高瓦斯工作面安全封闭火区技术探讨

高瓦斯工作面安全封闭火区技术探讨铁法能源公司2013年09月27日辽宁铁法能源公司

汇报提纲一、引言二、火区封闭过程中瓦斯爆炸危险性分析三、火区封闭技术四、火区封闭过程的安全保障五、结论辽宁铁法能源公司

第一部分引言

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封闭火区是矿井火灾事故处理中常用的措施之一，但在火区封闭过程中往往会发生瓦斯爆炸事故，造成人员伤亡和火区范围的扩大。通过分析火区发生的不同位置，确定封闭火区形式、封闭过程中的采取稳定通风系统、建造调压气室、注氮等安全技术措施，控制封闭过程中瓦斯爆炸和快速熄灭火区。引言

煤矿采煤工作面发生火灾后，在采用直接灭火方法不能得到有效控制火情的情况下，及时封闭火区是积极稳妥的防灭火及保障安全的措施。但是，对于高瓦斯矿井，一旦封闭发火区，瓦斯容易在封闭的火区内聚集，火区封闭过程中和封闭后瓦斯爆炸的危险很大。引言◆宁夏白岌沟煤矿发生了火灾事故,在火区封闭过程中,先后引起一百多次瓦斯爆炸。◆吉林八宝煤矿在封闭火区过程中发生瓦斯爆炸，教训及其深刻。如何使得煤矿的火区处理能够更科学，特别是高瓦斯矿井火区封闭避免发生瓦斯爆炸？

第二部分火区封闭过程中瓦斯爆炸危险性分析

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火源火区封闭过程中瓦斯爆炸危险性分析瓦斯爆炸三大要素

瓦斯氧气火区存在点火源，正常通风的条件下氧气浓度较高,火区进行封闭，通风量减小,瓦斯浓度会快速升高到爆炸界限，氧浓度则需要一段时间才能降到爆炸浓度以下,瓦斯爆炸三要素很可能同时达到爆炸条件，因此爆炸危险性非常大。

火区封闭时瓦斯浓度及氧浓度变化曲线第三部分火区封闭技术

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火区封闭技术火区的封闭形式应满足的要求◆时间上要在最短时间内完成封闭，时间越短越能有效控制火区发展，减少次生灾害的发生。◆火区封闭顺序直接影响着火区灾害控制、灭火效果。目前高瓦斯矿井火区封闭一般采用“先入后回”大范围封闭、“入回同时”小范围封闭两种形式。◆火区封闭还要考虑到矿井地质条件、日后火区监测、启闭等多种因素。◆如果发火区有条件，可以考虑用水封闭火区或者用水淹灭火区。

发火点

当发火点在工作面前部开采空间低浓度瓦斯区内（工作面煤壁、支架上方、支架后部等地点）可以考虑“入回同时”小范围封闭火区。进风顺槽回风顺槽木板闭同时封闭火区封闭技术火区“入回同时”小范围封闭技术正常通风条件下，煤层释放的瓦斯能够很快被风流稀释，不容易集聚，爆炸危险性相对较小。但封闭过程中及封闭后，风量减小，瓦斯容易集聚，爆炸危险增加。因而在瓦斯集聚到爆炸界限之前完成封闭工作十分关键。通过快速建造临时密闭（板闭），并且在进、回风侧同时施工，同时完成最后一块密闭板，并且在完成封闭后快速撤离人员，以保障安全。封闭关键点火区封闭技术火区“入回同时”小范围封闭安全措施1、确定入、回密闭封口时工作面瓦斯浓度达到4%所需时间。

式中：t—工作面瓦斯浓度达到4%时所需时间；

V—工作面支架尾梁至工作面煤壁之间的空间体积；

C1—工作面风流中原始瓦斯含量；

C2—火区封口时瓦斯浓度上限指标定为4%；

K—火区密闭在封口过程中的漏风系数，为1.5；Q—工作面绝对瓦斯涌出量（不包括瓦斯抽放量）。2、封闭期间一旦瓦斯浓度达到4%，立即停止封闭，撤出救护队员。由于甲烷传感器只能在35℃以下的温度环境下工作，因此还必须在工作面火源点附近设置束管探头，读取束管数据的地点最好离工作面不要超过1000m，否则数据滞后时间太长，起不到监测的作用。3、火区封闭过程中一定要以全矿最大注氮流量向火区注氮，注氮流量必须大于1000m3/h，越大越好，必要时可调用其它矿的制氮机。保持原有的瓦斯抽采能力或加大瓦斯抽采能力。4、小范围封闭工作面时，一定要准备好大范围封闭的第二道密闭，一旦小范围封闭失败，立即进行火区的大范围封闭。火区封闭技术火区“入回同时”小范围封闭安全措施南五719工作面封闭

火区封闭技术南五719工作面由于火成岩影响，停产改造，2010年7月29日8点41分在工作面39#支架上方发现明火，此时工作面瓦斯绝对涌出量为56.61m3/min，相对瓦斯涌出量23.45m3/t，工作面采取回顺斜交钻孔，采空区埋管，顶板瓦斯巷等方法抽采瓦斯，平均抽采量45m3/min，工作面风量为1500m3/min。封闭方法在运顺、回顺同时施工板闭，约定好时间后同时封闭。维持通风系统正常。维持上隅角抽放量260m3/min。人员全部撤离后，停止抽放。运顺注氮量3000m3/h通过束管观测，无爆炸危险后，在运顺闭5米处在构筑1道密闭，形成气室注氮控氧发火点在工作面后部、采空区深部高浓度瓦斯区，火势较大，瓦斯浓度较高，为了封闭过程中保证作业人员安全，必须“先入后回”大范围封闭,即在工作面外围巷道封闭。进风顺槽回风顺槽隔爆带木板墙并喷砼面调压气室火区封闭技术火区“先入后回”大范围封闭技术封闭要点封闭必须构筑隔爆带，即充填砂段或砌筑砂段，砌筑砂段要用麻袋装砂子，增加阻力，抗爆性强。封闭顺序是先封闭进风巷，后封闭回风巷。如果有多条进风巷时要选择通过风量较少的旁路巷道先封闭，最后封闭主要进风巷。封闭进风巷的过程是安全的。为了保证进风巷的封闭严密，可以在砂带外侧建造气室，注入氮气，隔绝供氧。进风巷全部封闭之后，观察火区及回风巷的气体变化情况，如果火区内氧气浓度低于爆炸界限以下，再进行回风巷的封闭。气室示意图大明矿-120水平西翼采空区发火封闭

2005年1月17日，铁煤大明矿-120水平西翼封闭采空区内发生自然发火，引起瓦斯爆炸。为快速封闭灾区，采用入、回风侧同时封闭方式造成二次爆炸。入回同时封闭示意图火区封闭技术

随后采取“先入后回”即先封闭入风侧，并建立氮气调压气室，通过回风侧预留束管，观测灾区氧气、瓦斯浓度，确认灾区无爆炸危险后，立即对灾区回风侧巷道进行封闭，成功封闭灾区。火区封闭技术第四部分火区封闭过程的安全保障

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火区封闭过程的安全保障

在封闭过程中，风量减小，很可能瓦斯浓度升高到爆炸界限，或高浓瓦斯流经高温火点而引发爆炸。因此火区封闭时必须采取一系列安全保障措施。1、火区封闭过程中外围巷道通风系统控制。

2、在“入回同时”封闭施工过程，先要保证有一定量的风流通过，而在完成密闭的最后一刻在进、回风侧同时截断风流，完成密闭并迅速撤人。维持原有的抽采量或加大瓦斯抽采量。

3、在氧浓度下降到爆炸界限以下方能进入密闭附近。由于火区封闭后，瓦斯浓度升高，氧浓度会下降，火区也会逐步熄灭。由于氧浓度降远低于爆炸所需氧气浓度以下时，火才会逐步熄灭。所以，火区临时密闭形成后，人员要进入闭区附近加固密闭或采取进一步灭火措施，需等氧浓度降低到爆炸界限以下。

外围巷道通风系统控制外围巷道通风系统未发生变化火区内应保持供风

外围巷道发生短路

外围巷道发生风流逆向利用现有的风门或建板闭,挂风幛将火烟直接引入回风道。局部反风、区域反风及全矿反风

4、火区用板闭封闭后，火区内仍存一定的漏风，火区内氧浓度有可能高于12%的瓦斯爆炸界限，火区爆炸危险并未消除。例如某矿421工作面火区采用板闭在工作面进、回风顺槽同时封闭完成后，9h后发现进、回板闭均被炸毁。为此，火区封闭后，应继续向火区内注氮气、注CO2等惰气，迅速将火区内氧浓度降低到12%以下。火区注惰性气体，气体通过扩散和渗流可充填在整个空间，注水灌浆等材料不能到达的地点气体也可以到达，从而起到降氧抑爆作用。某矿综采面在进、回风顺槽封闭工作面火区后，束管系统计算机所示爆炸三角形图。

氮气抑制采空区甲烷爆炸图

火区束管测得25号支架火源点下方的2号测点的甲烷含量为7%，氧含量为14%，此点正处于爆炸区之内，如碰上火，瓦斯会立即爆炸。注氮7h后，处于爆炸区的2号测点移到了不爆炸区的（2）点位置，瓦斯爆炸的危险基本消除。注氮20h后，2号测点又移到了[2]点，更加远离爆炸区，采空区已被氮气惰化，瓦斯爆炸的危险被彻底消除。火区封闭过程的安全保障火区抑爆注氮量计算

式中：QN—惰化采空区氧化带的注氮量；

V0—火区体积；

C1—火区内平均氧浓度，取为16%；

C2—火区惰化指标，为12%；

V0=工作面推进120m（窒息带长度）所采出的煤量