达里洞井防止采区自燃发火设计

II级自燃。因此，3号煤层有自燃发火倾向，我矿自2003年7月投产以来，对采空区的处理，多采用永久密闭采空区的方式，经多年开采实践，认为永久密闭采空区的方法，行之有效，简单易行，达到了防止采区煤层自燃发火的目的，到目前为止，未发现煤层有自燃发火迹象。我矿+70m水平右三层采煤工作面，走向长810m，工作面长85～100m，采用长臂后退式采煤法，炮采落煤，单体液压支柱支护，自然垮落法管理顶板。该工作面于2012年3月份开始回采，回采期18个月，计划于2014年9月份回采完毕，该采煤工作面从回采开始至2013年4月20日矿井停产前，已回采1年零1个月时间，工作面推进了500m，根据上级停产整顿要求，到今年5月份工作面停产已达12个月之久，经我矿5月9日通风科技术人员实际检查测量，工作面上隅角无CO，温度为19～20℃。虽然工作面停产时间较长，采空区持续供氧，但该温度属工作面正常温度，采煤工作面上隅角温度没有持续升温现象，也没有其他煤层自燃发火征兆，故煤层自燃发火期应在12个月以上。矿井经多年开采，井下没有火区，但对煤层自燃发火必须采取措施重点防范。根据《煤矿安全规程》规定，采煤工作面回采结束后，采取密闭的方式，内必须在上下顺槽联络巷构筑永久密闭,隔断采空区进回风通道，控制矿井采空区发火。一、准备工作1、施工前，通风部门要做好材料的准备工作，并要做到配齐人员，保障物料充足，提高工作效率，不能存在拖工现象。2、运输材料要有专人负责，密闭材料需装车运输时，物料不得超宽超高，井下行车严格执行“行人不行车，行车不行人”制度。3、施工人员随身携带的小型材料必须捆扎牢固，工具要拿稳，利刃工具必须装入护套4、在装卸物料时要设专人指挥并监护安全。物料运送到卸料点5、施工前，施工负责人必须对施工地点、规格、要求了解清楚，并掌握有关安全技术措施和施工要求，要做到安全施工。二、施工方法1、参加施工的所有人员施工前，必须首先检查施工地点巷道顶帮状况，做到安全施工。2、密闭位置要选择在顶帮坚硬、未遭破坏的煤岩巷道内，尽量避免设在动压区；密闭应设在距巷道口不超过6m处，密闭前5m内支护完好，无片帮、冒顶，无杂物、积水和淤泥，无瓦斯积聚。3、巷道四周掏槽时，其深度必须符合质量要求。掏槽时应注意以下几点：（1）掏槽一般应按先上后下的原则进行，矸石等杂物应堆放在闭墙里侧采空区内，巷道应清理干净。（2）掏槽深度必须符合规定要求，见硬帮硬底。（3）掏槽只能用大锤、钎子、手镐或风镐施工，严禁采用放炮方法。4、在砌筑墙体时，竖缝要错开，横缝要水平，排列必须整齐，砂浆要饱满，灰缝要均匀一致，干砖应浸湿，墙心逐层用砂浆填实。5、内墙完全砌筑好后，再砌筑外墙，砌筑外墙时由下向上分段施工墙体同时进行充填，充填黄土与生石灰混合物（比例9：1）并逐层夯实，待充填至距顶板0.3～0.5m时，再用高分子密闭充填材料充填密实。6、墙体封顶时要与顶帮接实。当顶板破碎时，应清除浮煤、矸见实顶后，再进行充填。7、墙体砌实后要勾缝抹面，墙体四周要抹宽度不小于10cm的裙边，要求抹平，打光压实。8、墙体高度超过两米时，需要搭脚手架，必须保证安全牢靠。9、检查施工地点的通风、瓦斯等情况，必须保证通风良好，瓦斯、二氧化碳等有害气体的浓度不超过《煤矿安全规程》的规定时，方可施工。10、必须由外向里逐步检查施工地点前后5米的支护、顶板情况；发现问题及时处理，处理时必须设一人监护，处理不完时及时打上临时支护，严禁空顶作业。11、施工完毕后，要认真清理现场，将剩余材料运走。墙前5米要加强支护，巷内杂物要清理干净，疏通水沟，使之无积水。三、永久密闭质量标准密闭位置、数量、厚度符合设计要求。2、砖块预先用水浸透。3、层层灌浆，灰浆饱满，无重缝，无空缝（包括立缝）。4、无裂缝（雷管脚线不能插入）。5、密闭墙与巷道四周接触处掏槽至实体（巷道四周完好的锚喷、砌璇巷道可不进行掏槽），且深度6、墙体圈边严、实，圈边宽度不小于10厘米。7、墙体抹面全面、均匀，抹面后无砖体外露。8、密闭墙面竖直平整，1米之内的凸凹度不大于1厘米。9、墙体严格按规定洒水养护。10、密闭墙面用白灰粉刷均匀。11、密闭前5米范围内无杂物（包括物料、浮货）、积水、淤泥。12、栅栏、“禁止入内”警示牌、瓦斯检查牌板、永久密闭检查牌板、密闭说明牌板齐全、整洁，悬挂整齐、牢固、醒目，填写及时、完整、真实。13、管线眼留设符合设计要求，注浆孔、观测孔位于底板以上1.2米处的密闭中心，当巷道高度小于1.6米时，两孔距离顶板（拱顶）的距离为密闭高度（底板至拱顶）的1/3；两孔平齐，上为注浆孔，下为观测孔，间距0.6米，反水孔必须为U型，位于底板以上0.3米的巷道中心，各种孔眼均有二通阀门，封堵严密。14、密闭砌筑前，撤除轨道、管线等。15、全矿井统一编号，书写醒目、工整。16、密闭前后严格按施工措施替棚、打木垛。17、密闭无破损、非自然变形。四、安全技术措施1、砌筑墙体时必须有专人负责安全看护。2、砌筑墙体时，除上、下操作人员外，其它人员一律在2m外等待，严防操作器械或矸石伤人。有人通过时必须停止施工，待人员通过后方可继续施工。3、在构筑密闭时，按质量标准施工，施工负责人要认真检查，坚持安全第一、不安全不施工。4、密闭外的电缆、管路、轨道等必须断开。5、在有瓦斯涌出或回风流中施工时，必须在施工地点悬挂便携式甲烷检测报警仪。6、其它严格按《煤矿安全规程》有关规定执行。第二节喷洒阻化剂预防采空区发火设计为了预防采煤工作面采空区煤层自燃发火，在出现煤层自燃发火预兆的初期，使用喷洒阻化剂能够有效控制煤层自燃发火，为了抑制采空区残煤自燃，延长其发火期，故采用喷洒阻化剂溶液灭火的方法，进行预防和控制，根据我矿注浆泵设备实际情况，经矿部研究决定使用2TGZ-60/210型双液调速注浆泵，采用煤矿广泛使用的卤粉即ΜgCl2作为阻化剂材料，将阻化剂ΜgCl2溶液喷洒飘逸在上、下顺槽及采煤工作面及采空区松散煤体上，降低煤的氧化活性，达到抑制煤在空气中氧化的目的。一、设备性能参数在采煤工作面上出口加强支护以外20m回风巷,设置LJ-200搅拌机一台，2TGZ-60/210注浆泵一台，注浆泵电机功率7.5kw，注浆压力6-21Mpa，吸浆量16-60L／min。并配LJ-200搅拌机一台，电机功率1.5kw，减速比1/23，转数63r/min，容积0.2m³；注浆泵性能参数注浆泵型号注浆速度(L/min)（MPa）（kw）重量kg外形尺寸mm长宽高2TGZ-60/210116217.5105017509801200219183369.546062ZTGZ-60/210型双液调速高压注浆泵是矿井采掘工作面予注浆堵水、堵漏加固围岩、防灭火的高压注浆专用设备，2TGZ-60/210型注浆泵具有以下特点:体积小、可移动性强，注浆压力高,注浆压力可变化在30～210(kg/cm²),可输送水泥浆、黄泥浆、油水玻璃、水等多种介质，维修、操作方便。泵头所有部件均为丝扣连接,结构简单,处理故障容易，该泵轻便灵活,使注浆工艺简便。一、阻化剂防火工艺在工作面回风巷适当位置(尽量靠近工作面)加强支护20m以外，放置阻化剂和阻化泵，按需浓度20%的比例，将阻化剂ΜgCl2倒入1t矿车内，用临时供水管路按比例加足清水，配成溶液搅拌均匀后，用2TGZ-60/210型煤矿用液压泵(置于平板车上)将阻化液沿顺槽和刮板输送机电缆槽下方铺设(每20m安一三通接一截止阀)的φ25mm高压胶管压至工作面，与φ16mm的胶管和喷枪相连。一台泵配一支喷枪，由专人手持喷枪，从支架间隙向采空区喷洒，每间隔5组支架喷一次，流量不小于35L/min。正常回采期间每班喷洒一次，安排在白班工作面放顶后进行，如遇停产、过断层、收尾等情况时，必须对采空区加大喷洒频率。喷洒系统工艺图如下图所示。868654322采空区工作面179式中：1-供水管路；2-药液箱；3-吸液管；4-压力表；5-阻化多用泵；6-高压胶管；7-阀门；8-三通；9-喷枪。二、喷洒阻化剂主要设备选型：2TGZ-60/210型阻化剂喷射泵2台；φ50×3.5无缝钢管200m；DN25压力胶管100m；DXT90/330隔爆型蓄电瓶车二台，MGC1.1-6型矿车4辆；DN50闸阀10个；Y型压力表10个；LJ-200搅拌机一台；QWF-1喷枪4个。三、喷洒阻化剂溶液防火技术要求1、阻化剂的浓度阻化剂的药液浓度是使阻化剂防灭火的一个重要参数，它决定防火效果，又影响吨煤成本。本矿采用20%浓度的ΜgCl2溶液，其阻化率较高，防火效果较好。2、喷洒系统采用移动式喷洒系统，选用2ZTGZ-60/210型双液调速高压注浆泵，配套设备雾化泵、储液箱、过滤器、矿用平板车等压注设备组成，在+70m左三层、+70右三层采煤工作面回风巷各配备1组。3、喷洒作业方式由高压胶管从阻化泵接设到采煤工作面和山下端头，采空区安设雾化喷头，应首先在采空区浮矸未压实的空间，插入4分钢管雾化喷头，使得雾化溶液飘逸在采空区浮煤上（采空区被浮矸压实后，不再喷洒）；由于最易发生自燃的部位是工作面采空区的上下出口，所以用喷洒装置在上下出口及采空区表面喷洒，上、下顺槽端头前后及采煤工作面放顶前应手持喷头直接喷洒在浮煤上。4、阻化剂喷洒地点对回采工作面底板（顶板）浮煤、采空区以及采煤工作面上下端口地段以及其它温度升高区域喷洒阻化剂。5、参数计算工作面一次喷洒药液量的计算：V=K1K2LSHAγ式中:V—采煤工作面一次喷洒阻化剂的药液量，m³；K1—易自燃部位药液喷洒加量系数，一般取1.2；K2—采空区遗煤容重(按采区遗煤煤样实测)，1.4t/m³；L—工作面长度，取平均长度90m；S—一次喷洒宽带，1.2m；H—遗煤厚度，0.1m；A—遗煤吸药量，(在采空区采取煤样，由试验确定)0.058t/t；γ—阻化液容重，1.05t/m³。工作面一次喷洒药液量V=K1K2LSHAγV=1.2×1.4×90×1.2×0.1×0.058÷1.05=1.0(m³)阻化剂喷洒随回采班进行，同时要求在喷洒过程中，要经常性在采空区分段(10～20m)取遗煤样，每段至少取4个煤样，然后分选成小于0.6mm、0.6～5mm、5～15mm、大于15mm粒度煤样，分别送有关检测部门，检查其与10%和20%浓度阻化剂液的吸液量，从而取得适宜的阻化剂浓度。另一方面要定期检测阻化剂阻化率，及时调整阻化剂配比及材料，以适应煤层阻燃要求，阻化率按下列公式计算：E=(A-B)×100%÷A式中：E—阻化率；A—煤样处理前在100°C时，一氧化碳放出量(ppm)；B—煤样阻化剂处理后100°C时，一氧化碳释放量(ppm)；设计要求阻化剂阻化率应在65%～85%之间。四、劳动组织回采工作面喷洒作业时由4人进行施工，工作时1人看泵，1人拌料，1人巡回查看，1人完成喷雾工作。五、安全技术措施1、不得随意更变配比浓度，搅拌及运输过程中，若不慎使原料溶液飞溅至面部时，应及时用清水冲洗，必要时就医检查处理。2、回采工作面，喷洒阻化剂作业前，应用所料布覆盖住机电设备设施，杜绝出现阻化剂药物损坏机电设施。3、喷洒阻化剂前，必须清理工作面人员，不得有其人在工作面进行其他作业。工作面要两人相互配合，一人在后拖装有阻化剂溶液水流的高压胶管，另一人控制喷枪，对工作面浮煤进行喷洒。4、工作面进行阻化剂喷洒作业时，要全面有效覆盖工作面浮煤，确保煤体能充分吸收阻化剂。5、阻化泵安设地点支架应完好，泵20米范围的杂物清理干净，物料排放整齐，出口畅通，喷洒阻化剂作业人员要集中精力，看清地面，不得出现绊倒、跌伤或碰头等事故。6、在逆风流中作业人员，要戴好防护眼罩和雨衣，防止工作面风流将阻化剂溶液吹到作业人员身上或皮肤上。7、喷洒阻化剂作业结束后，应在清水冲洗水箱，并保持高压胶管中清水流动不少于10分钟，以便清洗水管和喷枪。8、喷洒作业完毕后，将喷枪和高压胶管放置在指定位置，并清理现场，工作面和巷道不得出现积水和淤泥。9、每班喷洒阻化剂工作结束后，有当班班长组织人员对设备卫生清理及管路、缆线按标准进行吊挂。10、每次喷洒必须做好喷洒记录，明确记录喷洒剂量、实施负责人，通风队负责对阻化剂喷洒工作日常管理和监督工作。11、每两天对设备检修一次，要求设备使用正常，喷洒阻化剂溶液必须均匀，不留死角，隔绝浮煤外部供氧，防止采空区残煤氧化。12、输液管路沿回风顺槽底板敷设，连接管路时，要求管路连接紧密不漏液。13、在配比溶液时，要使用搅拌机进行搅拌，待阻化剂全部溶于水后，方可进行喷洒工作。14、每次开泵前，必须按程序进行检查各部件的工作情况螺丝是否松动，检查润滑油的油位，如有异常即时维护。15、启动后，必须调试压力，待压力达到标准时，方可喷洒，要求泵工作压力不得大于18Mpa，以防止鼓坏胶管，喷头不得随便关闭，发现异常停泵处理。16、喷射完后，首先卸压，待压力表指针将至零位停止电机，卸下压力街头，关掉阀门。17、每次喷洒前，先有专人检查管路完好性，确保管路完好不漏液，喷洒过程中，必须喷洒均匀，不得遗漏。18、施工人员必须在采面支护合格后，才能进行施工，防止片帮冒顶伤人。19、严禁注浆泵在无人看管的情况下运转。20、严格按要求配溶液及按《操作规程》施工，开泵时，检查管路接头情况，保证不漏液，严禁喷头对人喷射。六、注意事项1、在采煤工作面回风巷和尾巷上隅角安装CO传感器和温度传感器，对采面的CO进行和温度连续监测，当发现CO和温度连续监控数据波动较大时，及时通知矿技术负责人和通风科。2、喷洒过程中，必须避开机械金属，支架等构件，并对其采取保护措施，防止阻化剂腐蚀机械设备。3、喷洒人必须佩戴胶皮手套及雨衣，其他未尽事项按《煤矿安全规程》执行。附：操作规程一、检查与组装1、在使用前应检查各部件螺丝不得松动，三角带松紧适宜与二轮平直，再装好防护罩，抬运时将前后侧抬把抽出即可。2、每次使用前应检查润滑油的油位，较低应及时填加。3、由专业机电人员打开防爆电机的接线盖，接上660V电源,电缆长度根据电源位置而定，任何人不准带电搬迁和检修设备。4、将带有吸液滤网的吸液管与液泵的吸液口接上，带有吸液滤网的另一端置入装满阻化剂溶液的容器内，将直径16㎜的高压胶管与液泵的排液口接上，再连接雾化喷头。二、启动和调压阻化剂液泵在顺时针或逆时针运转，均能正常工作。起动前，应先将调压手轮向“低”的方向旋松几圈，把调压手柄往顺时针方向板足“卸压”，将吸液滤网放入清水中，再送电试喷，要求各接头无渗漏且流量、压力、射程及喷洒状态应达到要求，若起动后不吸水就应停机查明原因。2、起动后，如果电机和液泵都运转正常，排液无问题，就可以把调压手柄往逆时针方向扳足“加压”，再把调压手轮向“高”的方向旋紧至所需压力。3、压力表所示压力都以由低向高调为标准，由高向低调测误差较大，可以用调压手柄来回扳动几次，即可反映出正常压力。4、阻化剂液泵不可脱水空转，欲停止工作时，必须将调压手柄扳到卸压位置，待阻化剂液泵压力降低后方可停机以免损坏设备。三、维护与保养1、每次工作结束后，需用清水继续喷洒数分钟，祛除阻化剂液泵和管路内的残液停机后拆下吸水管，再转动几下皮带轮以排出阻化剂液泵内的存水，延长设备的使用寿命。2、按阻化液泵使用说明书应及时更换曲轴箱内的润滑油，若发现吸水座下滴油、油位上升、变白等应立即更换，并更换吸水座下密封圈。四、注意事项1、注意观察容器内阻化剂溶液的剩余量，液泵不可空液运转。2、润滑油要按要求更换，并保持与油位线一致。3、工作结束时，必须将调压手柄调至降压位置，待压力降低后停机。4、更换活塞碗应注意活塞碗和活塞碗托的方向，并把进水阀片拧紧，装上弹簧垫圈后再拧紧螺母。第三节采区预防火灾措施一、矿井发生火灾的条件矿井发生火灾的必备条件有三个：热源、可燃物、空气。根据不同引火火源可分为外因火灾和内因火灾。二、外因火灾存在两个方面的因素易引发外因火灾，一是因矿井机电设备发生过载产生高温或漏电产生火花，而引发产生的火源，易引发火灾事故，造成严重危险；二是井下可燃物较多，因人为的不安全活动，导致产生火源而引发的火灾。内因火灾1、煤的自燃发展过程潜伏期：只有自燃倾向性的煤炭与空气接触后，煤因吸附氧而形成不稳定的氧化物的游离基，经基（OH）、羟基（COOH）等，开始即检测不到煤体温度的变化，也察觉不到周围环境温度的上升。煤的氧化过程平稳而缓慢，煤的重量略有增加，着火温度降低，化学活泼性增强。自热期：经过准备期之后，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤温继续升高，当超过自热的临界值（60-80℃）时，煤温上升速度急剧增加，氧化进程加快，开始出现煤的干馏，生成芳香族的碳氢化合物，（CmHn）、氢（）及一氧化碳（）等可燃气体，这就是煤的自热期。燃烧期：自热期的发展煤温上升到着火温度（）而导致煤炭自燃。煤体要发生自燃必须具备以下四个条件：①具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；②有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤；③空气流动速度适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境；④在上述3个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。煤炭自燃经常发生的地点是：①有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的采空区（特别是采空区内的联络眼附近和停采线处）；②巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱；③巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。4、内因火灾的一般预兆：（１）巷道内温度增加，出现雾气或巷道壁“挂汗”。煤在从自热到自燃的过程中，将产生低温干馏产物，释放出煤油味、汽油味等。（３）从煤炭自热或自燃处流出的水或空气，（４）由于煤从自热到自燃阶段要放出有害气体二氧化碳和一氧化碳等，使空气中的含氧量减少，当人接近火源时，感到头痛闷热、目眩、恶心、四肢无力等现象。（５）已封闭采空区CO浓度持续增高并呈数量级变化，CO2相对增大，O2浓度相对降低，且采空区气体发现C2H4，即可判定采空区自燃。四、火灾的危害1、火灾产生大量有毒有害气体。矿井火灾发生后能产生CO、CO2、SO2等大量有害气体和烟尘，有害气体随风流扩散，能波及相当大的范围，甚至全矿井，造成人员伤亡，据统计在矿井火灾事故中遇难的人员95％以上有害气体中毒窒息所致。2、产生高温。矿井火灾时，火源及其附近温度高达1000℃以上，高温往往引燃近邻处的可燃物，使火灾事故范围蔓延扩大。3、引起瓦斯煤尘爆炸。在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井中，矿井火灾还会引起瓦斯、煤尘爆炸事故，而爆炸产生的冲击波、CO等会使人员伤亡和中毒窒息，从而扩大了灾害的影响范围。4、造成重大经济损失。火灾会烧毁材料、烧毁设备、工具等，此外煤层自燃发火除燃烧掉部分煤炭资源外，还会导致局部甚至全矿井长时间被封闭，另外扑灭火灾需耗费大量人力、物力和财力，恢复生产仍需付出很大代价，从而造成矿井重大经济损失。五、防治火灾的重要性决定矿井或煤层自燃发火危险程度的因素一是煤炭的自燃倾向性，二是地质采矿技术。矿井发生火灾，不仅造成大量的人员伤亡和财产损失，还会发生瓦斯及煤尘爆炸事故，从而造成矿井重大经济损失。我矿煤炭自燃倾向性鉴定等级是=2\*ROMANII级自燃，属自燃煤层，虽然矿井自建井以来，没有发生过煤层自燃发火现象，但是，如果存在不利的地质赋存条件，不合理的开采技术条件因素汇集在一起，也会正常相当严重的自燃发火局面，所以必须从安全管理和技术管理等方面加强矿井火灾防治，千方百计防止火灾事故的发生。因此，选择合理的开拓开采方法、良好的通风系统、采取切实可行的预防措施，可以在很大程度上控制矿井火灾事故的发生。六、采区预防火灾措施1、健全地面消防水池和井下消防火管路系统并符合《煤矿安全规程》第二百一十八条的规定。2、编制相应的防灭火设计，防止自燃发火，井下每个生产水平、井上必须健全消防材料库，并配备足够的消防器材。3