150102综采面防灭火设计讲解

1、150102回采工作面防灭火设计方案通风助理：审 核：编 制：通风区二O一五年六月十五日编制依据1、煤矿安全规程，2014年版；2、矿井防灭火规范（试行），煤安字（ 1988）第237号；3、盘城岭防灭火设计；4、煤矿自燃发火 标志气体色谱分 析及指标气体优 选方法, AQ/T1019-2006;5、煤矿自燃发火束管监测系统通用技术条件，MT/T757-1997;6、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范，AQ1029-20077、煤矿灌浆防灭火技术规范，MT/T702-1997;8、矿井密闭防灭火技术规范，MT/T698-1997;9、煤矿用氮气防灭火技术规范（MT/T 699-1997）;

2、10、盘城岭煤层自燃倾向性鉴定报告；11、盘城岭安全设施设计。审批签字表措施名称：150102回采工作面防灭火设计方案单 位签名日 期总工程师安全副总工生产副总工技术副总工机电副总工通风副总工调度室技术科机运区通风区安监处瓦斯治理队综采队审批意见150102回采工作面防灭火设计方案第一节工作面概况一、概况150102工作面所采煤层为15#1层，所处水平为+990水平，隶属1采 区，工作面标高为+865+930,走向长度1290nl倾向长度150m面积 193500点 工作面布置为北东走向，呈东高西低。南接北回风下山，上顺 梢与原15#煤旧巷道及采空积水区相邻。150102工作面位于位于后峪沟北

3、 西方向的山梁上，于后峪沟起沟处横跨后峪沟，地面标高为 +119卜+ 1295。表1工作面位置及井上下关系煤层名称15号水平名称+990m采区名称一采区工作回名称150102回 米工作回地面标图 （nj）+1190 +1295工作面标图（m）+865+930地面位置150102工作面位于后峪沟北西方向的山梁上，于后峪沟起沟处横跨后 峪沟。井下位置及 四邻采掘情 况工作面为北东走向，呈东高西低。南接北回风下山，上顺槽与原15#煤旧巷道及采空积水区相邻。走向长（nj）1290倾斜长（m）150回积（m2）193500二、煤层及相关参数该面所采煤层为15#,赋存于下二叠系山西组，为贫煤及少量贫瘦 煤

4、，贫煤做动力煤，为中灰高灰、中硫中高硫、低磷中磷、低热值 高热值煤；贫瘦煤做炼焦用煤，为低灰中灰、中低硫中高硫煤。煤层结构较简单，属全区稳定可采煤层。煤层厚度2.156.92m,平均厚度5.66m,煤层倾角821 。煤层含02层夹研，夹研厚0.350.90m。三、煤层自燃2014年经山西省煤炭工业局综合测试中心鉴定，矿井15#层自燃倾向性等级为II级，为自燃煤层，最短自燃发火期为73-88天。四、煤层顶底板1、煤层顶板伪顶：厚度为0.35m,主要成分为泥质，次要成分为粉砂质和炭质，薄层状，结构疏松，随采随落；直接顶：厚度为15.28m,砂质泥岩位于顶部或底部，黑色，以泥质为 主，粉砂质次之，块

5、状，泥质胶结，含炭质，主要以细中砂岩为主，其 灰白灰黑色，以石英、长石为主，含大量云母和暗色矿物，分选性中等, 磨圆度差，钙质胶结，斜层理发育。2、煤层顶底板直接底：厚度为7.33m,灰黑灰色，质纯，块状结构，致密，有滑 感，含大量植物化石，局部含有少量铝土质。表2顶板岩性分析顶底板名称岩石名称厚度(m岩性特征直接顶砂质泥岩、细 砂岩、中砂岩15.28砂质泥岩位于顶部或底部，黑色，以泥质为主， 粉砂质次之，块状，泥质胶结，含炭质，主要 以细-中砂岩为主，其灰白-灰黑色，以石英、 长石为主，含大量云母和暗色矿物,分选性中 等，磨圆度差，钙质胶结，斜层理发育。伪顶砂质泥岩0.35黑色，主要成分为泥

6、质，次要成分为粉砂质炭 质。直接底泥岩7.33灰-黑灰色，质纯，块状结构，致密，有滑感， 含大量植物化石，局部含有少量铝土质。五、地质构造根据150102两顺梢以及切眼揭露的地质资料分析，工作面煤层整体 构造简单，无较大褶曲、陷落柱等构造影响，局部区域有起伏变化。根据 地质报告及勘探成果，煤层产状稳定，最小倾角为8最大倾角为21。，区域内地质资料显示，该区段地应力较为集中煤层顶板及煤壁裂隙、节理 较为发育区域易发生冒顶及片帮事故。表3工作面地质构造表构造 名称走向倾向倾角性质落 差(m对回采影响程度SF6近东西正北70 正1-3岩层破碎，可能造成淋水SF5北东北西70 正1-3岩层破碎，可能造

7、成淋水F4近东西北西70 正3-5岩层破碎，可能造成淋水F8南北止东70 正3-5岩层破碎，可能造成淋水F6北东北西70 正3-5岩层破碎，可能造成淋水SF11近东西北西70 正1-3岩层破碎，可能造成淋水Fd3正3岩层破碎，可能造成淋水F7北西东西70 正3-5岩层破碎，可能造成淋水F10近东西北西70 正1-3岩层破碎，可能造成淋水六、采煤方法及通风系统1、采煤方法150102工作面为单一走向长壁布置、 后退式回采、综合机械化一次采全高采煤工艺，全部冒落法管理顶板。2、通风系统工作面采用全负压通风，通风方法为“ U型通风，采用上行通风方 式。(1)工作面进风路线地面新鲜风-主斜井、副斜井、

8、进风斜井-轨道大巷一轨道下山、皮 带下山一轨道下山绕道、150102运输顺梢外段-150102运输顺梢一工作 面。(2)工作面回风路线工作面乏风-150102回风顺梢一回风顺梢回风联巷一北回风下山一 总回风石门一回风立井一地面。第二节防灭火系统设计、煤层自燃发火分析15煤层为不易自燃自燃，自燃倾向性等级为II级，为自燃煤层，最 短自燃发火期为73-88天。结合煤层地质构造情况、矿井的开拓方式、采 煤方法、通风方式等，分析 150102工作面容易引起煤层自然发火的主要 因素有：1、煤层有不同程度的自燃倾向，是煤层自然发火的内因。2、工作面共发现断层8条，均为正断层，断层落差15m断层附近 围岩破

9、碎、煤体松软，顶板不易管理，容易造成高冒。3、回采工作面停掘期间易造成采空区自燃发生。4、高抽巷垮落，抽采负压加大采空区漏风，增加自燃系数。二、防灭火设计150102工作面为自燃煤层，为防止煤层自然发火，设计采取黄泥灌浆、 注氮及喷洒阻化剂多重防灭火措施。（一）黄泥灌浆系统矿井泥浆搅拌站设于工业场地进风井的西部，安设SZ-LHZJ60型制浆机，功率45KW制号量60 m3/h。工作面采空区采用随采随灌方法，设计 在回风顺梢内向工作面后方进行埋管灌浆，拖管步距与老顶垮落步距一致。1、灌浆参数灌浆所需土量计算Q土 1=KX G/r 煤 m 3/d式中：G一矿井日产量，取3000t;r煤一煤的容重t

10、/m 3;K-灌浆系数，取0.04。Q土 1=0.04 X3000/1.4=86m3/d取土量：Q土2=%XQ土 1=1.1 X86=95rr/d灌浆所需水量Q水产 Q 土iX S m 3/d式中：S水土比，取5:1。Q水 i=95X 5=475r3/d取水量：Q水 2=KX Q水 i=1.1 X475=523riVd日灌浆量Qy* qi+Q土 1)x M m 3/d式中：M-制浆系数取0.9Q学=(523 + 95) x 0.9=556m3/d工作制度：每天2班灌浆，每班灌浆6.5小时，则灌浆量Q浆1为：Q浆 1=556/13=43哥/h。灌浆总管管径计算管路中临界流速v按1.674m/s,

11、计算管径为： ,_ 1/2d= (4XQ浆 1)/(3600 x TtXv)= (4X43) / (3600X3.14 X1.674) 1/2=0.095m实际井下支管管径为 0.108m0.095m,满足管径要求。实际流速为2.1m/s,大于临界流速，防止发生堵管现象。根据以上计算结果，灌浆参 数为：灌浆系数0.04 ,水土比5 ： 1,耗土量95m/d ,耗水量523nVd ,每 天两班灌浆13h,灌号量43m3/h ,泥浆容重约1.13t/m 42、灌浆材料及泥浆搅拌站布置灌浆材料选用粘性黄土，配置挖掘机 1台就近取土，自卸货车1辆， 翻斗式矿车运土。注浆站设于工业场地中央回风井附近 ，

12、站内安装制浆机、 滤浆机、泥浆泵各1台，直径2m 1.5m的浆液池1个。由制浆机制浆， 制作好的泥浆经滤浆机进入浆液池，通过泥浆泵注入总管路入井。3、灌浆管路地面灌浆站(133X 10mm一进风余井(133X 10mm 7井底车场 (133X 10mm 北回风下山(133X10mm -150102工作面回风顺梢(0 108X 4mm。4、采用灌浆防灭火，必须逋守下列观定口工作面设计必须明确规定隔离煤柱尺寸、灌浆系统、疏水系统、预 筑防火墙的位置及回采工艺。安排回采计划时，必须同时安排防火灌浆计划，落实灌浆地点、时 间、进度和灌浆量。对工作面开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区，应加强防火灌 浆

13、。应有灌浆前疏水和灌浆后防止溃浆、透水的措施。在灌浆区下部进行采掘前，必须查明灌浆区内的浆水积存情况。发 现积存浆水，必须在采掘之前放出；在水未放出前，严禁在灌浆区下部进 行采掘工作。每次灌浆完成后，要使用清水进行管路冲洗，冲洗时间根据管路内 出水情况定，防止管路堵塞。（二）防灭火注氮系统地面集中注氮站设于进风斜井场地西部，安装型号QTD-1000型地面固定式制氮装置2台，注氮能力1000nVh,注氮浓度A 98%1、注氮管路布置为：地面制氮机房（159X7mm-进风斜井（159X7mm 7北回风下山（159X 7mm 7工作面进风顺梢（108X 6mm 一工作面采空区（108x 4mm。2、

14、注氮采用非连续方式，主要用于回采工作面回撤收作、拆除支架、 过断层停采时和老空区、煤巷高冒区的防灭火。该方法根据采空区内CO浓度情况而定，一般采空区内 COftt大于24Ppm才采用。3、150102工作面火灾预防应对老空区因煤柱压裂漏风而自然发火引 起足够重视。若出现以上情况，应加强密闭、均压阻漏，以减少向老空区 漏风，必要时，也可直接向老空区注氮，以惰化老空区。4、在采用注氮防灭火方法的时，必须控制采空区漏风，慎用采空区 瓦斯抽放，否则氮气随漏风流流失，失去惰化采空区的作用。设计采取以 下防堵漏措施：与采空区联通的巷道进行封闭，并经常进行检查、维修，以确保封 闭墙严密不漏风。加强巷道支护情

15、况的检查、维护，发现巷道折帮、冒顶及时修护， 防止巷道与采空区连通。出现巷道因折帮、冒顶现采空区连通情况，采取 用不燃性材料封堵后喷射混凝土，减少向采空区的漏风。工作面上下部靠采空区侧设置挡风帘或垒砌研石隔离墙，减少漏风。（三）喷洒阻化剂矿井选用井下移动式储液箱和阻化泵进行阻化剂喷洒工作，储液箱和 阻化泵放置在02工作面的进风顺梢中，距工作面 30m左右，经过输液管 路将阻化剂通过进风隅角输送到采空区进行雾化、喷洒或压注。该方法根 据采空区内CO度情况而定，一般采空区内 CC浓度大于24Ppm才采用。1、阻化剂浓度选择阻化剂的浓度既决定防火效果，又影响吨煤成本。阻化剂浓度越大， 阻化效果越好，

16、但吨煤防火成本也随着增大；阻化剂浓度过小，虽降低了 吨煤防火成本，但防火效果较差。根据我矿情况，暂且将浓度控制在15%以后根据实际的阻化效果进行适当调整，并采用重量法进行浓度测定。阻化剂的浓度可用下式计算：T =1- 100% =100%CT V式中：阻化剂溶液浓度，%C 阻化剂溶液量，kg；T 阻化剂量，kg;V 用水量，kg。2 、阻化剂的选择在实际应用中，阻化剂还应该满足以下要求：原料来源广泛，价格便宜，制备、使用方便，不会大幅增加采煤成本；对人、设备及正常生产无影响；具有较好的渗透性和附着性；阻化率高，阻化寿命长。根据以上要求，选择工业CaCl2作为阻化剂原料使用，具具有来源广、 供应

17、稳定、成本低，对井下设备和金属构件腐蚀性小，对人体无害等优点。3、工作面日喷雾量计算根据煤矿采空区阻化汽雾防火技术规范，MT/T699-1997第7.6条规定，实施阻化防火技术时，一天喷雾量按下式计算：V= QADLHS式中：v 日喷雾量，吊用；Q 一吨煤用液量，m/t ,取0.05m3/t ;A 工作面丢煤率，取7%D 实体煤容重，取1.44t/m 3;l 工作面长度，m 取150mH工作面采高，m,取5.66m;S 工作面日推进度，2.4m/d ;经计算，按体积计算一天喷雾量 10.3m3/d。阻化剂溶液的浓度取15%阻化剂溶液的密度取1.05t/m3,则按质量 计算一天喷雾量为10.3t

18、/d , 一天所需阻化剂用量为1.54t。4、喷洒阻化剂注意事项为保证阻化剂防灭火效果，必须严格按比例进行配制，确保阻化率 达到设计要求，配制时对溶液先进行充分搅拌，待其完全溶于水后，方可 进行喷射工作。工作面上、下隅角和停采线附近等重点防火区域，或当工作面遇到复杂地质情况，推进度放慢时，要适当加大阻化液的喷洒量和次数，提高 该处的阻化效果。阻化药液具有一定的腐蚀性，喷射工人需佩戴手套和雨衣，在喷洒 过程应对机械设备及支架等金属构件进行遮盖或其它防护措施，喷洒完后 应检查看是否有液体溅到金属构件上，若有应及时擦掉，可有效减少喷洒 阻化剂带来的危害。为保证阻化防火的有效性，应结合气体监测系统，定

19、期检查工作面 及采空区气体成分，同时观测温度、湿度和漏风量。（四）防灭火束管监测系统根据设计，我矿井安装 JSG9型矿井束管采样监测系统，管网工程已 安装完工，目前正在进行软件系统调整之中，回采工作面开采前系统将全 面投入使用。150102综采工作面监测点布置在回采工作面采空区、 上隅角及进回风 巷距巷口 1015m处。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、上隅角 中的CO Q、C CH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、Q）浓度超过规程规定 时，往采空区进行灌浆或喷洒阻化剂。生产中，若自燃发火程度严重时， 则实行连续灌浆。束管监测系统要每天对井下气体进行采样测定，并通过人工测定进行 比较，保证束管系统可靠有效。每周对井下束管管网系统进行检查，防止 管路堵塞。（五）煤的自燃预防措施1、提高采面推进度，包括改革支护形式，采用性能优越的采煤机