氧化動(dòng)力學(xué)過(guò)程的機(jī)理函數(shù)與煤自燃傾向初步分類(lèi)方法，該項(xiàng)研究對(duì)煤的自燃過(guò)程有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。該項(xiàng)研究技術(shù)2009年獲得安徽省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)與國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利三項(xiàng)，現(xiàn)已在、大屯、徐州、棗莊、淮南、山西等礦業(yè)集團(tuán)有關(guān)煤礦進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)，積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。（二）項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的目的、意義在開(kāi)采不同發(fā)火期的煤層時(shí)所采取防火措施是不同的，若煤層在開(kāi)采前能夠較準(zhǔn)確確定煤層自然自然發(fā)火期，則可為制定科學(xué)的防火措施提供理論依據(jù)，這樣可減少不必要的人力、物力的浪費(fèi)，同時(shí)也可提高礦井安全回采，因此，進(jìn)行煤氧化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究具有十分重要意義。（三）本項(xiàng)目達(dá)到

4、的技術(shù)水平及市場(chǎng)前景該項(xiàng)目是采用wh2004型煤炭自燃特性測(cè)定儀實(shí)測(cè)煤炭實(shí)驗(yàn)最短發(fā)火期的值，利用氧化動(dòng)力學(xué)理論建立錢(qián)營(yíng)煤礦3213工作面煤炭自然發(fā)火期的數(shù)學(xué)模型，準(zhǔn)確測(cè)算在現(xiàn)有開(kāi)采條件下的實(shí)際發(fā)火期值；利用紅外探測(cè)技術(shù)測(cè)定巷壁周?chē)后w及采空區(qū)周?chē)h(huán)境溫度，并根據(jù)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行煤巷壁煤體氧化情況區(qū)域劃分；借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)外圍系統(tǒng)漏風(fēng)流場(chǎng)進(jìn)行解算與模擬工作，掌握工作面外圍系統(tǒng)漏風(fēng)分布規(guī)律，分析空區(qū)漏風(fēng)對(duì)采空區(qū)遺煤自燃的影響，這些研究工作都處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為安徽恒源煤電股份有限公司其它礦井相似條件工作面提供技術(shù)參考，具有較高推廣價(jià)值。二、開(kāi)發(fā)內(nèi)容和目標(biāo) (一)項(xiàng)目主要內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù) 項(xiàng)目主

5、要研究?jī)?nèi)容：1、采集3213工作面煤樣，采用dsc-ta技術(shù)測(cè)定煤的吸氧量、放熱的初溫度與放熱量等參數(shù)，確定煤的氧化放熱性能；采用wh2004型煤炭自燃特性測(cè)定儀實(shí)測(cè)煤炭實(shí)驗(yàn)最短發(fā)火期的值，建立錢(qián)營(yíng)煤礦32煤層自然發(fā)火期的數(shù)學(xué)模型；2、取煤樣進(jìn)行氧化實(shí)驗(yàn)，確定煤氧化的指標(biāo)氣體與臨界濃度，建立錢(qián)營(yíng)孜煤礦32煤層自然發(fā)火的早期預(yù)報(bào)的指標(biāo)體系；3、利用紅外探測(cè)成像技術(shù)測(cè)定巷壁煤體及采空區(qū)周?chē)h(huán)境溫度，并根據(jù)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行煤巷壁煤體氧化情況區(qū)域劃分；4、選定在3213工作面的采空區(qū)預(yù)埋多組測(cè)溫探頭和束管系統(tǒng)，實(shí)測(cè)采空區(qū)遺煤的氧化溫度、氧氣濃度與采空區(qū)的氣體成份，了解遺煤氧化情況，確定采空區(qū)遺煤氧化的“三

6、帶”寬度；5、根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果，建立采空區(qū)遺煤氧化的三維動(dòng)態(tài)的氧化模型，計(jì)算3213工作面采空區(qū)遺煤在現(xiàn)有開(kāi)采條件下的實(shí)際發(fā)火期值，分析工作面推進(jìn)速度與采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的關(guān)系，確定合理的工作面推進(jìn)速度。6、根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果，建立3213工作面采空區(qū)遺煤氧化的三維動(dòng)態(tài)的氧化模型，確定合理的工作面推進(jìn)速度，用sf6示蹤技術(shù)定量實(shí)測(cè)采空區(qū)漏風(fēng)量，分析空區(qū)漏風(fēng)對(duì)采空區(qū)遺煤自燃的影響；分析采空區(qū)注漿及其它防火措施對(duì)采空區(qū) “三帶”寬度的影響；7、通過(guò)束管實(shí)測(cè)采空區(qū)的氣體成份，設(shè)計(jì)出符合錢(qián)營(yíng)孜煤礦32煤層的綜合防滅火技術(shù)措施。項(xiàng)目目標(biāo)： 為研究錢(qián)營(yíng)煤礦32煤層氧化規(guī)律、煤層開(kāi)采實(shí)現(xiàn)發(fā)火期，工作面最低安全推進(jìn)

7、速度、采空區(qū)三帶寬度等值，為3213工作面安全回采提供技術(shù)指導(dǎo)。關(guān)鍵技術(shù)：利用煤氧化動(dòng)力學(xué)理論測(cè)定32煤在現(xiàn)有開(kāi)采條件下的實(shí)際發(fā)火期值計(jì)算法；提出科學(xué)合理的啟封方案與經(jīng)濟(jì)合理的防火措施。 (二)技術(shù)創(chuàng)新之處1、利用煤氧化動(dòng)力學(xué)理論建立煤層開(kāi)采條實(shí)際發(fā)火期值數(shù)學(xué)模型；2、利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確求出煤層開(kāi)采條件下實(shí)際發(fā)火期的值。(三)主要技術(shù)指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、煤層自然發(fā)火期計(jì)算值與實(shí)際值之間的誤差小于3%；2、煤層吸氧量測(cè)定值與實(shí)際值誤差小于1%； 3、采空區(qū)三帶寬度測(cè)定與實(shí)際值的誤差小于5%；4、選出的煤防滅火措施科學(xué)合理。三、開(kāi)發(fā)試驗(yàn)方法及技術(shù)路線（工藝路線） 采用理論分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)定、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)值

8、模擬相結(jié)合的研究方法具體的研究技術(shù)路線如圖1所示。dta測(cè)定實(shí)驗(yàn)煤樣導(dǎo)熱實(shí)驗(yàn)升溫氧化實(shí)驗(yàn)dsc-ta測(cè)定實(shí)驗(yàn)采空區(qū)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)測(cè)算遺煤的自然發(fā)火期測(cè)定遺煤的熱導(dǎo)率確定自燃預(yù)報(bào)指標(biāo)測(cè)定遺煤氧化放熱性能測(cè)定采空區(qū)氧濃度溫度建立遺煤氧化的數(shù)學(xué)模型建立遺煤自燃的預(yù)報(bào)體系檢驗(yàn)優(yōu)化模型，模擬并可視化結(jié)果制定科學(xué)合理的防滅火措施并實(shí)施圖1 課題擬采取的技術(shù)路線圖四、現(xiàn)有開(kāi)發(fā)條件和工作基礎(chǔ)(一)承擔(dān)單位開(kāi)展本項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)（人才、設(shè)施條件）1、安徽理工大學(xué)煤炭自燃燃方面研究處在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平安徽理工大學(xué)煤礦火災(zāi)研究團(tuán)隊(duì)在煤炭自燃基礎(chǔ)研究、采空區(qū)防滅火技術(shù)等方面獲得多項(xiàng)國(guó)家自然基金與省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。該課題組已完成國(guó)家創(chuàng)新技術(shù)項(xiàng)

9、目“復(fù)雜地質(zhì)開(kāi)采條件下煤炭自燃發(fā)火規(guī)律及對(duì)策研究”、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)項(xiàng)目子課題“不同熱流條件下煤熱解動(dòng)力學(xué)模型與著火燃燒特性” 、“煤炭自燃發(fā)火早期預(yù)報(bào)的指標(biāo)氣體的確定”、“沿空留巷煤炭自燃發(fā)火規(guī)律與對(duì)策的研究”等項(xiàng)目的研究，該研究課題組是一支研究水平較高研究隊(duì)伍，該研究隊(duì)伍在理論與實(shí)驗(yàn)研究水平在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。2、在煤炭自燃傾向鑒定方面獲得國(guó)家專(zhuān)利目前國(guó)家煤炭自燃傾向性新的鑒定方法就是由何啟林教授的博士論文的研究成果。該研究成果已國(guó)獲得國(guó)家專(zhuān)利，被列為國(guó)家煤炭自燃傾向性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，其它研究單位所不具有的。五、計(jì)劃進(jìn)度（包括總的研究期限、年度計(jì)劃進(jìn)度）2011.032011.05 實(shí)驗(yàn)室煤樣參數(shù)測(cè)

10、定。2011.062011.07 采空區(qū)三帶觀察；2011.082011.09 漏風(fēng)分布的模擬；2011.10 撰寫(xiě)研究報(bào)告，項(xiàng)目鑒定。六、經(jīng)費(fèi)預(yù)算項(xiàng)目預(yù)計(jì)總經(jīng)費(fèi) 叁拾壹萬(wàn)元整（310000元）。設(shè)備及材料費(fèi)： 6.0萬(wàn)元調(diào)研差旅費(fèi)： 1.5萬(wàn)元技術(shù)服務(wù)費(fèi)： 6萬(wàn)元樣品分析測(cè)試費(fèi)： 8.0萬(wàn)元技術(shù)服務(wù)費(fèi)： 8.5萬(wàn)元報(bào)告編制及印刷費(fèi)： 1.0萬(wàn)元七、技術(shù)研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)名稱(chēng)及情況安徽理工大學(xué)安全技術(shù)及工程學(xué)科是省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，擁有安全技術(shù)及工程學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)。采礦安全實(shí)驗(yàn)室是國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。八、主要研究人員情況姓名單位性別年齡專(zhuān)業(yè)職務(wù)(職稱(chēng))本項(xiàng)目中承擔(dān)工作項(xiàng)目負(fù)責(zé)人殷召元錢(qián)營(yíng)孜煤礦男46采礦總工程師項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)何啟林安徽理工大學(xué)男46安全教授項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目參加人員廖志強(qiáng)錢(qián)營(yíng)孜煤礦男42安全通風(fēng)副總程師現(xiàn)場(chǎng)方案總負(fù)責(zé)申林錢(qián)營(yíng)孜煤礦男46經(jīng)管通防部長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)方案實(shí)施指揮陳東春錢(qián)營(yíng)孜煤礦男28安全通防副部長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)方案實(shí)施指揮王傳義錢(qián)營(yíng)孜煤礦男28安全技術(shù)員井下測(cè)定工作戴成杰錢(qián)營(yíng)孜煤礦男31采礦助工井下測(cè)定工作袁樹(shù)杰安徽理工大學(xué)男46安全教授實(shí)驗(yàn)室工作總負(fù)責(zé)彭偉安徽理工大學(xué)