[发明专利]一种防治小煤柱瓦斯与煤自燃复合灾害信息处理方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，公开了一种防治小煤柱瓦斯与煤自燃复合灾害信息处理方法，采用基于现代计算机数值模拟技术，采用FLAC3D数值模拟软件，分别从横向与纵向两个层面分析了小煤柱两侧巷道掘进以及工作面回采过程中峰值应力的动态演变规律，确定了煤柱塑性损伤范围，并以此为基础推演出小煤柱内部裂隙的动态发育过程以及重点损伤区域。本发明采用ANSYSFluent数值模拟软件仿真模拟了小煤柱裂隙发育过程中气体在小煤柱、工作面采空区以及邻近老空区内部的运移规律，揭示了小煤柱裂隙发育对煤自燃与复合灾害的影响机理，并对比分析了小煤柱与邻近老空区注浆前后煤自燃与复合灾害危险区域面积。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，尤其涉及一种防治小煤柱瓦斯与煤自燃复合灾害信息处理方法。

背景技术

瓦斯与煤自燃灾害已经成为制约小煤柱开采工艺的推广应用及矿井安全高效生产的主要制约因素。因此，为预防小煤柱瓦斯与煤自燃复合灾害的发生，开发一种不但具有一定支撑强度，而且具有较好的流动性以及长效抑制煤自然发火的新型协效阻化与封堵材料，这对于增加小煤柱结构强度、封堵煤柱裂隙通道、抑制破裂煤柱自燃，降低小煤柱两侧漏风以及杜绝邻近老空区内瓦斯与煤自燃复合灾害具有重要的现实意义。

现有技术大多分析了如何确定小煤柱的合理留设宽度，探究了采动扰动下小煤柱应力演变机制，这对小煤柱损伤失稳理论及巷道支护做出了巨大贡献，但由于分析领域与技术手段的限制，未能完整的探索小煤柱两侧巷道掘进及工作面回采过程中小煤柱应力受载路径及裂隙发育的特征与规律，未能将小煤柱采动裂隙发育与瓦斯及煤自燃复合灾害致灾过程与发生机制有机融合，小煤柱破裂失稳机制与过程分析尚未与瓦斯与煤自燃灾变防控协同考虑。

现有技术分析为预测小煤柱瓦斯与煤自燃灾变区域提供了一定的理论依据，但分析主要集中在对破碎煤柱及工作面采空区煤自燃区域的预测方面，忽略了对瓦斯流场及邻近老采空区内煤自燃区域动态演变及迁移预测的分析，导致在灾害协同防治方面缺少理论支撑。

现有技术大多是采用水泥、黄泥等对煤柱进行注浆加固以实现巷道主动支护的目的，但这些材料凝固风干后易脱水收缩，导致漏风通道依然存在，不能持续有效的保持较好的封堵效果；同时针对小煤柱两侧巷道掘进及工作面回采过程中煤柱内部应力与裂隙演化规律方面分析尚少。

凝胶材料应用效果较好，但因其价格较高，在经济上无明显优势，大部分煤矿企业从成本角度考虑，凝胶材料没有得到广泛使用。聚氨醋泡沫因为凝结时间不可调，粘接性较差，价格高昂，不宜用于井下大面积施工，仅可用于局部构筑物密闭且含有各类溶剂，在井下高温环境下不利于人体健康，也达不到环保要求。水泥砂浆材料具有强度高、凝结快的特点，这对井下防灭火及堵漏工作较为有利，但在井下工作面顺槽以及小煤柱使用水泥砂浆喷浆加固后，顺槽支架等设备难以回收，造成很大浪费，且总体成本较高，不利于矿井防灭火堵漏工作的开展。黄泥灌浆材料因为要消耗大量农田，不利于长期使用，且耗水析水均较多，脱水风干后不能充分填充裂隙，堵漏效果差，在应用一段时间后已逐渐被淘汰。其他传统封堵材料也因密封堵漏效果差，无法完全消除矿井漏风而未被广泛使用。