用速爆法扑灭煤田自燃大火的制作方法
专利名称：用速爆法扑灭煤田自燃大火的制作方法
技术领域：
本发明为采用爆破法迅速扑灭煤田大火的一种方法本文所述煤田指地面已勘探开采和未勘探开采之原始含煤地层。造成煤田大火主要原因是1、因地震和山体滑坡造成煤层露头地表裂缝和塌陷坑。2、通风不良的煤矿及小煤窑采空区未封闭旧巷，三角煤地点。3、地面裸露煤层遭雷电袭地击和人为的自燃火源，在供氧、温度、时间三种因素均满足的情况下，造成煤田自燃大火。一般地说，原煤层赋存条件，裸露或堆积碎煤较多的地点，达到煤炭自燃发火期，因煤层或煤堆内温度升高，有空气的补给且通风不良，如采空区内随时间的加长温度逐渐聚集升高达到着火点，极易造成煤田自燃大火。在煤田中煤炭风化是一种缓慢的氧化过程，表现为地表露头煤层在和空气水份接触中氧化而发热，这种煤炭的自热现象，由于地面通风良好，煤炭氧化散发的热量不断地随风流带走，发热量和散热量相等，热量没有积聚的条件，因此，不会升温达到着火点，另外虽然天长日久，但已成为煤层露头氧化(风化)带和体积不大的煤堆也不会自燃，但是大量的堆积及通风不良的煤层井下采空区和三角煤地点，没封闭的小煤窑旧巷，冒落的坑洞和裂缝，因地震滑坡煤层露头裸露产生地表裂缝，接触空气氧化发热温度逐渐积聚升高，一旦达到着火点，即引起煤炭自燃，煤炭中的含有硫磷，燃点很低，黄铁矿加剧氧化升高煤温，极易自燃，另外雷电袭击燃烧和人为的点燃煤层更是煤田火灾的大患，这些煤田大火，如不及时发现扑灭，当引燃面积、深度逐渐扩大而成为冲天浓烟大火时，扑灭非常困难，有的自燃达到数年，数十年，煤田大火不仅烧掉国家宝贵的煤炭资源，而且有毒有害气体污染环境，井下火灾造成机器设备被烧毁矿井停产或关闭。
在已有的扑灭煤田和矿井自燃大火的方法中，已经使用的有在燃烧区地面黄土覆盖裂缝、塌陷区黄泥灌浆注水、注沙、黄土覆盖法，煤矿井下还使用向采空区注氮、注沙、注凝胺、阻化剂，均压通风等技术，这些方法虽燃灭火有效，但灭火速度慢，施工时间长、灭火费用高，煤矿井下还需停产灭火，机器设备来不及撤出而烧毁，有些地方灭火不彻底，在较多较小的裂缝和面积较大的地区一些潜伏的低温发火点无任何表面特征，一旦达到高温着火燃烧阶段，可能再次引燃煤田，还须二次或多次灭火的方法，才能把火扑灭，造成灭火时间长，灭火费用高，灭火不彻底。
本发明的目的是通过采取快速爆破方法将炮孔至燃烧区之间的岩石、土层，水、泥浆、阻化剂等介质在爆炸力的冲击、挤压、击碎燃烧明火，密实近煤层中岩石裂缝覆盖在燃烧区的明火火区上，切断燃烧区给氧风流通道，将燃烧区的煤层大火熄灭。
根据煤田大火灾害实践得知，造成煤田自燃大火蔓延的因素是煤层内温度、空气的补给条件和时间，同时燃烧区面积范围的扩大，燃烧深度的增加给灭火带来困难增大，死灰复燃的原因是潜伏的燃烧火源很难查清，在煤田燃烧的初期，潜伏阶段，煤层的低温氧化积聚升温的时间较长，在煤层的地表裂缝和井下采空区浮煤较多的地点和三角煤地点，随着风流的侵入，通风给氧条件的增加，且又由于风流不畅造成煤层自热的热量很难散发，因热量的积聚达到煤炭中所含易燃矿物质硫磷等燃点的温度时，首先接近风流(氧气)处温热冒烟引燃，因面积范围较小，处于原始燃烧阶段进行，即烟火交替，此时，如不采取措施扑火火苗，随着时间的延长，煤层内温度继续升高面积范围加大，大量的可燃气体如一氧化碳、沼气、碳氢化合物及煤层中的硫磷易燃物质参与化学变化成为明火的着火源，由于明火火源的高温加剧燃烧区火源内燃烧速度和范围，在燃烧区内高温使煤炭完全燃烧放出大量的二氧化碳和其他有毒有害气体，二氧化碳与煤和岩石中的水份接触时，还原为一氧化碳。可使火区温度高达1000℃以上，高温、高压(负压)可使火灾区冷热交换加快、加速燃烧而成为冲天浓烟大火进而向煤层深部和煤层远处燃烧，燃烧后形成地面更大的裂缝和塌陷坑等，而塌陷之土、岩又部分覆盖燃烧裂缝中的灰碴及余火，又加热远处及深层煤层，此时的灭火工作非常艰难。
本发明所采用的快速爆破扑灭煤田大火的方法有深孔爆破和控制爆破相结合的方法，具体操作过程为在燃烧区周围地面用钻机钻孔，在钻孔中装入炸药引爆把燃烧区周围的介质如岩石、土层、通过爆破方法把燃烧区裂缝中的煤灰碴(湿)和钻孔时同时灌入裂缝的水，阻化剂、泥浆、速凝剂、岩粉等物质，冲击、挤压覆盖在燃烧区上，隔断空气通道，将明火熄灭，同时炸药爆炸高速运动的土、岩石、水、泥浆、阻化剂等介质对燃烧区明火的巨大冲击力，可将燃烧着火的煤块击碎而熄灭。水、泥浆、阻化剂密贴在着火区降温阻燃，爆破的高速运动冲击把煤层周围的裂缝缩小密实，阻止空气进入煤层中，达到快速灭火的目的。
值得注意的是在火区周围布置的钻孔、岩层中的钻孔可以起爆，在煤层中的钻孔不准爆破，否则，爆破后扩大裂缝和碎煤加大火源，可在煤层的钻孔中注水降温注入泥浆、阻化剂、岩粉、速凝剂等充填煤层中裂缝。
为了加强爆破质量，迅速将明火熄灭，在用钻机钻孔的同时，向燃烧区裂缝及塌陷坑中的明火区及煤灰碴内，注入泥浆、阻化剂等，钻孔完毕，装药后立即起爆炸药。
因钻孔内装药量不足或其他原因爆破质量稍差的地点，补救的方法可用黄土覆盖并压实(最好用粘土)。
在深孔控制爆破灭火的方法中，一般可以使用预裂、缓冲、光面、留碴挤压和定向爆破，但最好使用留碴挤压爆破和定向爆破相结合的爆破方法，即以加注入燃烧裂缝中的水、泥浆、阻化剂及湿煤灰作留碴物，炸药爆炸岩石、土层、冲击留碴物，可以把燃烧区明火击碎熄灭。又因水、泥浆、阻化剂，岩粉等可以降温，隔绝空气的功效，提高灭火速度和质量。
在煤田中用爆炸方法将介质定向抛掷、挤压、覆盖灭火技术方法的有利条件和注意事项1、因地面煤层燃烧是向深部和远处发展，已燃烧区内的煤灰碴在地表裂缝，塌陷坑中均低于地表水平面，便于向形态各异的裂缝和塌陷坑注入水、泥、阻化剂等降温介质，同时岩土抛掷效果显著。
2、在煤田燃烧区进行爆炸方法灭火，因在燃烧区沼气瓦斯浓度远远超过爆炸点，且参与燃烧，因此，不会发生爆炸灭火而引燃瓦斯爆炸，爆炸的高温因有岩、土、泥浆、水、阻化剂介质隔断也不会引燃煤层。
3、在已燃区周围爆破，应该使用毫秒雷管，用微差爆破方法，根据钻孔到燃烧区的距离和方向、位置，首先起爆火区纵向钻孔，燃后起爆横向即垂直于火区的钻孔，加强抛掷力度，提高爆破质量。
4、可以使用加强密度的单排钻孔爆破，也可以使二排或多排孔爆破。如果采用二排或多排孔爆破，前后排钻孔位置要设计成三角形排列，且后排孔的装药量要大于前排孔装药量的20％-30％。
5、钻孔的深度，根据燃烧区着火燃烧火源的深度进行钻孔，在燃烧区较浅部位20米以内钻孔的深度应大于火源深度，在燃烧区较深的部位如大于20米钻孔的深度可以小于燃烧区火源的深度，较好的灭火措施，应使爆炸堆积物能全部覆盖火源，切断火源的风路。
6、钻孔的孔径，尽可能地采用大口径钻头钻孔，钻头最好在200mm以上，加大装药量，改善爆破质量。
7、药包在钻孔内的位置，即最低药包放置高度应该在燃烧区高度之下，如果着火点较深也可以在燃烧区之上。
8、钻孔内岩石硬度岩石性质有区别时，硬岩时应加大装药量。
9、如果采用多排钻孔爆破，前后排药包，应采用毫秒雷管延时爆破。
10、采用露天矿用长条形药包，合理调整装药结构。
11、对燃烧区有小煤窑采空区和旧巷或燃烧塌陷坑洞，应进行首先爆破或填塞坑洞和旧巷，可注水、泥浆、阻化剂或石灰石粉灭火。
12、根据煤田燃烧火区的形状，爆破钻孔一般应垂直钻孔，但在燃烧火区内如有裂缝或塌陷坑内土、石，燃烧灰碴较多的地点等于坑下爆破抵抗线较大，为了提高爆破质量，最好采用倾斜钻孔，即钻头部位向燃烧区倾斜。
13、为了提高灭火速度和效率，在钻孔的同时应往燃烧区明火内注水、泥浆、阻化剂等，如燃烧区裂缝塌陷坑较大较深，也可以不注满裂缝塌陷坑，即可起爆，也能达到灭火的目的。
14、根据钻孔倾角，药包起爆后岩石、土、泥浆等的挤压，抛掷角、速度的不同，合理的装药量达到一次起爆爆炸物能填实裂缝和覆盖燃烧区、爆炸后，地表少许裂缝可用推土机，填平压实防止煤层漏风。
15、如果不慎钻孔和裂缝及燃烧区贯通，装药时药包、上下都要用炮泥填实，燃后起爆防止漏气影响爆炸质量。
16、地面钻孔作业地点应使用隔热材料或铁板进行防烟隔热，改善施工人员工作环境。
17、井下采空区灭火可在采空区上方钻孔，深度直达采空区，也可以稍高于采空区，在钻孔内接近采空区地点放置药包，药包上下均用炮泥堵塞，燃后起爆爆破采空区顶极岩土覆盖燃烧区进行灭水，爆破法落顶前应向采空区注入阻化剂、水、泥浆进行井下爆破工作前，遵守煤矿安全规程，检查采空区瓦斯浓度，确认安全才能起爆。
18、煤矿井下自燃大火的深孔爆破应使用普通爆破法。
爆破参数1、炮孔根底抵抗线，由于爆破灭火方法与一般地面矿山爆破开采的目的和技术要求不同，且在燃烧火区的范围大小、形状、裂缝大小形状各异，裂缝内又有煤灰碴及塌陷土石及裂缝内土、岩倾角变化，为了提高钻孔质量和机械及施工人员的安全，又要达到预期的爆破效果，应选择较大的抵抗线。
选择的抵抗线计算公式Wp=(30-60)d.米式中Wp-抵抗线d-药包直径 米安全钻孔作业地面抵抗线计算公式Wp≥H(ctgα-ctgβ)+C式中H-设计孔深α-裂缝岩体倾角β-钻孔的倾角C-前排钻孔至裂缝的安全距离，一般选3-5米如果钻孔和裂缝均为垂直或倾角相同时，α-β之差为零。
2、钻孔圈(行)距在煤田燃烧区钻孔爆破灭火应在燃烧区周围钻孔，可布置一圈(行)或二圈(行)多圈(行)钻孔，如果选择二圈(行)或多圈(行)钻孔，因后圈(行)钻孔较火区距离稍远，为了保证爆破灭火质量，后圈(行)钻孔的单位炸药消耗量比第一圈(行)孔要增加20％-30％。
圈(行)距的计算公式，可选用B=(0.85-0.95)Wp.米一般圈距可按炮孔直径的10-30倍进行设计3、孔距和炮孔近邻系数孔距计算公式a=Q/H.W.G米式中a-孔距Q-炮孔装药量.公斤W-抵抗线米(前圈孔底部抵数线，后圈(行)孔按圈距计算)G-单位炸药消耗量公斤/立方米近邻炮孔系数计算公式M=a/W式中a-孔距w-最小抵抗线设计钻孔时，M值应大于1，考虑经济因素，大些为好，一般应为了3-10。
4、装药量单孔装药量的计算公式Q=D2LBΔ公斤式中D-孔径LB-装药长度分米Δ-孔内装药密度公斤/立方分米应该说明的是因燃烧区裂缝形状各异，抵抗线大小难以确定，加之岩性复杂上述可计算参数可作参考，取得实际经验爆破参数后，可作修改。
5、装药结构用爆炸方法扑灭煤田大火的装药结构，一般在钻孔内连续装药，在孔内只装入一种炸药当钻孔下抵抗线较大时，可在炮孔内底部先装填爆炸力大的炸药，燃后再装入普通炸药，当钻孔内有硬度悬殊较大的软、硬岩层和穿过、贯通裂缝和燃烧区，必须先用炮泥或其他填塞料堵塞，防止漏气，影响爆破质量。
综上所述，扑灭煤田大火采用快速爆破技术同现有的单独使用黄土覆盖、黄泥灌浆注水、注氮、注凝胶等技术相比具有灭火速度快，可提高灭火速度2/3以上，节约灭火费，一次灭火彻底。更多地保护国家宝贵的煤炭资源，减少有毒有害气体的排放，减少大气污染，是一个速度快、效率高，前景广阔的煤田灭火技术。
权利要求
1.用爆破法迅速扑灭煤田和矿井内自燃大火的方法，其特征是在煤田自燃大火燃烧火区一侧，或周围用钻机向地下土层、岩层内钻孔、孔内装入炸药，用爆破的冲击力挤压抛掷将钻孔到着火燃烧区火区之间的土、岩石和同时注入燃烧区裂缝塌陷坑中的泥浆，水、阻化剂、岩粉等降温灭火材料，冲击挤压覆盖在燃烧区明火上，将明火熄灭，爆破灭火法可以使用预裂爆破，缓冲爆破，光面爆破，留碴挤压爆破和定向爆破，根据爆破灭火的特点，最好使用留碴挤压爆破和定向爆破相结合的爆破方法，用快速爆破扑灭煤田自燃灭火的方法也可以把煤矿井下采空区、工作面三角煤等地区的自燃大火的扑灭。
2.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是可在燃烧火区煤层外侧钻孔一排、二排或多排。
3.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是也可围绕煤田燃烧火区钻孔一圈二圈或多圈。
4.根据权利要求1所述的爆破灭水法，其特征是钻孔的深度应根据自燃火区的燃烧深度，可以小于等于大于火区燃烧深度。
5.根据权利要求1，所述的爆破灭火法，其特征是首先用岩土沙石、水泥浆阻化剂等填塞或爆破燃烧区内坑洞和小煤窑旧巷采空区等。
6.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征在于在岩层中的钻孔可以装药爆破，在煤层中的钻孔不许装药爆破。
7.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是钻孔直径应尽可能的加大，一般以150-350mm的钻孔孔径为宜。
8.根据权利要求所述的爆破灭火法，其特征是矿井内灭火应在空区及燃烧火区地表上方钻孔。
9.根据权利要求所述的爆破灭火法，其特征应采用毫秒延时雷管。
10.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是矿井钻孔内装药高度应接近采空区三角煤明火燃烧地点的煤层顶板上。
全文摘要
本发明是采用快速爆破法迅速扑灭煤田自燃大火的一种方法,针对大面积的煤田大火难以彻底扑灭,即在煤田火区周围用钻机钻大钻孔,孔内装入炸药,用爆破方法将钻孔到着火燃烧区之间的土层,岩石和同时注入燃烧区裂缝,塌陷坑中的泥浆、水、阻化剂等介质以用爆炸法的冲击力、冲击、挤压、击碎燃烧区明火和抛掷岩、土覆盖燃烧区,切断燃烧区空气通道,达到彻底将煤田自燃大火熄灭的目的。爆破灭火法比常规灭火法可提高灭火速度2/3以上,具有效率高、灭火费用低、灭火彻底的优点。
文档编号A62C3/02GK1223154SQ9811174
公开日1999年7月21日 申请日期1998年12月24日 优先权日1998年12月24日
发明者张朝喜 申请人:张朝喜
技术领域：
本发明为采用爆破法迅速扑灭煤田大火的一种方法本文所述煤田指地面已勘探开采和未勘探开采之原始含煤地层。造成煤田大火主要原因是1、因地震和山体滑坡造成煤层露头地表裂缝和塌陷坑。2、通风不良的煤矿及小煤窑采空区未封闭旧巷，三角煤地点。3、地面裸露煤层遭雷电袭地击和人为的自燃火源，在供氧、温度、时间三种因素均满足的情况下，造成煤田自燃大火。一般地说，原煤层赋存条件，裸露或堆积碎煤较多的地点，达到煤炭自燃发火期，因煤层或煤堆内温度升高，有空气的补给且通风不良，如采空区内随时间的加长温度逐渐聚集升高达到着火点，极易造成煤田自燃大火。在煤田中煤炭风化是一种缓慢的氧化过程，表现为地表露头煤层在和空气水份接触中氧化而发热，这种煤炭的自热现象，由于地面通风良好，煤炭氧化散发的热量不断地随风流带走，发热量和散热量相等，热量没有积聚的条件，因此，不会升温达到着火点，另外虽然天长日久，但已成为煤层露头氧化(风化)带和体积不大的煤堆也不会自燃，但是大量的堆积及通风不良的煤层井下采空区和三角煤地点，没封闭的小煤窑旧巷，冒落的坑洞和裂缝，因地震滑坡煤层露头裸露产生地表裂缝，接触空气氧化发热温度逐渐积聚升高，一旦达到着火点，即引起煤炭自燃，煤炭中的含有硫磷，燃点很低，黄铁矿加剧氧化升高煤温，极易自燃，另外雷电袭击燃烧和人为的点燃煤层更是煤田火灾的大患，这些煤田大火，如不及时发现扑灭，当引燃面积、深度逐渐扩大而成为冲天浓烟大火时，扑灭非常困难，有的自燃达到数年，数十年，煤田大火不仅烧掉国家宝贵的煤炭资源，而且有毒有害气体污染环境，井下火灾造成机器设备被烧毁矿井停产或关闭。
在已有的扑灭煤田和矿井自燃大火的方法中，已经使用的有在燃烧区地面黄土覆盖裂缝、塌陷区黄泥灌浆注水、注沙、黄土覆盖法，煤矿井下还使用向采空区注氮、注沙、注凝胺、阻化剂，均压通风等技术，这些方法虽燃灭火有效，但灭火速度慢，施工时间长、灭火费用高，煤矿井下还需停产灭火，机器设备来不及撤出而烧毁，有些地方灭火不彻底，在较多较小的裂缝和面积较大的地区一些潜伏的低温发火点无任何表面特征，一旦达到高温着火燃烧阶段，可能再次引燃煤田，还须二次或多次灭火的方法，才能把火扑灭，造成灭火时间长，灭火费用高，灭火不彻底。
本发明的目的是通过采取快速爆破方法将炮孔至燃烧区之间的岩石、土层，水、泥浆、阻化剂等介质在爆炸力的冲击、挤压、击碎燃烧明火，密实近煤层中岩石裂缝覆盖在燃烧区的明火火区上，切断燃烧区给氧风流通道，将燃烧区的煤层大火熄灭。
根据煤田大火灾害实践得知，造成煤田自燃大火蔓延的因素是煤层内温度、空气的补给条件和时间，同时燃烧区面积范围的扩大，燃烧深度的增加给灭火带来困难增大，死灰复燃的原因是潜伏的燃烧火源很难查清，在煤田燃烧的初期，潜伏阶段，煤层的低温氧化积聚升温的时间较长，在煤层的地表裂缝和井下采空区浮煤较多的地点和三角煤地点，随着风流的侵入，通风给氧条件的增加，且又由于风流不畅造成煤层自热的热量很难散发，因热量的积聚达到煤炭中所含易燃矿物质硫磷等燃点的温度时，首先接近风流(氧气)处温热冒烟引燃，因面积范围较小，处于原始燃烧阶段进行，即烟火交替，此时，如不采取措施扑火火苗，随着时间的延长，煤层内温度继续升高面积范围加大，大量的可燃气体如一氧化碳、沼气、碳氢化合物及煤层中的硫磷易燃物质参与化学变化成为明火的着火源，由于明火火源的高温加剧燃烧区火源内燃烧速度和范围，在燃烧区内高温使煤炭完全燃烧放出大量的二氧化碳和其他有毒有害气体，二氧化碳与煤和岩石中的水份接触时，还原为一氧化碳。可使火区温度高达1000℃以上，高温、高压(负压)可使火灾区冷热交换加快、加速燃烧而成为冲天浓烟大火进而向煤层深部和煤层远处燃烧，燃烧后形成地面更大的裂缝和塌陷坑等，而塌陷之土、岩又部分覆盖燃烧裂缝中的灰碴及余火，又加热远处及深层煤层，此时的灭火工作非常艰难。
本发明所采用的快速爆破扑灭煤田大火的方法有深孔爆破和控制爆破相结合的方法，具体操作过程为在燃烧区周围地面用钻机钻孔，在钻孔中装入炸药引爆把燃烧区周围的介质如岩石、土层、通过爆破方法把燃烧区裂缝中的煤灰碴(湿)和钻孔时同时灌入裂缝的水，阻化剂、泥浆、速凝剂、岩粉等物质，冲击、挤压覆盖在燃烧区上，隔断空气通道，将明火熄灭，同时炸药爆炸高速运动的土、岩石、水、泥浆、阻化剂等介质对燃烧区明火的巨大冲击力，可将燃烧着火的煤块击碎而熄灭。水、泥浆、阻化剂密贴在着火区降温阻燃，爆破的高速运动冲击把煤层周围的裂缝缩小密实，阻止空气进入煤层中，达到快速灭火的目的。
值得注意的是在火区周围布置的钻孔、岩层中的钻孔可以起爆，在煤层中的钻孔不准爆破，否则，爆破后扩大裂缝和碎煤加大火源，可在煤层的钻孔中注水降温注入泥浆、阻化剂、岩粉、速凝剂等充填煤层中裂缝。
为了加强爆破质量，迅速将明火熄灭，在用钻机钻孔的同时，向燃烧区裂缝及塌陷坑中的明火区及煤灰碴内，注入泥浆、阻化剂等，钻孔完毕，装药后立即起爆炸药。
因钻孔内装药量不足或其他原因爆破质量稍差的地点，补救的方法可用黄土覆盖并压实(最好用粘土)。
在深孔控制爆破灭火的方法中，一般可以使用预裂、缓冲、光面、留碴挤压和定向爆破，但最好使用留碴挤压爆破和定向爆破相结合的爆破方法，即以加注入燃烧裂缝中的水、泥浆、阻化剂及湿煤灰作留碴物，炸药爆炸岩石、土层、冲击留碴物，可以把燃烧区明火击碎熄灭。又因水、泥浆、阻化剂，岩粉等可以降温，隔绝空气的功效，提高灭火速度和质量。
在煤田中用爆炸方法将介质定向抛掷、挤压、覆盖灭火技术方法的有利条件和注意事项1、因地面煤层燃烧是向深部和远处发展，已燃烧区内的煤灰碴在地表裂缝，塌陷坑中均低于地表水平面，便于向形态各异的裂缝和塌陷坑注入水、泥、阻化剂等降温介质，同时岩土抛掷效果显著。
2、在煤田燃烧区进行爆炸方法灭火，因在燃烧区沼气瓦斯浓度远远超过爆炸点，且参与燃烧，因此，不会发生爆炸灭火而引燃瓦斯爆炸，爆炸的高温因有岩、土、泥浆、水、阻化剂介质隔断也不会引燃煤层。
3、在已燃区周围爆破，应该使用毫秒雷管，用微差爆破方法，根据钻孔到燃烧区的距离和方向、位置，首先起爆火区纵向钻孔，燃后起爆横向即垂直于火区的钻孔，加强抛掷力度，提高爆破质量。
4、可以使用加强密度的单排钻孔爆破，也可以使二排或多排孔爆破。如果采用二排或多排孔爆破，前后排钻孔位置要设计成三角形排列，且后排孔的装药量要大于前排孔装药量的20％-30％。
5、钻孔的深度，根据燃烧区着火燃烧火源的深度进行钻孔，在燃烧区较浅部位20米以内钻孔的深度应大于火源深度，在燃烧区较深的部位如大于20米钻孔的深度可以小于燃烧区火源的深度，较好的灭火措施，应使爆炸堆积物能全部覆盖火源，切断火源的风路。
6、钻孔的孔径，尽可能地采用大口径钻头钻孔，钻头最好在200mm以上，加大装药量，改善爆破质量。
7、药包在钻孔内的位置，即最低药包放置高度应该在燃烧区高度之下，如果着火点较深也可以在燃烧区之上。
8、钻孔内岩石硬度岩石性质有区别时，硬岩时应加大装药量。
9、如果采用多排钻孔爆破，前后排药包，应采用毫秒雷管延时爆破。
10、采用露天矿用长条形药包，合理调整装药结构。
11、对燃烧区有小煤窑采空区和旧巷或燃烧塌陷坑洞，应进行首先爆破或填塞坑洞和旧巷，可注水、泥浆、阻化剂或石灰石粉灭火。
12、根据煤田燃烧火区的形状，爆破钻孔一般应垂直钻孔，但在燃烧火区内如有裂缝或塌陷坑内土、石，燃烧灰碴较多的地点等于坑下爆破抵抗线较大，为了提高爆破质量，最好采用倾斜钻孔，即钻头部位向燃烧区倾斜。
13、为了提高灭火速度和效率，在钻孔的同时应往燃烧区明火内注水、泥浆、阻化剂等，如燃烧区裂缝塌陷坑较大较深，也可以不注满裂缝塌陷坑，即可起爆，也能达到灭火的目的。
14、根据钻孔倾角，药包起爆后岩石、土、泥浆等的挤压，抛掷角、速度的不同，合理的装药量达到一次起爆爆炸物能填实裂缝和覆盖燃烧区、爆炸后，地表少许裂缝可用推土机，填平压实防止煤层漏风。
15、如果不慎钻孔和裂缝及燃烧区贯通，装药时药包、上下都要用炮泥填实，燃后起爆防止漏气影响爆炸质量。
16、地面钻孔作业地点应使用隔热材料或铁板进行防烟隔热，改善施工人员工作环境。
17、井下采空区灭火可在采空区上方钻孔，深度直达采空区，也可以稍高于采空区，在钻孔内接近采空区地点放置药包，药包上下均用炮泥堵塞，燃后起爆爆破采空区顶极岩土覆盖燃烧区进行灭水，爆破法落顶前应向采空区注入阻化剂、水、泥浆进行井下爆破工作前，遵守煤矿安全规程，检查采空区瓦斯浓度，确认安全才能起爆。
18、煤矿井下自燃大火的深孔爆破应使用普通爆破法。
爆破参数1、炮孔根底抵抗线，由于爆破灭火方法与一般地面矿山爆破开采的目的和技术要求不同，且在燃烧火区的范围大小、形状、裂缝大小形状各异，裂缝内又有煤灰碴及塌陷土石及裂缝内土、岩倾角变化，为了提高钻孔质量和机械及施工人员的安全，又要达到预期的爆破效果，应选择较大的抵抗线。
选择的抵抗线计算公式Wp=(30-60)d.米式中Wp-抵抗线d-药包直径 米安全钻孔作业地面抵抗线计算公式Wp≥H(ctgα-ctgβ)+C式中H-设计孔深α-裂缝岩体倾角β-钻孔的倾角C-前排钻孔至裂缝的安全距离，一般选3-5米如果钻孔和裂缝均为垂直或倾角相同时，α-β之差为零。
2、钻孔圈(行)距在煤田燃烧区钻孔爆破灭火应在燃烧区周围钻孔，可布置一圈(行)或二圈(行)多圈(行)钻孔，如果选择二圈(行)或多圈(行)钻孔，因后圈(行)钻孔较火区距离稍远，为了保证爆破灭火质量，后圈(行)钻孔的单位炸药消耗量比第一圈(行)孔要增加20％-30％。
圈(行)距的计算公式，可选用B=(0.85-0.95)Wp.米一般圈距可按炮孔直径的10-30倍进行设计3、孔距和炮孔近邻系数孔距计算公式a=Q/H.W.G米式中a-孔距Q-炮孔装药量.公斤W-抵抗线米(前圈孔底部抵数线，后圈(行)孔按圈距计算)G-单位炸药消耗量公斤/立方米近邻炮孔系数计算公式M=a/W式中a-孔距w-最小抵抗线设计钻孔时，M值应大于1，考虑经济因素，大些为好，一般应为了3-10。
4、装药量单孔装药量的计算公式Q=D2LBΔ公斤式中D-孔径LB-装药长度分米Δ-孔内装药密度公斤/立方分米应该说明的是因燃烧区裂缝形状各异，抵抗线大小难以确定，加之岩性复杂上述可计算参数可作参考，取得实际经验爆破参数后，可作修改。
5、装药结构用爆炸方法扑灭煤田大火的装药结构，一般在钻孔内连续装药，在孔内只装入一种炸药当钻孔下抵抗线较大时，可在炮孔内底部先装填爆炸力大的炸药，燃后再装入普通炸药，当钻孔内有硬度悬殊较大的软、硬岩层和穿过、贯通裂缝和燃烧区，必须先用炮泥或其他填塞料堵塞，防止漏气，影响爆破质量。
综上所述，扑灭煤田大火采用快速爆破技术同现有的单独使用黄土覆盖、黄泥灌浆注水、注氮、注凝胶等技术相比具有灭火速度快，可提高灭火速度2/3以上，节约灭火费，一次灭火彻底。更多地保护国家宝贵的煤炭资源，减少有毒有害气体的排放，减少大气污染，是一个速度快、效率高，前景广阔的煤田灭火技术。
权利要求
1.用爆破法迅速扑灭煤田和矿井内自燃大火的方法，其特征是在煤田自燃大火燃烧火区一侧，或周围用钻机向地下土层、岩层内钻孔、孔内装入炸药，用爆破的冲击力挤压抛掷将钻孔到着火燃烧区火区之间的土、岩石和同时注入燃烧区裂缝塌陷坑中的泥浆，水、阻化剂、岩粉等降温灭火材料，冲击挤压覆盖在燃烧区明火上，将明火熄灭，爆破灭火法可以使用预裂爆破，缓冲爆破，光面爆破，留碴挤压爆破和定向爆破，根据爆破灭火的特点，最好使用留碴挤压爆破和定向爆破相结合的爆破方法，用快速爆破扑灭煤田自燃灭火的方法也可以把煤矿井下采空区、工作面三角煤等地区的自燃大火的扑灭。
2.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是可在燃烧火区煤层外侧钻孔一排、二排或多排。
3.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是也可围绕煤田燃烧火区钻孔一圈二圈或多圈。
4.根据权利要求1所述的爆破灭水法，其特征是钻孔的深度应根据自燃火区的燃烧深度，可以小于等于大于火区燃烧深度。
5.根据权利要求1，所述的爆破灭火法，其特征是首先用岩土沙石、水泥浆阻化剂等填塞或爆破燃烧区内坑洞和小煤窑旧巷采空区等。
6.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征在于在岩层中的钻孔可以装药爆破，在煤层中的钻孔不许装药爆破。
7.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是钻孔直径应尽可能的加大，一般以150-350mm的钻孔孔径为宜。
8.根据权利要求所述的爆破灭火法，其特征是矿井内灭火应在空区及燃烧火区地表上方钻孔。
9.根据权利要求所述的爆破灭火法，其特征应采用毫秒延时雷管。
10.根据权利要求1所述的爆破灭火法，其特征是矿井钻孔内装药高度应接近采空区三角煤明火燃烧地点的煤层顶板上。
全文摘要
本发明是采用快速爆破法迅速扑灭煤田自燃大火的一种方法,针对大面积的煤田大火难以彻底扑灭,即在煤田火区周围用钻机钻大钻孔,孔内装入炸药,用爆破方法将钻孔到着火燃烧区之间的土层,岩石和同时注入燃烧区裂缝,塌陷坑中的泥浆、水、阻化剂等介质以用爆炸法的冲击力、冲击、挤压、击碎燃烧区明火和抛掷岩、土覆盖燃烧区,切断燃烧区空气通道,达到彻底将煤田自燃大火熄灭的目的。爆破灭火法比常规灭火法可提高灭火速度2/3以上,具有效率高、灭火费用低、灭火彻底的优点。
文档编号A62C3/02GK1223154SQ9811174
公开日1999年7月21日 申请日期1998年12月24日 优先权日1998年12月24日
发明者张朝喜 申请人:张朝喜
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