煤矿防灭火专项设计.doc

内蒙古满世煤炭集团四道柳煤炭有限责任公司矿井防灭火专项设计二一一年一月预防井下火灾的措施一、煤的自燃预防措施1、开拓开采方面的措施（1）选择合理的巷道布置与开采程序，大巷及顺槽均采用锚喷支护布置在煤层中，布置在煤层中的服务年限较长的巷道要喷浆封闭。（2）工作面采用后退式回采，减少采空区漏风，矿井在回采过程中，应及时封闭采空区，并及时进行一氧化碳监测。（3）在生产中，尽量提高回收率，做到架下无浮煤，顶煤干净，工作面回采结束后立即封闭采空区。设计采用综合机械化采煤法，工作面年推进度为1425m，本采区内工作面最大推进长度为1800m，14.5个月即可采完，采取注氮和喷射阻化剂后，采空区自然发火期会延长，将不会影响工作面的开采。2、通风方面的措施通风系统为中央分列式，主、副斜井进风，回风斜井回风。通风方法为机械抽出式，配备风机二台，一台工作，一台备用。正确选择通风构筑物的设置地点，矿井井下通风构筑物主要是风门、调节风门及密闭门。 3、监测方面的措施本矿井安全监测监控系统对矿井煤炭自燃火情进行监测。二、防灭火方法1、防灭火系统选择理由目前成熟的防灭火系统主要有预防性灌浆、阻化剂防灭火、气氮防灭火等。（1）预防性灌浆预防性灌浆是目前我国较广泛的一种行之有效的预防煤炭自燃的方法。其灌浆材料主要为黄土（粘土、砂质粘土）或以页岩代替黄土，在我国土源丰富、水源充足的地区使用甚为广泛。灌浆站建在地势较高的风井广场场地，管路通过回风斜井铺设76mm钢管到达回采工作面注浆点。（2）阻化剂防灭火阻化剂防灭火是目前国内外正积极推广应用的一种防止煤层自燃的新方法，它对缺水、少土地区的煤矿井下防灭火具有重大意义。阻化剂防灭火技术较先进、工艺系统简单、投资较少，且阻化剂来源广、阻化率高、价格低廉。针对本矿区水资源缺乏及减少环境污染等方面考虑，本矿井采用阻化剂防灭火系统是适宜的。（3）注氮防灭火注氮工艺系统较简单，需用大型设备少，更兼适用于煤矿井下，方便灵活、效率高、运转费用低的移动式制氮设备研制成功，使我国近年注氮防灭火得到迅速发展。基于以上优点，本矿井采用注氮防灭火系统是适宜的。综述，为节约投资、降低成本，并结合本地区矿井的实际情况，本设计采用注氮、喷阻化剂综合防灭火方法。2、防灭火具体实施措施本井田煤层属容易自燃煤层，设计对预防采空区和回采工作面浮煤自燃发火采用以注入氮气为主，喷洒阻化剂、压注凝胶和建立预测预报系统等综合防治措施，具体防治措施如下：（1）建立氮气防灭火系统氮气灭火是上世纪八十年代的一项新技术，目前在欧洲国家得到了广泛应用，我国也有不少矿井使用并取得了成功。制氮装置选择综采回采工作面选用一台MD-300型制氮装置一套，全矿共计一台MD-300型制氮装置。注氮方法根据矿井具体条件，选用埋管注氮方法：在工作面的进风侧采空区埋设一条注氮管路。当埋入一定长度后开始注氮，同时再埋入第二条注氮管路（注氮管口的移动步距通过考察确定）。当第二条注氮管口埋入采空区氧化带与冷却带的交界部位时向采空区注氮，同时停止第一条管路的注氮，并又重新埋设注氮管路。如此循环，直至工作面采完为止。注氮方式注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮；从时间上分为连续性注氮和间断性注氮。工作面开采初期和停采撤架期间，或因遇地质破碎带、机电设备等原因造成工作面推进缓慢，宜采用连续性注氮；工作面正常回采期间，可采用间断性注氮。注氮防灭火惰化指标a、采空区惰化氧浓度指标不大于煤自燃临界氧浓度。b、惰化灭火氧浓度指标不大于3。c、惰化抑制瓦斯爆炸氧浓度指标小于12。安全管理a、在注氮过程中，工作场所的氧浓度不得低于18.5)，否则停止作业并撤除人员，同时降低注氮流量或停止注氮，或增大工作场所的通风量。b、制氮设备的管理人员和操作人员，须经理论培训和实际操作培训，考试合格，才能上岗。c、采空区进行注氮防火或对火区进行注氮灭火时，应编制相应的安全技术措施，并经矿总工程师审批后，方可实施。d、采用注氮防灭火的矿井，应建立制氮设备的操作规程，工种岗位责任制和注氮防灭火管理暂行规定等规章制度。e、应建立和健全注氮防灭火台账。回采工作面采空区注氮当自然发火危险主要来自回采工作面的后部采空区时，应该采取向本工作面后部采空区注入氮气的防火方法。应将注氮管铺设在进风顺槽中，注氮释放口设在采空区中，注氮管的埋设及氮气释放口的设置应符合以下要求： a、氮气释放口应高于底板，以90度弯拐向采空区，与工作面保持平行，并用石块或木垛等加以保护。b、氮气释放口之间的距离，应根据采空区“三带”宽度、注氮方式和注氮强度、氮气有效扩散半径、工作面通风量、氮气泄漏量、自然发火期、工作面推进度以及采空区冒落情况等因素综合确定。第一个释放口设在起采线位置，其它释放口间距以30m 为宜。注氮口间距为50m。c、注氮管采用单管，管道中设置三通。从三通上接出短管进行注氮。在日常管理中，应注意下列问题。d、注氮量的多少，应根据采空区中的气体成分来确定，以距工作面20m处采空区中的氧浓度不大于10作为确定的标准。如果采空区中CO浓度较高(50ppm)，或者工作面CO浓度超限，或出现高温、异味等自燃征兆，都应加大注氮强度。e、合理设置监测传感器，加强对采空区、工作面和回风槽中O2、N2和CO的监测；同时，由瓦斯检查员随时对工作面及其回风顺槽的O2、CO和CH4浓度进行检查，要保证工作面风流中的氧气浓度。发现工作面氧气浓度降低，应暂停注氮或减少注氮强度。f、注入氮气的纯度不得低于97。g、第一次向采空区注氮，或停止注氮后再次注氮时，应先排出注氮管内的空气，避免将空气注入采空区中。工作面相邻采空区注氮工作面回采过程中，当自然发火的危险不是来自于本采空区，而是相邻回来工作面的采空区时，对其相邻采空区应采用旁路式注氮防火，以保证本工作面的安全回采。旁路式注氮就是在工作面与采空区相邻的顺槽中打钻，然后向已封闭的采空区插管注氮，使之在靠近回采工作面的采空区侧形成一条与工作面推进方向平行的惰化带。根据国内外经验，每吨煤需5m3氮气量，可按下式计算注氮量：QN=5AK/（3306024）式中：QN注氮量，m3/min；A年产量，t；K工作面回采率。经估算，综采回采工作面注氮流量为9.0m3/min，矿井投产后宜按实际调整注氮流量，以取得最佳效果。注氮防灭火的安全措施本井田煤层埋藏较浅，为了防止回采工作面采空区通过冒落塌陷裂隙与地表沟通，因漏风影响注氮防灭火效果，进而引发采空区浮煤自燃。设计要求：a、在煤层露头附近、沟谷和井田内季节性河流附近留设有20m防水保安煤柱，严禁开采防水保安煤柱。b、在矿井开拓开采时，一定要根据井上下对照图，根据井下采掘位置及进度，派专人在相对应地表检查附近地面有无裂隙、采空陷落等现象，若发现有因地表下沉产生裂隙和塌陷区，应立即进行黄土覆盖填平压实。其中容易积水的地点修筑沟渠，排泄积水；容易产生滑坡的地方采取修筑挡坡墙等固坡措施。（2）阻化剂防灭火方法每个回采工作面配备了一台WJ-24型阻化剂发射泵，用于向开切眼、顺槽巷道、工作面上、下隅角喷洒阻化液，防止暴露煤壁及碎煤自燃。阻化剂选择选择阻化剂，应综合考虑以下几个方面：a、来源广泛，货源充足，购置方便、价格价宜；b、阻化率高，阻化寿命长；c、配制容易，井下使用操作方便，工艺过程简单；d、对井下设备和金属构件腐蚀性小，对人体无害。本矿井阻化剂选用阻化效果好、货源充足、运贮方便的工业氯化钙(CaCl2)。喷洒工艺目前我国煤矿常用机动性、半永久性和永久性三种喷洒系统。本设计选用机动性电动喷洒系统，该系统具有工艺简单、施工快、投资小、机动性大等特点。其工艺系统示意图见图5-3-2。参数选择计算a、阻化剂溶液(CaCl2)浓度为20%，平均密度为1.11t/m3。 b、松散煤吸液量0.058t/t，松散煤的密度1.0t/m3；巷邦煤的吸液量为0.011t/t。c、工作面一次喷洒量。经计算，一个工作面一次喷洒量为4.75t。每个工作面一次喷洒所需阻化剂(Cacl2)用量为950kg。喷洒设备喷洒设备为WJ-24型阻化剂喷射泵，与喷洒设备配套的器材有钢管、压力胶管、闸阀、喷枪等。喷射泵的工作压力为23MPa，最大射程7.15m，流量2.4m3/h，对地面矸石山灭火也有效果。（3）建立束管监测系统系统的组成束管监测系统是利用真空泵，通过一组空心塑料管将井下监测地点的空气直接抽至分析单元中进行监测，由采样器、接管箱、放水器、除尘器、抽气泵、采样控制柜和分析单元组成。ASZ-2型束管监测系统束管监测系统为氮气防灭火系统中的重要辅助措施，设计采用ASZ-2型矿井火灾预报束管监测系统。系统的束管监测装置、数据处理单元放置于地面办公楼内的监测监控系统中心站内，抽气设备安放在附近的加压水泵房中。束管主管由办公楼引出经主斜井敷设至井下，再经6上号煤辅助运输大巷送至回采工作面各顺槽中，再分接单管，与采区各监测地点相连接。测点处气体由地面设置的真空泵经束管抽至地面束管监测装置，然后将气体分析结果输送至计算机系统，连续监测井下巷道、采空区、密闭中的CO、O2、CO2、CH4等气体组分浓度，根据CO变化趋势和格雷哈系数，早期预报煤炭自燃预兆。当气体(CO、CO、CH、O)浓度超过规程规定时，往采空区进行注氮。生产中，若自燃发火程度严重时，可实行连续注氮。观测站、移动和临时观测站的布置在采区回风巷、工作面的进、回风巷各建立一个观测站，并符合井下测风站的要求，观测站的位置应使进风观测点能够控制全部进风流，回风观测点能够控制全部回风流；移动观测点布置在工作面进回巷内距工作面1020m处，临时观测点布置在工作面老空区或有异常现象的区域。束管监测系统设有通信接口，可并入矿井集中监测监控系统，与矿井安全生产监测监控系统联网，作为矿井集中监测监控系统的一个子系统。（5）其它综合措施对主通风机经常进行性能测定，掌握其特性，并随着季节变化及时调整主通风机工况，确保用风地点供风稳定、合理。工作面采完后，及时密闭，堵绝漏风。液压支架上，每隔20m左右安装一台QWF-1型气雾阻化剂喷雾器，随采随喷。自工作面顺槽中，向采空区上部打钻注水，日注水量300t，湿润顶板岩石，利于防止采空区煤炭自燃。工作面下隅角张挂风帘，阻止向采空区漏风；破碎煤壁及裂缝等漏风处，喷射高效速凝剂砂浆，采用SF6气体示踪技术，查找采空区漏风通道，相应采取喷涂聚氨脂泡沫堵漏和增大漏风通道风阻等措施。 发火征兆明显处，用高压泵压注或喷洒“凝胶”胶体，覆盖煤体、隔氧降温，对采空区顶部的高温点和火区，辅以注耐高温水胶体措施。（6）完善仪器、仪表设计配备了氧气测量报警仪、多种气体检定器、煤自燃倾向性测定仪等设备，可人工巡回检测气体组份，为防止煤层自燃提供了手段。3、井下外因火灾防治（1）及时清理可燃物。井下使用的棉纱头、布块、各类油脂以及巷道内的废坑木应及时清理出井。雷管、炸药材料的运输和保管，应严格执行煤矿安全规程的有关规定。（2）加强用电管理。井下所有电气设备的选择、安装与使用应严格遵守有关规定，并应正确使用各类安全保护装置，防止电流过负荷而引起火灾。（3）主要井巷和机电硐室（主变电所、主水泵房等）全部采用不燃性材料支护；（4）加强生产中的安全管理。井下运输过程中注意防跑车砸坏电缆，生产中应注意冒顶等外力损坏电缆及电气设备。（5）在副斜井井底辅助运输大巷附近设置消防材料库，配备有足够的灭火器材。（6）矿井建立有完善的消防洒水系统和消火栓。胶带运输大巷的机头硐室设置自动洒水灭火装置及烟雾报警装置，主斜井和胶带运输巷内每隔50m内设置一个SN50mm消火栓及配套水枪及水龙带，以便急用。（7）在下列地点设置了防火门