均压灭火技术在矿井防火中的应用

1、均压灭火技术在矿井防火中的应用矿井防火是煤矿生产中的重要环节之一，因为矿井一旦失火，往 往会造成很严重的人员、财产损失。所以，我根据平时在课上所学和 最近查阅的资料就“均压技术在矿井防火中的运用”结合现实案例， 谈谈我自己的一些想法。摘要：矿井火灾矿井主要灾害之一，每一场火灾的发生，轻则影 响生产，重则可能烧毁煤炭资源和矿井设备，更为严重的可能引燃瓦斯煤尘爆炸或 火烟毒化矿井，酿成人员伤亡的重大恶性事故。因此，必须分析矿井 的各种火灾的火源，以及引起火灾的各种因素，特别是对矿井内因火 灾的防治。矿井内因火灾的防治措施主要有矿井均压灭火、矿井预防 性注浆等。矿井均压技术由于其投入小、见效快而被矿

2、井广泛使用。 同时在一定程度上矿井均压技术防止了矿井内因火灾的发生，对矿井 的安全生产起到保驾护航的作用。关键词：均压技术；矿井防火；应用2004 年取样经抚顺煤研所鉴定，开滦钱家营矿业分公司5s、7s、8s、9s、12s属H类自燃发火煤层，1997年7月，-450水平一采区12s-1 西回风巷曾发生一次自燃发火事故， 12s-1 的采空区先后出现过 高温点、CO等自燃发火迹像。12S-1煤层自燃发火期为12个月，发 火危险程度为W级。2003年，-296采空区出现高温点、CO等自 燃发火隐患。一、煤的自燃发展过程一般来说，煤的自燃发展要进过三个阶段，即潜伏期、自热期、 燃烧期。影响煤的自燃发

3、火危险性的主要因素是：第一，漏风供氧条 件。漏风风速很大时，改变了热交换条件，氧化生成的热量容易被风 带走就不能发展成自燃火灾；只有在既有风流流通，而风速又不大的 情况下，煤才能自燃发火。第二，蓄热条件。蓄热条件越好，热量易 于积聚，越易引起煤的自燃。第三，采空区留有大量的遗煤。综采工 作面在采煤期间，必然有一些的遗煤留在采空区，在生产期间要优化 回采工艺，提高煤的回收率，尽量减少遗煤量。根据研究结果显示， 采用走向长壁采煤法的工作面，采空区自燃三带的范围为：散热带2 4 2 7米，氧化带271 10米，110米以后为窒息 带。二、防止煤炭自然的开采技术措施 合理的采煤方法能够提高矿井先天的抗

4、自然发火能力，实践边 名，降低煤层自然发火的可能性应从以下几个方面着手。（一）少丢煤或不丢煤，在工作面回采过程中，由于要做到不丢 煤是非常困难的，因此要做到优化回采工艺，最大限度的提高煤炭的 开采回收率。（二）控制矿山压力，减少煤柱破裂。煤柱是用来割断各采空区 的防护柱，煤柱一旦破裂，采空区之间将形成互相连同的趋势，而回 采工作面的采空区欧风井进入其它采空区，这样将形成采空区大面积 漏风。这对矿井防止煤层自然发火极为不利。（三）避免上行开采，遵循先采上覆煤层，再采下覆煤层的正常 回采顺序。如果先采下覆煤层，再采上覆煤层时，由于下浮煤层已经 回采，其采空区下陷，再绘彩上覆煤层时，采空区漏风将会由

5、下覆煤 层的下陷时所形成的裂隙进入回采工作面，或者由上覆回采工作面进 入下覆采空区中。这样将形成采空区漏风，进而将会形成采空区自然 发火。（四）加快工作面回采速度，是采空区子热源难以形成。（五）及时封闭采空区。三、防治火灾的均压技术均压是指均衡漏风通道进出口两端的风压以杜绝或减少漏风量的 措施，有人称为调压。减少或杜绝通往有遗煤堆积区域的漏风就是取 消煤炭自燃的四个必要条件之一，即可以防火也可以防灭火。用于封 闭区的均压可防止遗煤自然发火和加速火灾熄灭；用于开区的均压可 以抑制工作面后部采空区遗煤自燃的发展。同时又将均压概念用于指 导调整风流方向以消除火灾气体的威胁，用于正确地选择通风系统，

6、通风构筑物的位置等通风防火工作的多个方面。均压防灭火技术大体可分为两类。（一）开区的均压在生产工作面建立均压系统，以减少向其后部 采空区漏风，抑制遗煤自燃，防止 CO等有害气体超限聚积或向工作面 涌出，从而保证工作面正常回采，称之为开区均压防火。针对不同形 式的漏风，查清主要漏风通道、漏风范围、降低或改变其端点压差是 实现开区均压的关键。1、长壁工作面漏风形式1. 后退式回采，折返通风，采空区漏风与工作面风流形成的小并 联漏风系统。2. 厚煤层分层同采，上下分层工作面采空区漏风形成的角联漏风 系统3. 厚煤层分层开采，下分层回采时，透过上分层采空区漏风形成 的多并联漏风系统。4. 后退式回采，

7、折返通风，工作面后部与相邻煤层采空区或本煤 层未隔离的旧巷形成的复杂连接的漏风系统。2、漏风通道的探测 目前检测漏风通道的最新方法是采用示踪气体法。示踪气体 SF6 用于检测井下漏风，SF6是无色、无嗅、无毒的不燃性惰气，在大气中 的本原含量极低，而且检出灵敏度高，使用带电子捕获器的气相色谱 仪或SF-1型SF6检漏仪即可检出。释放与采样操作简便，在地面用球 胆装入SF6气体，携带井下使用。释放 SF6选在漏风通路的主要进风 口，采取气样使用小号球胆或15ML的医用针管在几个预估的漏风通路 出口进行。采样针管上要注明采样的时间与地点，采取气样的针管要 严密封闭，携往井上，交化验室分析。第一次采

8、样时间的预估十分重 要，为防漏检，在放样后第一次采样时间的确定要考虑释放SF6地点与采样点的距离，漏风的速度以及 SF6的扩散速度。检测漏风的距离 愈长，范围愈大，漏风的风速愈小则放样与第一次采样的间隔时间可 以愈长。但是大范围的漏风区域不应超过 30MIN小范围的漏风区可在 10MIN以后，采样在同一地点时间上的间隔初期短（5-10MIN）后期可 稍放长一些（30-60MIN），采样十次左右就足以检出 SF6的最高浓度 点。（二）开区均压措施 调节风门均压是针对小并联漏风系统而采取的一种均压措施，在 工作面的回风巷内安设调节风门后，工作面风量减少，通风压差降 低。随之而来的是采空区内原有的自

9、燃带宽度变小，窒熄带前移，已 经发展起来的自燃现象也会得到抑制。由此不难看出，在工作面后部 采空区存在并联漏风的条件下，控制自燃的有效措施是在回风道内设 置调节风门。与此同时，若能采取加快回采速度的措施使三个带迅速 前移自燃就不会发生。现场生产中，针对类似条件，除采用调节风门 的均压外，还在工作面的进风巷内安设调压风机，其实这是不必要 的。应当指出的是：工作面风量的减少是有限度的，它不能低于 规程 规定的最低风速（0.25M/S），更不允许出现瓦斯超限。另外，还要满 足降温、防尘方面的要求。（三）闭区均压在有可能发生煤炭自燃而已封闭的区域采取均压措施可以防止火 灾的发生，在已经因火灾而封闭了的

10、区域采取均压措施可以加速火区 的熄灭。前者称闭区均压防火，后者称闭区均压灭火。1、闭区均压原理 据考查，封闭内风流的流动属于层流状态。层流状态下风流流动 的阻力定律如下： h=R*Q式中：h层流流动时的阻力，Pa; Q封闭区的层流风阻，N*s/m5;Q通过封闭区的漏风量，m3/s;上式表达了封闭区域的风压、风量与风 阻的相互关系，而且用于分析均压效果，故称闭区均压特性曲线图。2、闭区均压措施 1并联风路与调节风门联合均压。封闭区风口、进风口两点的压 差过大，所以漏风严重，以致有自然发火的危险。为了控制漏风采 取了两项措施：一是同时增加工作面风运道封闭区封闭区的压力;而 是同时降低工作面风运道封

11、闭区封闭区的均压技术在矿井防火中的应 用（开滦钱家营矿业分公司河北唐山 063301），降低进风口压力。这 样进回风口两点压差显著减少，漏风量降低，自然发火危险得到消 除。如果封闭区内原来存在火源，也会加速熄灭。2调压风机与调节风门联合均压。启动风机后，再根据需要调节 窗口的大小，以消除原来防火墙内外的压差，从而阻止漏风。防火墙 内外压力的均衡可由安设于调节风门外的 U形水柱计显示。这种均压 方法对已封闭的火区，限于条件无其它更好的方法时方可考虑使用； 对于用之防火要慎重。风机长期运行消耗电能，经济上很不合理。另 外，一旦发生故障，风机停止运行，均压作用消失，防火作用得不到 保证。3连通管均压

12、。在可能发生在煤炭自燃的封闭区的回风侧密闭墙 处面，再加筑一道密闭墙，然后穿过外部密闭墙安设管路，直通地 面。在管路出口安有调节阀门，使其阻力与进风区段的阻力相等。则 封闭区的进回风两端的压能相等而漏风消失。四、均压技术的应用（一）工作面概况开滦钱家营矿业分公司 1127 工作面是第一个跨上山、跨区域回采 的工作面，回采期为15个月，而12 s-1煤层自燃发火期为12个月， 回采期超过该工作面自燃发火期，具有自然发火隐患，同时上赋 1196 工作面已回采完毕。工作面布置图见图 3。一采五中 20032001 付采五 中 1127采面 3 图 1127 作面工调整前通风系统示意图1、工作面位置：

13、该工作面位于-450水平13采区十二煤层。2、采面走向长度：上风道1886m下运道1940m3、采面倾斜长度：平均 149m。4、工作面掘进施工情况1一采侧工作面掘进：风道自 2002年 10月 16日开始掘进，运 道自 2002年 11月 8日开口掘进。2三采向辅采侧掘进：工作面风道自 2003年 1月 7日开始掘 进，于 2003年 3月 1日与辅采侧贯通；运道自 2003年 1月 9日开始掘进，于 2003年 3 月 30 日与辅采侧贯通；切眼自 2003 年 2 月 27 日由风道开口掘进， 2003年 3月 15日与运道贯通。5、1127工作面自 2003年 5月 17日正式回采。于

14、 2003年 12跨 过辅采区回采。（二）煤层自燃发火防治1、回采初期煤层自燃发火防治1. 准备工作（1）十二煤层自燃发火期为 12个月， 1127工作面回采期预计为15 个月，要求对工作面防火管理更加严格，制定了相应的安全技术措 施的同时，加大了该区域的火检检查密度，由原来每周检查三次改为 每周四次.（2）对运道尾巷和风道尾巷使用砖灰材料及时的进行了永久性封 闭，切眼绕道采用编织袋装煤矸粉码垛的方法封闭。（三）工作面回采前，由风道维护尾巷向切眼埋设了 55 米直径为 108 毫米注浆管路，准备在工作面推进 100米（运道推过最低点）后， 开始对采空区注浆。2. 回采初期工作面发火隐患的产生与

15、排除（1） 工作面运道尾巷闭在7月22日的火检检查中发现CO气体，闭气体含量为 :CH4:0.9%,、CO2： 0.5%、CO： 0.0007% 02： 20% 空气温度 25C。（2）7 月 23日六点班，对辅采、三采区进行通风系统调整，从 而进行采区间均压措施。其目的在于通过提高三采区压力，降低付采 区的压力，从而达到减小付采与三采间的压差，使工作面向采空区的 漏风量减小。这样可以减少 1127切眼的供氧量。其设施布 置图祥见图 3。3. 效果通过采取均压措施，运道尾巷闭内 CO气体含量呈现逐渐下降趋 势，治理效果明显。经过 50多天的治理工作，到 9 月 10 日， 1127工 作面运道

16、尾巷闭内CO气体消失，通过2个月的观察，没有再次出现CO气体。2、跨上山回采后煤层自燃发火防治 1跨上山回采前准备工作 在该工作面跨付采 12s 上山回采前进行通风系统调整，由原来的 付采回风改为一采回风。调整前通风系统：付井-一采12s上山1127运道1127采面1127风道付采12s-付采五中轨斜付采 风桥- 1102 轨道山- -300 水平回风巷-东风井-地面调整后通风系 统： 1127 工作面跨过辅采 12s 边眼时，该工作面通风方式改为下行 风，工作面风流方向见图 4。即新风地面 -450 大巷一采 12s 边眼进风 -1127 风道-工作面乏风 1127 运道-一采 12s 上山 -一采五中轨斜 -1101 回风上山 -300 回风巷-东风井 -地面 20012003一采五中采面 2 图 1127 作面工调整后通风系统示意图压力调整后采区压力分布及有害气体的 均发生明显的变化，具体数据详见表 2 表 2 采区压力分布及有害气体 浓度变化表（三）1127 回采结束后煤层自燃发火防治1127回采结束后，一采、辅采、三采区 12s 所有密闭注浆，将该 工作面采空区所涉及到的范围全部封闭。同时注意该工作面采空区所涉及到的范围密 闭检查。五、综合效果通过采取以上