大黄山煤矿防灭火设计

1、.：.；2021年大黄山煤矿防灭火设计 豫新公司通风部 二一三年四月九日第一章、矿井概略一、交通位置新疆新疆大黄山豫新公司大黄山煤矿位于乌鲁木齐以东120km，西距阜康市60km，行政区划属昌吉回族自治州阜康市管辖。地理座标为：东经乌鲁木齐奇台公路及吐鲁番乌鲁木齐大黄山高等级公路均从井田以北6km处经过，与大黄山煤矿有沥清公路相通，煤矿至小黄山火车站约50km，有简易公路相通，交通较为便利。二、地形地貌 该井田位于天山北麓的丘陵地带，地形起伏不大，地势南高北低，海拔标高普通在+1000+1100m之间，最高点+1145.40m，相对高差普通50100m，绝对高差220.40m。三、河流、湖泊矿

2、区内有一条年年性河流黄山河，发源于博格达山雪峰，由南向北贯穿井田中部，据精查地质报告提供资料，黄山河年经流量80.10万m3，67月为洪水期，月经流量14.4014.82万m3，121月为枯水期月迳流量仅2.02.2万m3。四、气候及地震本区属典型的大陆性气猴，夏季炎热，冬季冰冷，每年46月为雨季，多为暴雨，年平均降水量仅有300mm，年蒸发量1180.9mm，7月份平均气温+25.8，最高气温达+36.5，1月份平均气温-16.7，最低气温-34，10月至翌年4月为冻结期，最大冻土深度1.01m。全年以南西风为主，平均风速度4.1m/s，最大风速32m/s。根据GB183062001，该区地

3、震动峰值加速度为0.15g，地震动反响谱特征周期为0.35。对应的地震根本烈度为度。五、井田面积以大黄山矿主井井筒为中心，向西1.73km为井田西部边境，向东2.17km为井田东部边境，东西边境限与经线平行；北部以煤层露头线为界，南部以倒转向斜露头线为界。井田东西走向长3.9km,倾斜宽1.161.9km，面积约为6.58km2。经计算矿井效力年限为61.8a，其中第一程度600m以上效力年限为35.3a。矿井及第一程度效力年限均符合的要求。六、开采技术条件1、瓦斯精查地质报告提供的1992年实测资料，矿井瓦斯相对涌出量63.22m3/t，瓦斯绝对涌出量14.13m3/min，属高瓦斯矿井。瓦

4、斯成份以氮气为主，沼气次之，瓦斯属二氧化碳氮气带。原抚顺矿务局为本矿井设计的瓦斯抽放系统，于1991年建成并开场投入运用，预测瓦斯梯度为每下降5m，瓦斯相对涌出量添加1m3/t。2021年8月份测定矿井瓦斯绝对涌出量为62.71m3/min，相对涌出量为35.36m3/t；二氧化碳绝对涌出量为3.81m3/min，相对涌出量为2.15m3/t，根据133条规定因此鉴定该矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。大黄山煤矿2021年矿井瓦斯绝对涌出量为64.44m3/min，相对涌出量为55.82m3/t；二氧化碳绝对涌出量为3.63m3/min，相对涌出量为3.14m3/t。根据矿井消费现状和瓦斯赋存情况，经

5、分析矿井瓦斯涌出量大的主要缘由，与本矿井仓储式采煤方法和现用综采采煤方法有关。2、煤与瓦斯突出根据煤炭科学研讨总院沈阳研讨院以下简称沈阳研讨院2021年出版。大黄山一号井中大槽、八尺槽煤层+720m程度及其以下区域具有煤与瓦斯突出危险性。矿井为煤与瓦斯突出矿井。3、煤尘精查勘探报告搜集了煤矿的资料，并对每层可采煤层进展了煤尘爆炸性实验，中大煤层的火焰长度均大于400mm、八尺煤层200-300mm，岩粉量中大煤层90%、八尺煤层80%均大于60煤尘均具有爆炸危险性。本矿历史上曾发生过瓦斯与煤尘爆炸事故。 大黄山煤矿2021年粉尘中游离二氧化硅石英检验情况粉尘样品煤矿粉尘浓度及其卫生规范 备注质

6、量mg吸光度ABS游离二氧化硅含量 (%)粉尘中游离SiO2含量 (%)最高允许浓度%总粉尘呼吸性粉尘7.50.159020520.06.05-1010.03.510-256.02.525-502.01.00.0059 m3/min时，视为井下火灾临界值；H11.8时，定为发火预告值；H21.0时，定为平安值；H2=1.01.8时，定为加强察看值。三、火灾监测监控管理1、矿井成立以总工程师为首的“一通三防任务指点小组，充分利用煤矿防灭火资源，强化煤矿防灭火管理任务。2、每周对矿井防灭火系统进展一次专项平安大检查，详细检查矿井防灭火制度落实情况：查灭火器贮藏情况、查消防管路系统运转情况、查环境监

7、控系统实时监控情况，查注氮防灭火管路系统运转情况，查火灾束管监测系统运转情况，发现隐患及时处置。3、严厉遵守矿井环境监控系统操作程序等管理制度，确保监控中心24小时延续正常平安运转，每周对井下各种传感器、分站、监控线路进展严厉检查、标校，确保监测数据真实可靠。第三章 煤炭自燃防治措施采煤方法采取平安技术措施应尽量减少采空区丢煤，提高煤炭资源回采率，以利于预防采空区煤炭自燃。巷道布置及开采布置 主要开辟巷道、硐室均布置在岩层中，采区上山及任务面回采巷道均布置在煤层中，矿井在消费和建立过程中，根据煤层暴露情况合理调整煤层巷道的支护方式，原那么是：及时封锁暴露的煤层，防止煤炭长期暴露氧化着火，采区上

8、山效力年限较长，为了防止自燃，采取全断面喷浆处置。回采任务面回采终了后，必需及时封锁，避面漏风从而加速煤层自燃的不利影响，到达减轻煤层自燃的能够性。通风措施确保矿井风流畅通，矿井通风阻力小，风量充足。回采任务面为走向后退式回采方法，全负压“型通风系统，能尽能够降低通风阻力；任务面采至停采线后及时撤出一切设备、设备并进展密闭，防止想采空区漏风。主扇设有反风安装，可以满足全矿井反风要求，任务面及相关巷道，均设有反风风门及闭锁安装、可以有效实现采区或任务面反风。火灾预警措施按照要求设立束管监测系统，延续监测任务面采空区气体成分及温度的变化，从而进展火灾预告预测。第四章 矿井氮气防灭火工程专项设计氮气

9、可以充溢任何外形的有限熄灭空间，便于对采空区深部，高冒处等难以接近的地点进展灭火；吸热降温，灭火快，不污染设备及任务面环境，且有利于防止瓦斯、煤尘爆炸。由于氮气来源广，制取容易。注氮工艺简单，易于实施，而且氮气具有防火技术可靠、效果显著，本钱低廉等优点，因此，运用氮气作为煤矿防灭火措施有着宽广的开展前景。鉴于以上缘由，确定本矿井任务采用以氮气防灭火，黄泥灌浆为主、均压通风为辅，同时采用地表覆盖黄土压实和加强管理与监测并采取先进技术加快开采推进度的综合防灭火措施。一、氮气防灭火设计技术要求一设计必需严厉遵守第二百三十八条的各项规定。二设计前要明确防灭火区域的位置、范围及漏风位置及漏风风量。漏风严

10、重时，不得运用氮气灭火。三制定防止井下任务人员和进展注氮任务人员吸入氮气而窒息的平安措施。四注氮量多少的主要根据是采空区内的惰化程度，注氮量过大，也会使采空区内CH4和CO大量外泄。使回风巷道中氧含量急聚减少，要制定相应的防备措施。五注氮期间一定要加强气体监测。二、氮气防灭火设计根据及主要内容一氮气防灭火设计根据：当地气候条件冰冻期、最低温度等；开采深度、矿井开辟方式和采区布置；开采方法、任务面配风量及任务面几何参数；煤层赋存条件，地质构造，顶板岩性和采空区丢煤情况；防灭火区域的自燃条件。二设计主要内容：氮气防灭火工艺系统；氮气的制备与设备；氮气的喷注方法；氮气防灭火参数；氮气防灭火的监测；工

11、艺系统图的绘制及设计阐明书的遍写。三、氮气防灭火原理一氮气的物理性质：在空气中约占79%，无色、无嗅、无毒，与同体积空气分量比为0.97，在规范气压和273K时，气体密度为1.25g/L。不熄灭，也不阻燃，溶水极微，性质稳定，不易于其它化学元素化合，无腐蚀性。二防灭火原理：降低采空区或火区内氧气的含量，使采空区或火区内气体惰化，降低或阻止煤炭的氧化。使采空区或火区构成正压，减少或杜绝空气进(漏)入采空区或火区,构成窒息区域。降低采空区或火区的气体温度和周围介质温度，使煤炭氧化停止。使采空区或火区内有爆炸性的混合气体转变为无爆炸性的惰性混合气体，消除爆炸危险性。综合来讲，其防灭火原理为：窒息作用

12、、抑爆作用、冷却作用。四、 氮气防灭火工艺原理一工艺系统选择：工艺系统确实定：地面空气紧缩站：空压机型号：SAl60A，排气量Q=276m3min，共布置四台，与矿井注氮机结合布置，注氮机型号：PSA碳分子制氮机的，氮气产气量Q=1200m3h，氮气浓度98。另一种空压机型号： LUl6010，排气量Q=20m3min，布置2台。空压机与矿井注氮机结合布置， 2台DM500Nm3h，氮气产气量Q=500m3h，氮气浓度98；总产氮气量：2200 m3h。2台冷干机，型号：DS3060GFC，空气虑流量：65Nm3min。二注氮工艺系统及设备1、制氮设备工艺流程空气经紧缩机紧缩到规定压力后，进入

13、制氮机系统。经除油、枯燥和除尘进入制氮机由二组吸附器组成的变压吸附制氮中心，经过压力的循环变化到达稳定延续制取氮气而脱离氧气、二氧化碳和水的目的。整个过程气动阀门进展控制。输氮管网供气系统：空气空气紧缩机紧缩空气制氮车间制氮设备接气口。2输氮系统：制氮车间制氮设备地面管网采用大倾角皮带巷+858-+690皮带巷任务面采空区。三注氮工艺及方法 1注氮方式及管路设置 制氮设备安设在地面制氮机房，氮气管路采用108无缝钢管，经过斜井送入井下，在采空区深部预埋管道，在自燃发火期之前或有发火预兆时，进展延续注氮，使采空区深部的氧气含量降到防火 惰化目的以下，然后根据任务面推进等情况，对预埋管道进展拖移。

14、并埋入采空区。 1预防性注氮：即向采空区随采随注，必需严厉控制注氮时间及注氮量。确保采空区气体逸出不得呵斥回采任务面有害气体超限，到达防止自燃的目的。 2灭火注氮： 灭火注氮即封锁注氮。任务面一旦发生自燃发火事故，在上下两巷可对火区采用快速密闭进展封锁，翻开闸阀，顺风向火区注氮。向采空区注氮，采空区内空间接受充氮添加气体体积的才干，应由火区密闭设置的调压管进展调理。应一直使其内坚持正压形状。2注氮管理：1注氮量的多少，主要是根据采空区内气体监测成分进展决议，它与任务面推进速度和煤的自燃发火期相关。加强任务面及回风巷的氧气检测，除利用束管监测系统经常监测外，还应监测氧气的浓度。发现氧气小于18%

15、时，应立刻停顿任务，撤出人员，减少注氮量，待风流中氧气大于18%时，方能恢复任务。注氮管内的氮气纯度最少不得低于97%。留意检查任务面，特别是回风流及上隅角中瓦斯涌出情况，发现由采空区内大量涌出瓦斯，使风流超限时，可适当减少注氮量或其它有效措施处置。利用注氮管第一次向采空区注氮，或停顿注氮后再次注氮时，应先排出管内空气，待氮气出现后，再调整阀门注入采空区，防止将空气注入采空区。建立健全注氮管理专业队伍和各级专业人员的职责范围岗位责任制，加强注氮技术管理任务，并作好日常检查、管理，维护任务。五、氮气防灭火参数计算及选择一氮气浓度不同煤种其防止氧化的临界氧含量不同，普通来说，煤炭的临界氧含量为5-

16、7%，该值可经过实验确定，也可用测定仪器测定。氮气的浓度，一方面要思索煤自燃的临界氧气含量；另一方面也要思索采空区氧化带空气不能完全置换，尚有漏风存在等要素。为此，尽量提高氮气的纯度，即可惰化采空区，防止自燃。二采空区三带目的采空区“三带的分布形状、范围是矿井防治采空区自然发火的重要根底参数之一,特别是对采空区注氮防灭火更具有举足轻重的作用。“三带的位置直接决议着注氮口的位置,注氮量和注氮强度等工艺参数。对防灭火措施有指点意义。采空区三带划分 对于后U通风系统(一进一回)的采空区，按漏风风速、采空区氧气浓度、采空区遗煤温升速度和遗煤发生自燃的能够性采空区可分为三带 散热带：L=520m,由于自

17、在堆积，空隙漏风大，Q生Q散 窒息不自燃带：漏风小，氧气浓度低划分三带的目的有三种： 采空区漏风风速VV0.9m/s为散热带；0.9V0.02m/s为自燃带；0.02m/s为自窒息带。； 采空区氧浓度C分布通常以为C8%为窒息带，18%C8%为自燃带；C18%为散热带；本矿采用经过架后向空区分段打孔检测气体成分的方法，孔间距为10米。 采空区遗煤温升速度dt1/d为自燃带。现采用第二种方法计算如下：按照采空区氧气浓度计算，结合气体化验单情况推算，在架后0-10米范围内氧气浓度为18%，接近空气中氧气比例，断定散热带为架后0-10米；架后10-40米开场氧气浓度开场由8%降至5.5%，除去散热带

18、自燃带区域为10-40米；从架后40米开场为窒息带。三注氮量：注氮量的大小可根据实际分析，并经过实验来确定。 1防火注氮量：任务面防火注氮量的大小主要取决于采空区的几何外形，氧化带空间大小，岩石冒落程度，漏风量大小及区内气体成分的变化等诸多要素。由于煤矿条件各异，目前尚无法公认的计算方法，可参考如下计算式，并按国内外实践阅历参比而定。按产量计算：QN=A(C1/C2-1)/rN1N224式中：QN注氮流量，m3/h; A日产量，t; r煤的容积，t/ m3; N1管路输氮效率，普通为0.9； N2采空区注氮效率，普通为0.3-0.7； C1空气中氧含量，普通为20.9%； C2采空区防火惰化目

19、的，规程规定为7%；那么QN=300020.9/7-1/1.30.90.524 =750 m3/h根据国内外阅历估算吨煤需5 m3注氮量 QN=5A/24式中：QN注氮流量； A任务面日产量； QN=53000/24=625m3/h 2灭火注氮：扑灭采空区火灾的工艺比较复杂，且需氮量也大，主要取决于发火区域的几何外形、空间大小、漏风量，火源范围和熄灭时间的长短等要素。扑灭采空区的设计注氮量可按下式估算：QN=V0C1/C2-1式中：QN注氮量，m3/h； V0火区体积，m3； C1火区原始氧含量，根据阅历取6%； C2注氮区欲到达的氧含量，取3%。普通按灭火时间5-10d确定注氮流量为QN/5

20、724 V0=Llh式中：V0防灭火区空间体积，m3； L防灭火区的走向长度，m 取30；l防灭火区的倾斜长度，m 取97；m 采高，20 m;那么 V0=309723 m3=66930 m3 QN=669306/3-1=66930m3/h；那么注氮量=66930/5/24=557m3/h第五章 灌浆防灭火工程专项设计一、矿井灌浆防灭火系统1、地面建有黄泥灌浆站。配有黄泥涡轮绞拌机二台，1小时注浆量80m3h，采用一趟中159mm管路系统至并下注浆点，井下注浆点配备一台XKF518D多功能复合胶体泥浆压注机。管道联接进展了全面检查，无漏液，无堵管。灌浆系统行运正常。2、灌浆参数确实定A、按采空

21、区体积计算灌浆所需土量以+735采面为例计算Q土1=kmlhcq=0.071240965-210.850.25=8854 -37186 m3 式中：Q土1任务面的灌浆量用土量，单位m3。k矿井的灌浆系数，取0.07。 c任务面回采率， 取85。h回采的阶段高度，取5-21米。 l任务面的长度， 取96米。 m任务面平均走向长度， 取设计回采长度1240米。q注浆实践备用系数。回采面采用综放采煤方法及采用采后注浆后，由于回采期间将进展塌陷回填，故根据上分层实践注浆量核算取25。B、灌浆泥水比确实定根据阅历数据确定采用灌浆泥水比为1:5。C、灌浆所需实践开采土量 Q土2=KQ土1=1.188543

22、7186=9740 -40905m3 式中：K取土系数，取1.1。D、制泥浆用水量 Q水1=Q土2=9740-409505=48700m3 -204750 m3 式中：泥水比的倒数。E、灌浆量确实定 浆1Q土1+Q水1M =8854+487000.93 =53526 225001 m3式中：M泥浆制成率，取0.93。3、灌浆资料的选择根据矿井实践情况，制浆站建在西风井150米远的黄土资源较丰富的地带。 4、灌浆站的主要设备集泥池：利用矿井建立时期初建的集泥池，其容积约为12立方米，即650.4(m3)，采用混凝土砌筑。贮土场: 制浆站附近选择地势较高的地点做为贮土场，其容积应满足10天的用土量

23、。后期就地能源缺乏时应采用汽车拉运。5、灌浆站制浆系统及工艺流程 灌浆站制浆系统：本矿采用水力取土自然成浆的制浆系统。制备工艺流程为： 水枪采土场集泥池159mm管路系统灌浆点。 6、泥浆管道的选择根据上述矿井总注浆量的计算、矿井实践情况以及上分层回采后注浆时间和注浆管流量综合思索，仍选择108mm管做注浆管，其保送泥浆量完全符合需求。7、灌浆防灭火的要求A、采区设计必需明确规定巷道布置方式、隔离煤柱尺寸、灌浆系统、疏水系统、预筑防火墙的位置以及采掘顺序。B、安排消费方案时必需同时安排防灭火灌浆方案，落实灌浆地点、时间、灌浆浓度及灌浆量。C、对采区开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区，应加强防

24、火灌浆。D、应有灌浆前疏水和灌浆后防溃浆、透水的措施，并严厉贯彻落实。E、在灌浆区下部进展采掘前，必需查明灌浆区内的浆水积存情况。发现积存浆水，必需在采掘之前放出；在未放出前，严禁在灌浆区下部进展采掘任务。第六章 矿井井下消防洒水系统1、井下消防洒水系统井下消防洒水由地面清水池供应，地面建有V=3000m3圆形水池，供井下消防及洒水灭尘，一座Q=160m3h水力循环廓清池。管道：消防洒水主管道布置一趟DNl59钢管，支管道采用50镀锌钢管。水量能满足井下消防及洒水灭火。在井底车场、机电硐室 、变电所附近、机电硐室附近配置手提式二氧化碳灭火器及干粉灭火器。巷道内消防洒水管上每隔50m设置一个三通

25、，并装球阀，以供防尘洒水及清洗巷道运用。消防洒水管沿巷道侧壁敷设。 3、井下消防器材库配备：详见配备明细表井下消防器材库配备明细表序号称号规格单位数量备注1变径管节直径110/76个82变径管节直径75/53个203喷嘴直径111、76、52个各64垫圈直径100、75、52套各205管钳把26救生绳每根长20米根47撬棍根48木锯把49平板锹副1010伸缩梯台2118干粉灭火器台1512石棉毯块213风筒直径500m10014水泥325号t2定期改换15石灰t2定期改换16胶管直径10、15、52、75m各20017砂子m3418接纳工具套219麻袋或编织袋条10020砖m31021方木m3422圆木m3423板皮m3424铁钉2号.3号.4号各20 第七章 矿井其它防灭火措施氮气防灭火必需与其他辅助防灭火措施相配合，采取以氮气防灭火为主的综合防灭火措施，才干获得较好的防灭火效果。根据本矿井任务面各种要素综合思索，设计了以下综合措施，供实践消费中选用：堵漏由于氮气防灭火