矿井防灭火设计

煤矿防灭火设计一、矿井概述及开采现状〔一〕矿井概述屯宝煤矿位于淮南煤田硫磺沟矿区西部，隶属神公司，行政区划隶属昌吉市硫磺沟镇管辖。其地理坐标为：东经87007”03纬4339”4。1、矿区交通及气候状况交通位置井田东南2.5km外沿头屯河西岸有沥青大路〔由庙尔沟至硫磺沟头屯河大桥〕10110442km28km22km；北距13km44km为主，交通便利。0.51042705-720906~8360北风。地形地貌水系矿井充水因素较为简洁，其中主要的充水机理如下：融雪水、大气降水、地表水和地下水。1003，主要为基岩裂隙水，多为弱含水层渗水，由此说明基岩裂隙水为矿床充水的主要来源。2.矿井生产现状20231203853740回采工作面安排状况202331201153总推动90-120115311541煤号采样地点煤号采样地点着火点〔℃〕氧化程度自然工作面安装。掘进工作面安排状况2023211541154下顺槽。开拓20232料库和东翼回风巷掘进面，其次个面+968M93、瓦斯、煤尘及自燃状况瓦斯状况20232.07t/m3,瓦斯确定6.76m3/min，说明屯宝煤矿属于低瓦斯矿井,无煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危急。煤尘经过历年来矿井综合防尘方面不断完善与加强,据最近粉尘测定结果说明矿井平均煤尘浓度为7.28mg/m3,已揭露各煤层煤尘均具有爆炸性。通过实行的煤层着火点测试成果样资料及收集邻近矿区的资料分析，本区各煤层多属于很易自燃-自燃煤层。各煤层着火点测试成1-1各煤层着火点测试成果表〔表1-1〕TTT△T〔%〕等级4-531639229026.092.3自燃543-4290.316.320.30.015.0自燃5059-1043-5、43-4、284.321.34055.334.1自燃42A-3721443-4、42A-3305.333.338.33.315.2自燃钻孔5331543-5、41-3296.324.343.46.536.3自燃钻孔8032(二)采区及各掘进面概括矿井首采区位于+850水平，属于单翼开采，生产布局为“两采1153综采放顶煤工作面和1191综放工作面。掘进面为+1154+1154+850矿井灌浆防灭火系统1、完善灌浆防灭火系统①灌浆防灭火系统的形成灌浆系统：②灌浆方式的选择作面回采期间预防意外灾难的发生，故管路必需到位。③灌浆参数确实定A、按采空区体积计算灌浆所需土量Q=kmlhcq1=0.07×0.80×35×20×1200×0.25=11025m3

—工作面的灌浆量用土量，单位m3。1k0.07。c—工作面回采率， 取80％。h—回采的阶段高度，取2.8米。l—工作面的长度，取150米。m—工作面平均走向长度，取设计回采长度1300米。q—注浆实际备用系数。25。B、灌浆泥水比确实定1:5。C、灌浆所需实际开采土量Q=KQ2

=1.1×11025=13230m313式中：1.1。D、制泥浆用水量Q=Q1

×δ=13230×5=66150m32式中：δ—泥水比的倒数。E、灌浆量确实定Ｑ＝〔Q+Q〕×M浆1 土1 水1=〔13230+66150〕×0.93=73823.43式中：M0.93。④.灌浆材料的选择150米远的黄土资源较丰富的地带，其站点标高+1153因此灌浆需要到矿区北面山上采土，并用汽车将黄土运回制浆站。⑤泥浆制备A、取土方式：本矿井制浆站建在风井以西约200米处，该地点标高为+783，取土方式承受水力取土自然成浆。B75532mm，其中一把备用；水枪需要的工作压头为204DA-8×254m3/min，32YR160L-4，功11kw。C、灌浆站的主要设施126×5×0.4(m3)，承受混凝土砌筑。混浆沟:制浆站的混浆沟承受铁皮溜槽制成，混浆沟底保持35~40走。贮土场:制浆站四周选择地势较高的地点做为贮土场，其容积10D4冬季可在冻土层下掘专用巷道采土制浆。c、在封冻前，可预先将所0.6暖棚等。⑥灌浆站制浆系统及工艺流程工艺流程为：水枪→采土场→混浆沟→集泥池→灌浆点。⑦泥浆管道的选择注浆时间和注浆管流量综合考虑Φ108×6PE其输送泥浆量完全符合需求。⑧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挨次。B、安排生产打算时必需同时安排防灭火灌浆打算，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，并严格贯彻落实。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状况。觉察积存浆水，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工作。矿井注氮防灭火系统注氮系统论述矿井M4-M5M9-104-6灌浆防灭火为辅的防灭火方法。承受惰性气体防灭火可使惰性气体能快速布满采空区氧化带的5各个部位，降低采空区氧含量，惰化采空区，有效抑制浮煤自燃。对合目前矿区应用实际，氮气防灭火已有成熟的使用阅历。因此，设计优点是系统简洁，不需购地，使用便利，接通电源即可运行。设计依据〔1〕矿井生产力量：120Mt/a 〔2〕设计年工作日：330d〔3〕煤的平均容重：1.29t/m3矿井防灭火系统主要技术参数防灭火的技术要求消退。矿井防灭火所需注氮流量1153按产量计算即在单位时间内注氮布满采煤所形成的空间计算注氮量，使氧气浓度降到惰化指标以下〕Q=[A/〔1440ρtnn〕]×〔C/C－1〕n 12 1 2n1〕=4.69m3/min=281m3/hn1〕=14.1m3/min=847m3/h式中：A——工作面年产量, 1150000t；t——年工作日， 300d；ρ——煤的密度， 1.29t/m3；n——管路输氮效率， 90%；16n——采空区注氮效率， 85%；2C——空气中氧的含量， 20.8%；1C7%，3%。2按吨煤注氮量计算〔5m3氮气量〕Q=5AK/〔330×60×24〕nn式中：A——工作面年产量, 1150000t；K——平均回采率， 取80%。按采空区氧化带氧含量计算注氮量n 1

2 v n

－1〕2Q=〔12－7〕×13.2/〔97%+7%－1〕nCCC

=16.5m3/min=990m3/h13.2m3/min；v12%；1——注氮防火隋化指标，7%；2——注入氮气的浓度，97%。n2－1防灭火注氮流量汇总表防火注氮流量〔m3/h〕生产能力

2-1灭火注氮流量〔m3/h〕(Mt/a)

计

按吨煤注氮量按采空区氧化计算 带含量计算

按火区氧含量计1.2 2811.1

580.8 990

847设计选用：预防性注氮。预防性注氮，即开放性注氮。回采期间，在不封闭工作面的状况下，向采空区间歇性注氮，必需严格掌握注氮时间和注氮流量，确保防止采空区自燃的目的。7态。管路布置依据通风负压作用方向，工作面氮气管路铺设在工作面进200～300mm，吊挂结实；主管路从制氮机房到主斜井—石门大巷的氮气管路承受Φ2192350+850M4铺设，承受Φ125PE1500过滤网缠绕出气口，防止堵管。承受迈步式管路连接，管路搭接长度303030直到不注氮为止。氮气防灭火参数计算及确定注氮量①防火注氮量等诸多因素。由于煤矿条件各异，目前尚无公认的计算方法，可参考以下公式并按国内外实际参数比较而定。〔注氮量，使氧气浓度降到惰化指标以下〕Qn=[A/〔1440ρtn1n2〕]×〔C1/C2－1〕Qn=[1584000/〔1440×1.29×330×90%×85%〕]〔20.8%/7%－1〕=6.64m3/min=398.6m3/h②灭火注氮量：Qn=[1584000/〔1440×1.29×330×90%×85%〕]〔20.8%/3%－1〕=20m3/min=1200m3/h式中：A——工作面设计年产量, 1584000t；t——年工作日， 330d；ρ——煤的密度， 1.29t/m3；8n1——管路输氮效率， 90%；n2——采空区注氮效率， 85%；C1——空气中氧的含量， 20.8%；C2——采空区防火隋化指标，防火7%，灭火3%。按吨煤注氮量计算〔5m3氮气量〕Qn=5AK/〔330×60×24〕Qn=5×1584000×81.4%/〔330×60×24〕=13.57m3/min=814m3/h式中：A——工作面年产量, 1584000t；K——平均回采率， 取81.4%。按采空区氧化带氧含量计算注氮量Qn=〔C

〕Qv/〔Cn+C1 2

－1〕Qn=〔12－7〕×13.2/〔97%+7%－1〕=16.5m3/min=990m3/h式中：Qv——13.2m3/min；C12%；1C7%；2Cn——注入氮气的浓度，97%。防灭火注氮流量汇总表生产力量

防火注氮流量〔3/小时〕

灭火注氮流量〔米3/小时〕(Mt/a)1.584

计398.6

按吨煤注氮量 计算 带含量计算814 990

按火区氧含量计1200注氮治理注氮量的多少，主要依据采空区内气体监测成份打算，与30O2

浓度小于10CO浓度小于0.010%。当工作面消灭高温、异味等状况时，都应加大注氮量。O2

18%，9必需马上停顿工作，减小注氮量，待O2

18%后，方可恢复工作。97%。留意检查工作面、回风流，特别是回风隅角的瓦斯浓度，觉察上述地点瓦斯浓度超限时，可适当减小或停顿注氮。利用氮气管路第一次向采空区注氮或停顿注氮后恢复注氮时，必需先排出管路中的空气，避开将空气注入采空区。制氮机设置方案10003/小时，制氮机安设在工业广场制氮车间内，地面氮气管路长度L=100米，井下氮气管路长度L=2570氮气管路经主井筒至+850+850850M9区段石门，后拐到11911191支管各安设一个阀门并上锁。专用电缆经地面变电所到制氮机。自然发火指标性气体和试验指标CH

作为自然发火标志性气体；试验指标：

24 26CO0.0024%且连续一周呈上升趋势。0.00013上隅角消灭乙炔气体。采空区三带分布状况11411152工作面架后<2525-70工作面架后≥70自然发火临界值1、自然发火临界值确定回风流CO0.0024%。依据各煤层着火点测试成果表〔见表1-，煤温超过时。102、消灭自然发火征兆的处理程序加强对采空区及上隅角的气体监控。3CO0.03%且呈上升趋势，并伴随有其他可燃性气体，即可进展预防性实施注氮；停顿放煤，加快工作面推动度。CO工作面月推动度1、工作面月推动度要求屯宝煤矿为建矿井，现开采M4-5M4-51152809%，初步确定M4-5802、月推动度达不到要求需实行措施加快工作面推动速度；提高设备开机率；加强顶板治理，消退上下端头尾巷。加强气体检测与监控；必要时在进风隅角设置风障。对采空区进展超前注氮，防范于未燃。工作面停采位置走向隔离防火煤柱位置及尺寸采煤法，结合《采矿设计手册》留设煤柱要求，本设计沿煤层走向65停采线确定从M4-5100采至停采线时，必需实行措施使顶板冒落严密，准时浇筑永久性防火密闭。11注氮防灭火方式选择1、单纯灭火注氮矿井发生火灾后，将火区快速封闭，向火区注氮灭火。2、以防火为主的连续注氮这种方式的主要目的是针对发火严峻的工作面进展人员安全。3、有发火征兆时的间歇注氮这种注氮方法是防、灭火兼顾，寻常不注氮，当工作面有发火征兆时才开头注氮，注氮承受间歇方式。经综合比较，设计承受有发火征兆时的间歇注氮方工作面回采安全，又可节约大量注氮量，降低注氮本钱。2.5注氮时机及日耗注氮量2.5.12.5.1注氮时机选择1、采空区内CO0.03%，以后三天内CO2253、采空区内温度或顶煤温度超过３０度或每天上升１度时。124802.5.2我矿是建矿井，端头埋管注氮是主要的注氮手段，现以工作面产量及煤体预裂空间、日注氮时间，对采面日耗注氮量进展计算：1、1153①依据1153工作面产量计算最低耗氮量：从轨道上山到800米以内：一天产量计算：从轨道上山到800米以外：一天产量计算式中：A—工作面日产量单位：吨—工作面长度取150S—工作面日推动度取4.2ｈ18004.5ｈ２—8005.7C1.29/立方米K—工作面回采率８０%②依据煤体欲裂空间计算最低耗耗氮量：8002926V=2926/1.29=2269(m3)800每3706V=3706/1.29=2873(m3)日耗氮气量：从轨道上山到800米以内：Q=V*1.1*r=2269×1.1×1.29＝3220(m3)从轨道上山到800米以外：Q=V*1.1*r=2873×1.1×1.29＝4077(m3)式中：1.11、1191119113依据工作面一天产量计算：式中：A—工作面日产量单位：吨—工作面长度取150S—工作面日推动度取4.2ｈ18004.5ｈ２—8005.7C1.29/立方米K—工作面回采率８０%式中：1.29日耗氮气量：每3706V=3706/1.29=2873(m3)日耗氮气量：从轨道上山到800米以外：Q=V*1.1*r=2873×1.1×1.29＝4077(m3)式中：1.1注氮系统选择制氮工艺系统选择目前国内氮气防灭火系统主要有井下移动式制氮系统和地面固定式注氮系统以及液氮防灭火系统、地面移动式注氮系统四种。由于液氮防灭火系统价格昂贵且主要用于灭火；地面移动式注氮系统受地形地貌限制；井下移动式注氮系统受矿井开采范围大，煤层自然发火期较短的制约。经综合比较：设计选用地面固定式制氮工艺系统。14注氮机选型简便、制氮速度快等优点，并在我矿有成熟的使用阅历，故设计予以承受。结合矿井开拓部署及防灭火所需注氮流量〔见表3-防灭火兼顾，设计选用PSA300PSA300变压吸附制氮机主要技术参数：氮气流量： 600Nm3/h氮气纯度： ≥97%出口压力： 0.8Mpa〔1〕注氮工艺在+9663０米后进展注氮。30类推，直到不注氮为止。〔2〕氮气管路布设50D219无缝钢管，氮气输送主管路由主斜井至+850设D1083800法兰盘连接。管路敷设路线：1153+850+968966+966下顺槽→工作面下端头+850石门→＋８５０M4+850M9+850M91191附：矿井防灭火系统图15注氮监测系统监测系统选择〔1〕矿井所采煤层均属自然发火煤层，采煤方法为走向长壁综采放顶煤采煤法，设计为矿井