[发明专利]一种老空区煤层气地面抽采耗氧微生物防灭火系统及方法

说明书

本发明公开了一种老空区煤层气地面抽采耗氧微生物防灭火系统及方法，通过微生物培养装置培养高耗氧且生存能力强的微生物，再由多分支井下放抽采管、注氮管、抽液管和培养液注入管，将微生物与制氮装置所制备的氮气混合空气由注氮管注入老空区，通过培养液注入管路将微生物培养液注入老空区，120h后，待检测老空区内氧含量达到10%以下后，通过抽液管抽采矿井水跟微生物培养液，再通过抽采管抽采煤层气。抽采过程中通过传感器实时监测老空区各项指标性气体含量。该系统在抽采煤层气之前，通过高耗氧微生物快速消耗老空区内氧气含量，有效地防止了煤层气抽采过程中煤氧化自燃或瓦斯爆炸事故的发生，从而实现了老空区煤层气资源的安全开采。

技术领域

本发明涉及一种老空区煤层气地面抽采耗氧微生物防灭火系统及方法，属于防灭火技术领域。

背景技术

由于长期高强度开采，我国存在着数量众多的老空区。瓦斯作为一种较强烈的温室气体，破坏性极大。瓦斯气体造成的温室效应约为二氧化碳的25~72倍，老空区瓦斯可以通过封闭性较差的井口甚至地表裂缝扩散到大气中，从而加速全球气候变暖，导致物种灭绝、生态环境大规模变迁等全球性问题愈发严重。同时，瓦斯也是一种洁净、优质的能源和化工原料，作为一种清洁能源，可以“变废为宝”，对其进行开发可有效缓解我国天然气供应量不足的局面，改善我国能源结构。因此，无论从环境保护还是从资源利用的角度来看，都应该对老空区煤层气进行抽采利用。

然而我国煤矿老空区煤层气地面抽采尚处于起步阶段，自2011年以来，对于老空区煤层气的抽采才逐渐获得较大关注。鉴于我国煤矿采空区处理方式，目前我国老空区煤层气以地面抽采为主。为数不多的现场工程实践发现：由于受煤矿地质条件、开采方式、瓦斯赋存条件等的影响，老空区煤层气地面抽采过程中容易受遗煤自燃影响，进而严重影响老空区煤层气的安全高效抽采。

有效预防老空区煤层气抽采过程中遗煤自燃是老空区煤层气地面安全抽采的重要课题。中国专利CN106761887B公布了一种煤矿采空区灭火装置。上述装置为煤矿采空区火灾发生后快速扑灭做出了重要的探索。然而，上述专利适用于生产矿井采动采空区，即采空区内人员和相关设备可利用井下巷道可到达的工况。然而老空区防灭火属于矿井闭坑后全封闭空间内的防灭火，其内部不具备人员和设备可由井下巷道到达的实际情况，其防灭火与生产矿井采动采空区存在本质的区别。

同时，中国专利CN106761887B中装置虽然可以达到较为高效的灭火效果，但此灭火过程中，火源、高温已经对采空区煤层气的抽采造成影响，严重的会导致设备的损坏、威胁人员的安全。矿井关闭后老空区内没有生产人员，各种灭火设备不可由矿井原有巷道、硐室运输到老空区内部，因此，现有的采动采空区灭火技术无法应用到老空区防灭火中，当前老空区防灭火措施尚处于空白状态。因此，需要设计老空区地面抽采条件下的防灭火系统，以保证老空区煤层气的安全高效抽采。

发明内容

本发明旨在建立老空区煤层气地面抽采耗氧微生物防灭火系统及方法，针对自燃倾向性较强的老空区，在预防老空区自然发火的前提下，使老空区煤层气得到安全高效的开采，同时充分地保障煤层气抽采的过程中人员、设备的安全。进而提出了建立老空区地面抽采条件下微生物防火系统及方法，解决了部分矿井在老空区煤层气抽采过程中容易引发的煤炭自燃、瓦斯爆炸等事故的问题。

本发明是采用以下技术方案实现的：