预防煤层自燃发火设计.

1、预防煤层自燃发火设 计六枝特区青菜塘煤矿2010年度预防煤层自燃发火设计一、概况1）矿井采掘生产情况青菜塘煤矿位于六枝特区郎岱镇境内，距贵昆线上的新窑火车站约33km，距水黄高等级公路2.5km，交通十分方便。矿区面积1.1379km2。该矿可采和局部可采煤层共七层，由上至下依次为1、2、3、7、17、18、19号煤层，煤层倾角60-70。1、2、3、17、19号煤层为瘦煤为主，有部份焦煤；7、18号煤层以主焦煤为主，有少许瘦煤。矿井改扩建30万吨/年，储量核实报告已批复，开采可行性方案设计已审批，开采设计方案及安全专篇等设计得到批复，老系统现已关闭，正在施工新系统建设，现在只有二个掘进工作面

2、，无采煤工作面。2）通风状况矿井采用中央并列抽出式通风，风井装有两台矿用隔爆型轴流通风机，型号为FBCDZ，功率237 Kw ，一台工作，一台备用。通风机风量为1680720m3/min,风压为11602500Pa。(由于矿井通风系统较好,通风阻力小，风井主扇只开一节，矿井进风量可达1400 m3/min,矿进风量有余)。3、根据六枝工矿(集团)恒达勘察设计有限公司2006年6月16日提交的井田内7号煤层自燃倾向性鉴定报告，7号煤层自燃倾向为二类,属自燃煤层。其他煤层暂未作鉴定。因此矿井必须采取预防自燃的措施。另外，矿井必须尽快对其它煤层进行煤层自燃发火倾向性鉴定，以便采取相应的安全措施。二、

3、煤层自燃发火分析1、7#煤层经鉴定为自燃煤层，尤其是工作面上方前部+1435水平为7#煤老窑破坏区，回采率低，遗留大量而集中的碎煤，并且应力集中。在采动过程中，极易使7#煤层回风巷巷局部地点受压过大而造成顶板破碎或冒落。因该区段供氧条件较好，但散热性能差，热量积聚后易发生自燃。2、采空区区段在回采工作面压力作用下，护巷煤柱破碎、破裂坍塌，并且在采煤过程中遗有大量浮煤，再加上放顶后采煤工作面上下两巷冒落不实，留下了漏风通道。在漏风氧化储热的部位，易发生自燃。3、原7#煤层为长壁后退式柔性掩护支架开采，遗煤多，在空间中的氧与破碎煤体本身已进行缓慢氧化，并且热量不易散发，空间温度较高。在采动过程中，

4、与上部空间塌通，两巷间存在温度差，高温与低温之间的对流和扩散漏风形成稳定的持续的供氧条件和储热环境，从而引起采空区原7#刀柱遗留煤柱的自燃。三、防治自燃发火设计（一）通风管理与预测预报方面1、采煤工作面采用U型通风方式，为减少采空区氧化带漏风量，尽量减小压差，负压不能超过25mmH2O。回采期间必须加强工作面及周边的通风设施的管理，合理布置通风系统，保证该面通风系统稳定可靠。2、为尽可能减小采空区氧化带宽度及漏风强度，进行安全配风计算。回采期间工作面的风量保持在400m3/min左右，上下浮动不超过35m3/min，发现风量变化超过规定时，必须立即查找原因，采取措施，进行处理。3、制定工作面专

5、项防火管理制度。严格执行自燃发火预测预报制度，防火监测内容为防火点的CH4、CO2、CO、气温、水温等发火预兆项目。每班的检查结果汇报通风区调度，并记录在专项防火记录薄内；另外通风区还需设立专门的39713工作面防火台账，台账主要包括各地点CH4、CO2、CO、气温、水温、气样分析、风量、防火措施实施情况、工作面推进进度等内容，以便进行防火分析。4、在工作面进风巷、回风巷、工作面上隅角及盘区风道各设置一个防火观测站，每班由瓦斯员负责挂牌检查汇报。5、工作面所有工作人员必须了解掌握自燃发火预兆的相关知识，一旦发现有煤壁挂汗、发热、空气中有煤油、焦油味等自燃征兆时，必须做好标记，并及时汇报。6、由

6、煤矿技术主管负责放专人对工作面上下巷的顶板下沉及完整性进行观察，发现巷道有顶板破碎或冒落，必须做好标记并汇报。7、如发现工作面上下巷道有破碎、冒落现象时，由通风队负责及时组织对破碎地点或冒落点进行打钻、充填、封堵处理（具体办法附后），同时通风一队及时将破碎、冒落点纳入防火观测点。8、通风区技术组每周对防火点检测记录进行整理分析，发现自燃发火指标达到临界值或超标等有异常变化时，由通风区组织研究针对性措施，根据隐患状况及时采取洒水、注浆、注阻化剂等防灭火措施，妥善处理，并立即发出自燃发火警报，告知有关单位及人员。建立防治自燃发火档案，每月定期对防火观察数据进行汇总、分析，绘制变化曲线，密切注视自燃

7、发火征兆的显现及其变化趋势，时刻掌握自燃发火动态，及时指导防火管理工作。9、每周由通风队负责使用红外线温度探测仪对采空区内及巷道破碎地点进行温度测定。每月对采空区上隅角及破碎、冒高等地点抽取气样送实验室进行分析。每月对气样分析和温度变化绘制曲线图进行综合分析，根据分析情况调整采样和观察周期。10、工作面按规定在回风巷距工作面10m处设置CH4传感器、CO传感器、温度传感器各一个，实行防火监测监控。11、通风二队每周对工作面周边的9道密闭完好情况进行定期检查、维护，确保完好。通风一队测风员每周对本矿范围内的漏风情况进行一次全面检查。12、地测中心定期对周边小窑及地面盖山裂隙进行查堵，检查情况做专

8、项记录，确保该面采空区的漏风降低到最低限度。（二）回采期间防火工作要求与顶板管理1、采煤期间要减少采空区遗留煤量，尽量不丢煤。2、适当加宽支撑煤柱尺寸，防止压力过于集中压塌煤柱，产生漏风。熟练掌握后掩护支架，严防过多遗煤。拉走矸石的同时，必须将浮煤清理干净，使顶板充分冒落压严采空区。3、减少最大控顶工序时间，加快回采进度，减少遗煤氧化发热时间，在自热发火期内，使采空区中的氧化带进入窒息带。4、要及时回收木头、棉纱等易燃物品，严防易燃物品进入采空区。5、超前支护段和上、下隅角以外巷道的顶帮由采煤队负责利用液枪每8h进行充分洒水湿润一次，杜绝高温煤体进入采空区以及降低温度延长自燃发火期。移架一次要

9、对上下隅角塌落的碎煤体洒水及喷洒MEA阻化溶液，全面彻底覆盖、洒透。6、回采期间采煤队要加强对上下巷支护，严防塌透上部煤层从而引起上部未采煤层过早地氧化发热，蓄温自热，如有空洞巷道要及时封堵充填、进行处理。（三） 防火技术及方法1、巷道顶板破碎煤体可能自燃地点的防治1）、根据巷顶煤体破碎不同，对顶煤破碎深度在5001000mm巷段，沿巷道走向在巷顶间隔3m布置一排2个与巷顶呈3035的仰角，深3m、直径20mm的测温、洒水钻孔。该孔一般仅用于测温，一旦发现温度超过危险临界值（35）后，即对破碎的顶煤注水或压注阻化液、粉煤灰。2）、对破碎顶煤深度超过1000mm的破碎煤体段布置深钻孔，沿巷道走向

10、预先在巷顶间隔5m布置一排2个与巷顶呈4045的仰角，深68m、直径40mm的注浆或充填孔。主要用于向巷顶破碎煤“多轮多次适量”注水，以湿润、降温、阻燃。在观察过程中发现CO有上升趋势或温度达到临界值，并伴有CH化合物出现时立即采取压注MEA或粉煤灰浆进行阻化防灭火。 钻孔打好后及时下入前端有1m花眼的40mm的钢管。下管深度不小于孔深，封孔采用土灰比3：1的黄泥灰。封孔深度不小于0.5m，孔封好后即连接注水、注浆支管进行注水、注浆，未连接支管的管孔，必须堵严。2、巷顶高冒区的防治对于巷顶出现的高冒区，进行表面封闭。封闭时，木板要卡紧，封闭严实，并用灰土1：3的泥浆抹严，封闭前应根据冒落高度及

11、范围，先下入40mm的防火管，下管密度为1个/2，下管深度根据冒高确定。下管前端必须下至冒落顶板处，且前端1m必须是花眼钢管。24h后对其充填粉煤灰进行封闭，具体充填时要分组进行，充填时先连接钻孔个数的1/2，其余钻孔备用，充填量以填满实为止。3、采空区防治（1）封堵采空区的主要进、出口漏风，减少采空区漏风量。第一，采空区氧化带的宽度与单位时间的供氧量与漏风量的大小成正比关系，采空区漏风量大小除与工作面上下隅角的风压差和塌落后的空隙率相关联外，还与采空区主要进、出口的漏风的通过能力有很大关系，所以随着工作面的推进，及时封堵采空区的主要漏风通道，最大限度的减少采空区漏风量，是一项重要的措施之一。

12、为此，采煤工作面在正常回采中每隔20m由采煤队负责用编织袋装填不燃性材料，沿巷道走向分层垂直垒砌，封堵漏风通道。封堵的两侧必须与相邻的支架尾梁和巷道煤壁接严，且其顶端必须与巷顶接实，能够全断面封堵漏风通道。在正常开采过程中，如果发现采空区温度、CO呈上升趋势，并伴随有CH化合物的出现时，及时放专人对工作面、采空区的各项自燃指标进行逐段全面检测分析，准确掌握采空区的隐患范围、地段，并采取如下措施：A、及时在进、回风巷的上、下隅角建墙，并在墙体内向采空区方向呈扇形人工下设5个注阻化剂钻孔。技术参数：钻孔底部距工作面的垂直距离氧化带宽度，钻孔打好后及时下入前端布设有花眼40mm的套管，花眼长度为：钻

13、孔深度减6m（冷却带宽度），花眼孔径18mm，花眼间距1m。B、通过支架前梁架沿工作面走向，向架后采空区重点地段打75mm钻孔进行压注MEA防火材料。钻孔的参数为：角度=15，L（孔深）=氧化带宽度/cos15；布置间距：重点范围内每架一个，成孔后，下入花眼钢管（参数同前），及时连接压注泵对采空区及上、下隅角压注MEA高分子防火材料。采空区氧化带宽度计算公式：X=4（Qh-Qj）O20ZL（Qh+Qj）2v0ln（O20O2min）Q （Qh Qj）式中 Qh工作面实测回风量，m3/min；Qj工作面实测进风量，m3/min；Z工作面采高，m；L工作面斜长，m；X采空区氧化带宽度，m；O20风

14、流中的氧含量，取20.96%；O2min煤氧化下限氧浓度（取值为5.74%）v0煤耗氧速度， m3/min；Q1工作面的供风量，m3/min。上式可简化如下：X=a Q （2）工作面停采，撤除支架期间的防治撤除期间由于工作面停滞不前，氧化带长时间停留在同一区段内，采空区浮煤发火的可能性最大，所以撤除支架期间防火的重点主要是采空区防火。防治措施如下：第一，在距停采线30m时，必须在工作面的上、下隅角相距10m依次压入3趟75mm的钢管进行足量注浆（采空区注浆管埋设见图（5），注浆时每推进10m注浆一次，压浆管随着工作面的推进，不断向外接续，直至停采。停采后及时在上、下隅角建墙进行封堵。第二，在停

15、采线上、下隅角主要漏风封堵后，其周边次漏风带的漏风强度会有所增强。因此为减少次漏风通道，从工作面停采前15m开始，在架顶随顶网同步铺设具有“双抗性”的彩条布，彩条布沿工作面走向压入采空区，压掩长度不小于1.5m，沿倾向与工作面的斜长相同，接口边长度300500mm，压口方式为顺风流方向，其前部必须铺至煤壁处。该方法与封堵采空区漏风通道和采空区注浆等措施同时实施。（四）防火设备技术参数及工艺流程1、注浆孔钻探设备技术参数和配备情况（1）、钻机：型号KHYD75DIA，功率：3KW，电压：380/660主轴转速：240r/min，钻进速度：320mm/min，主机重量：75kg，钻孔直径：3645

16、mm（岩石），6090mm（煤层），钻空深度：8m（岩石），80m（煤层），配备：上下巷各一台，要求钻机性能完好，能够正常使用。（2）、钻杆的参数选择和配备情况在施打过程中，实体煤或破碎程度较轻的煤层比较好打。但在破碎煤体中施打时，由于煤体破碎疏松，施工钻孔时，钻头穿过后破碎煤体结合在一起，即不能成型，很难成孔，且无法下如套管，甚至钻头、钻杆退不出。因此，选用一次性钻头打孔，钻进后不在复用，并且直接用两端车丝的钻孔套管代替钻杆，钻头与套管或套管之间必须用耐扭强度较大的加厚刚性接箍连接，不仅能解决破碎煤体注浆孔的施打问题，而且可以提高施工效率（一次性钻头及首根套管的结构见配备：钻头20个；套管正

17、、副巷各50m。2、MEA压注或填洒工艺流程步骤及设备参数（1）、MEA的压注、喷洒步骤、配料箱选用1.5m3，确定每箱的MEA加入量为0.045 m3；、向配料箱加水过程中，同步将MEA料剂均匀地洒入配料箱中；、加到预定位置后，不要急于搅拌，而让其自行吸水变成胶体后，可适当进行搅拌，保证其均匀性；、压注或喷洒过程中，掌握好水和料剂的同步添加速度，保证配比稳定；、配比水源应具有一定的水压，加料时应将其向水流与水面的交汇处均匀添加，充分利用交汇接触面往上翻起的水浪将材料带走并均匀混合。（2）、压注、喷洒设备采用TBW50/15型高压泥浆泵TBW50/15型高压泥浆泵技术参数功率：2KW；流量：5

18、0L/min；工作压力：1.5MPa；输送介质料径3mm除此工艺外，也可用两个配料箱并联后再与压注泵串联形成系统，交替进行单个配制MEA胶体压注或喷洒。3、粉煤灰压注流程：阻化粉煤灰工艺要求及技术参数（1）、水与粉煤灰之比为1：1.5（2）、粉煤灰粒径8mm（3）、充填泵选用KLB100/5型，其参数为：工作压力P=5MPa；流量Q=6m3/h；输送介质浓度为60%；介质粒径8mm（五）其它方面的防火要求1、投产前正、副巷停采线20m范围内必须各设置一道防火门，并储备足够数量的封闭防火门的材料。2、回采结束后，对停采线以外巷道必须进行回收放顶，使顶板冒落严实，并在45天内进行永久性封闭。3、要

19、完善防尘供水管路系统，及时清理浮煤和煤尘堆集，严格按规定使用好各项防尘设施，执行好各项冲刷洗尘制度。正、副巷巷顶、煤壁、工作面煤壁和上、下隅角必须每班用高压枪头进行冲洗湿润。4、加大该工作面的煤层注水力度，注水孔内添加MEA高分子防火材料，水分增加率必须在3%以上，遗留到采空区的煤必须再次洒水浇湿，进行防火预处理。5、工作面必须吊挂避火灾路线标识，以便发生火灾时保证工作面人员按避灾路线紧急撤离。所有职工必须掌握正确使用自救器的方法，坑口负责保证所佩带自救器全部符合要求。6、南坑所属各队组技术队长负责对本队职工要进行防火、自救器的使用以及如何避灾等知识的培训，增强职工的安全意识。7、该面使用阻燃

20、皮带、阻燃电缆、皮带机头20m范围内必须采用不燃性支护。8、油脂库、皮带机头均应采用不然性材料支护并配备2个灭火器和0.5m3的灭火砂箱，移变处、材料库、泵站各配备1个灭火器。煤层自燃预测预报制度1、采煤工作面采用U型通风方式，为减少采空区氧化带漏风量，尽量减小压差，负压不能超过25mmH2O。回采期间必须加强工作面及周边的通风设施的管理，合理布置通风系统，保证该面通风系统稳定可靠。2、为尽可能减小采空区氧化带宽度及漏风强度，进行安全配风计算。回采期间工作面的风量保持在400m3/min左右，上下浮动不超过35m3/min，发现风量变化超过规定时，必须立即查找原因，采取措施，进行处理。3、制定工作面专项防火管理制度。严格执行防火监测制度，防火监测内容为防火点的CH4、CO2、CO、气温、水温等发火预兆项目。每班的检查结果汇报通风区调度，并记录在专项防火记录薄内；另外通风区还需设立专门的39713工作面防火台账，台账主要包括各地点CH4、CO2、CO、气温、水温、气样分析、风量、防火措施实施情况、工作面推进进度等内容，以便进行防火分析。4、在工作面进风巷、回风巷、工作面上隅角及盘区风道各设置一个防火观测站，每班由瓦斯员负责挂牌检查汇报。5、工