陈家山煤矿预防自燃发火措施及工作面防灭火设计-

PAGEPAGE20陈家山煤矿预防自燃发火措施及工作面防灭火设计批准：总工程师：审批：通风矿长：通风副总；安质科：通防科：编制单位：通防科编制人：杜营科2014年2月4日陈家山煤矿预防自燃措施及工作面防灭火设计铜川矿业公司陈家山煤矿四采区开采的4-2#煤层，属易自然发火煤层，发火期为3-6个月，最短发火期为24天，为了有效地防止采区发生火灾，我矿采用对采区进行黄泥灌浆、采空区注氮、气雾阻化、三项泡沫和观测预报等相结合的综合防灭火措施，为确保矿井安全生产，特编制陈家山煤矿采区防治自然发火防灭火设计及防治采区自然发火措施。2013年矿井四采区回采工作面为423综采放顶煤工作面。A、423工作面防治煤炭自燃发火设计结合我矿现有防灭火手段，423综放工作面采用以黄泥灌浆为主，采空区注氮、汽雾阻化、注三项泡沫、落山堵漏、观测预报等综合防灭火措施，确保工作面安全生产。一、黄泥灌浆系统设计：1、灌浆系统：安子沟地面灌浆站→安子沟1#风井→东翼总回→东翼回风大巷→423回顺外段→423回顺通423卸压抽采巷1#横川→423卸压抽采巷→灌浆孔→采空区。2、灌浆方法：采用随采随灌和采后灌浆法。采用随采随灌的方法，即随着采煤工作面推进，滞后工作面30～40m从423卸压抽采巷灌浆孔向采空区灌浆，钻孔间距15m。3、灌浆量的确定：（1）、钻孔灌浆量QK=K×L/×H×M×C=0.06×15×7.27×165×0.756=816.2m式中：QK——钻孔灌浆量，m3L/——钻孔间距，15mH——采高，7.27mM——工作面斜长，165mC——回采率，0.756K——灌浆系数，0.06（2）、工作面灌浆量Q=QK×L/L/=816.2×1880/15=102297m式中：QK——钻孔灌浆量，816.2mL——工作面走向长，1880mL/——钻孔间距，15mM——工作面斜长，165mQ——工作面灌浆量（3）、脱水系统：在423运回顺排水点安设污水泵，将污水排至区段水仓。二、注氮防灭火：1、注氮系统：（1）安子沟制氮站，一套KGZD97-1000和KGZD-1000制氮设备，其制氮量为均1000m3（2）注氮系统（管路ø150mm钢管），安子沟制氮站→安子沟2#风井→东翼总回→东翼回风大巷→423反风道→423运顺→采空区。2、注氮工艺：回采工作面采空区采用埋管注氮，即：工作面运顺铺设一趟Φ150注氮管路，当管路埋入采空区10m时开始注氮，当管路埋入40m时，开始埋设第二趟管路，当第二趟管路埋入10m时向采空区注氮，同时停止第一趟管路注氮，这样循环往复，直至工作面采完为止。3、注氮方式：回采工作面注氮采用连续性注氮。4、计算423工作面回采所需的注氮量：①按产量计算：QN=[A/(24pth1h2)]×(c1/c2-1)=[1500000/(24×1.4×330×0.9×0.8)]×(0.2/0.07-1)=348( m3/h)式中：QN——注氮流量，m3/h A——年产量，t; t——年工作日，取330d p——煤的密度，t/m3; h1——管路输氮效率，% h2——采空区注氮效率，%c1——空气中氧含量，一般取20%； c2——采空区防火惰化指标，取7%。②按吨煤注氮量计算QN＝5×Ak/330×24=5×1500000×0.756/330×24=715(m3/h)式中：QN——注氮流量，m3/h；A——年产量，t；k——工作面回采率，75.6%。现矿井制氮装备能力为1700 m3/ h，①注氮体积：V=L×H×M×K1×K2=1880×165×7.27×0.756×0.8=1363917m式中：V——423采空区注氮体积m3L——采空区注氮走向长度1880mH——采空区注氮倾斜长度165mM——工作面采高7.27mK1——工作面回采率75.6%K2——采空区空间率80%②注氮量Q＝V（C1-C2）/C2＝1363917（0.08-0.03）/0.03＝2273195m式中：Q——注氮量m3C1——注氮前采空区氧气平均浓度8%C2——注氮后火区熄灭氧气浓度指标3%5、注氮监测：（1）每日三班派人在回风巷进行检查，发现O2＜19%时，立即撤出人员，减小注氮量（或者停止注氮），待风量中O2＞19%时方可恢复工作。（2）每天三班检查工作面、上隅角及回风流中的瓦斯情况，发现采空区内大量涌出瓦斯时，风流瓦斯超限，立即撤出人员、减小注氮量（或者停止注氮），待瓦斯降到1%以下时方可恢复工作。三、汽雾阻化防灭火：1、汽雾阻化系统：在423工作面运顺安设汽雾阻化泵一台，2m32、汽雾发生器安装数量及位置：根据我矿实际，结合工作面漏风情况，在工作面前、后落山、20#、40#、60#架处各安装一个汽雾发生器，通过漏风将雾化液带到采空区，起到防灭火作用3、汽雾阻化工艺过程：将氯化镁按20%比例加入储液搅拌箱中溶解后，经过滤进入喷雾泵，加压后进入各喷雾点，经汽雾发生器将药液转化为汽雾，随漏风带入采空区。4、每班喷药量计算（423工作面）根据工作面煤的厚度、采煤高度，采空区遗煤量计算喷药量，每吨煤喷雾化液5-10kg，计按6kg，则每刀喷阻化液量为：V＝MHBPCK/RD＝165×7.27×0.6×1.4×0.25×6/0.8×1050＝1.8m3式中:V——每刀割煤喷阻化液量；M——工作面倾斜长度(165m)；H——工作面平均煤厚(7.27m)；B——每刀割煤宽度(0.6m)；P——煤的容量(1.4T/m3)；C——煤损失率（25%）；R——雾化率（80%）；K——吨煤吸药量（6kg/T）；D——阻化液比重（1050kg/m3）；每班喷阻化剂量G=v×D×F×L=1.8×1050×20%×2=756（公斤）式中:V:每刀割煤喷阻化液量；D--阻化液比重（1050kg/m3）；F--阻化液浓度（20%）L—每班平均割煤刀数（2）每刀割喷阻化剂时间：T＝V/（m×Q）＝1.8/（5×0.25）＝1.44（小时）式中:T--每刀喷阻化剂时间（小时）；m--汽雾发生器的个数（5个）；Q--汽雾发生器的流量（0.25m3V--每刀割煤喷阻化液量（1.8m3四、观测预报：1、423采面观测预报：根据我矿现有装备和技术，在423工作面回采过程中火区观察员对423采面落山、回风及高位抽采巷口闭、卸压抽采巷正头闭的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气等气体和温度进行观测预报，做到早发现、早预防、早处理，防患于未然。每天四点班由救护队观察预报点进行采样。采集的样本监测组必须及时进行分析，并将分析结果报矿长、总工及通防科。采样观察预报点为：采面上隅角、高抽巷闭里、卸压抽采巷卸压抽采孔、卸压抽采巷闭墙、采空区闭墙等地点。2、监测监控（1）束管监测分析矿井安装KSS——200束管监测系统一套，束管监测系统中心机房设在平硐井口广场，该系统辅设12芯束管9270m至423回顺外段，3芯束管敷设2300m至423后落山，在后落山埋设1个采样头，后落山沿切眼方向50米埋设1个采样头，在距落山50米的回顺安设1个采样头，并随着工作面的推采而移动；随着工作面的推采，每50米（2）传感器监测监控在423工作面后落山，423回顺各安设CO传感器1个，对工作面及回顺风流CO进行连续监测监控；423工作面回顺回风以里10－15m处，安设温度传感器1个，对工作面回顺风流温度进行连续监测监控；风速传感器1个，对工作面回顺风流风速进行连续监测。五、构筑防火门墙：在423回顺、运顺、排水巷、卸压抽采巷口以里60m和1100m处各做防火门一道，用砖做防火门墙，墙厚不小于750mm，运顺防火门墙中间留2.7×2m（宽×高）的通道，回顺防火门墙中间留2×2.2m（宽×高）的通道，卸压抽采巷、排水巷防火门墙中间留2×2.2m（宽×高）的通道。墙5米范围内要备够的防火板及六、423采空区注三相泡沫防灭火由423卸压抽采巷向采空区施工注三相泡沫钻孔，每间隔30米施工1个，向采空区30范围内注三相泡沫，。终孔位置在回顺顶板31)、每孔注三相泡沫量：V=LHL1C=165×7.27×30×0.75×0.3=式中：V——钻孔注三项泡沫量；L——工作面倾斜长度：165m；L1——钻孔间距30m；H——采煤高度：7.27mC——回收率：75%；K——孔隙率：30%。2）、每孔注三相泡沫时间：发泡系数为1500m3/h（注氮管路流量300-1200m3/h，压力0.2-0.7MPa,灌浆浓度3:1-6:1，流量10-30我矿参数为：注氮管路流量1000m3/h，压力0.9MPa,灌浆浓度4:1，流量60T=V/δ=8096.9/1500=5.4(h)式中：T——每孔注三相泡沫时间，单位h；V——每孔注三相泡沫体积：单位m3；δ——发泡系数：单位m3/h；3）、每孔注发泡剂量：d=h·q=5.4×100=540h——每孔注三相泡沫时间，单位h；q——每小时注三相泡沫剂量，取100Kg；Ｂ、矿井防灭火措施（一）、采区防灭火措施1、采空区、上、下顺槽冒落空间、停采线等处必须有防止遗煤自燃的预防措施。2、开采煤层的上方及邻近采空区和其它漏风源必须有处理措施。3、防火队火区观察员每天必须对矿井所有闭墙进行一次全面检查，发现问题及时处理。通防科每旬组织通维区、防火队、救护队对井下所有闭墙进行一次全面检查。4、综放工作面尽可能地提高顶煤回收率，采面煤层回收率应大于80%，工作面上、下顺槽、开采线和停采线的浮煤必须清净。5、回采工作面投产前必须有煤层注水设计，并严格执行，设计有完整的注氮、黄泥灌浆、注三相泡沫、注凝胶和疏水系统，坚持使用汽雾阻化。6、回采工作面坚持正规循环作业，加快推进速度，尽快使老塘进入压实带，前后落山角及时放顶，不允许留长距离空间。7、积极发挥束管监测系统作用，每天对采面采空区内3个采样点、后落山角采样点和其它采样点等处气体进行一次采样分析，分析结果分送有关领导和科室审阅，并保存备查。8、综放工作面回采过程中,火区观察员每班对工作面上隅角、瓦斯抽放巷闭墙、灌抽巷闭墙及回风巷中的CH4、CO2、CO等气体浓度和温度观测一次。每天救护队用气囊采集工作面上隅角和瓦斯抽放巷气样各一次,进行分析化验,分析结果分送有关领导和科室审阅，做到及时发现及时处理,防患于未然。9、在综放面卸压抽采巷每隔30m向回顺打2个三相泡沫注浆孔，全长封孔，不用时堵严。采面依次推过每个注浆孔20-30m时注一次三相泡沫，注泡沫量不少于1.5万m3。加强综放面卸压抽采巷维修，确保断面不小于原断面五分之四；卸压抽采巷每80米做密闭墙一道，同时实施黄泥灌浆、注三项泡沫等措施，杜绝卸压抽采巷10、每月采面必须完成当月下达的黄泥灌浆、注氮、注三相泡沫、注凝胶和前后山角封堵任务。11、根据我矿多个综放面“三带”范围研究成果，要求采面每月推进最少80m。12、掘进煤及半煤岩巷道时，禁止用煤充填巷邦，巷道中的浮煤必须及时清净。13、井下若发现高温火点时，必须将所有可能受火灾威胁区域中人员撤离，采取措施进行处理。隐患未彻底消除，严禁恢复生产。（二）、工作面回采期间防灭火措施1、综采放顶煤工作面编制作业规程时必须编制防灭火措施，并严格执行。2、综采放顶煤工作面采取以向采空区黄泥灌浆为主，注氮气、喷洒阻化剂、注三相泡沫、注凝胶、前后落山角封堵和均压、束管监测、人工观测预报相结合、构筑防火墙的综合防灭火措施。3、通防科在月作业计划中根据采煤计划下达当月采面黄泥灌浆量、阻化剂喷洒量等工程量，防火队、综采队必须严格执行。4、防火队灌浆时必须严格安规定浓度执行，水土比不小于5：1（体积比），并且井下必须有观察员观察注浆情况，发现问题及时处理、汇报。5、防火队必须每班安排专人负责喷洒阻化剂工作，实行24小时不间断喷洒，阻化剂浓度不低于20%。6、制氮时管口伸入采空区30-50m（即氧化带内），注氮浓度不小于97%。7、救护队每周五必须对采面前后落山用三米袋子墙进行封堵，封堵时必须全断面封堵，厚度不小于规定。8、采面必须安排两名瓦检员，瓦检员必须对采面前后落山角、回风量、高抽巷中沼气、二氧化碳、一氧化碳、温度等进行观测。9、束管监测系统每天必须对采面采样点进行一次采样分析，救护队每天4点班对采煤落山、高抽巷、采后卸压孔进行取样分析，并将分析结果报矿有关领导10、抽放滞后采场不得超过30m,各种抽放孔、灌浆孔必须及时封堵，确保严密不漏风。11、综采队必须采取有效措施，确保前后落山角无悬顶，减少采空区漏风，若悬顶大于3m3时必须及时封堵12、及时封闭掺新巷横川，卸压抽采巷随工作面推进每50-80m进行一次封闭。闭墙厚度不小于1.0m。（三）、收尾后防灭火措施1、采面回采结束后必须在45天内封闭完毕，封闭时采用双墙封闭，单墙厚度不小于1.5m，墙间距3-5m，且墙间必须用黄土充填。2、采空区封闭完毕后，必须立即进行灌浆管理，灌浆时两墙中间也必须灌浆，确保两墙间浆满填实。3、所有采空区墙间以及闭墙前的巷道必须实施喷浆，喷浆厚度不小于0.2m，且必须确保质量，处理净两帮和顶板网包，不得出现欠喷、漏喷现象，确保闭墙不漏风。4、火区观察员每班必须对采面采空区闭前、后落山CH4、CO2、CO、气温、水温等进行观测，发现变化必须立即汇报。（四）、矿井防灭火规定1、井下各机电峒室、车场、皮带机及运输机的转载点设置砂箱和灭火器，砂箱容积不得小于0.3－0.5m3。综放工作面机头、机尾各设两个灭火器，悬挂在距机头、机尾15－20m的范围内的上风侧，灭火器由使用单位负责管理，并定期检查，若损坏或失效应及时更换补充。2、井下采用静压供水，建立完善的防灭火、防尘洒水系统。井下消防管路应每隔100m设置三通阀门，在皮带运输机巷中，消防管路每隔50m设置三通和阀门，并备有消防软管及器材，地面消防水池，必须经常保持不少于200m3的水量。3、井下皮带运输机要使用良好的综合保护装置，并设专人维护，要清净浮煤和设备下面的积煤，确保滚筒和托辊转动灵活，不夹带，严禁皮带重载启动和托运大块煤及设备、材料等。4、井下所有皮带应为阻燃皮带，应具备煤矿矿用产品安全标志，应设温度保护、烟雾保护和自动洒水装置。5、井下变压器使用的绝缘油物理、化学性能和电气耐压强度，每年进行一次试验。向电气设备内补充或更换绝缘油，其物理、化学性能和电气耐压强度必须符合质量标准要求。6、井下机电硐室、变电所都必须安设向外开的铁防火门，以便发火时及时与风流隔绝。7、进风井口及主扇房附近20m范围内，不得有烟火或用火炉取暖。8、矿井必须建立完善的入井人员检身制度，严禁携带烟草和点火物品（包括火柴、各类打火机和带点火装置的电子表等）入井。下井严禁穿化纤衣服。9、加强电器设备管理和检查，消灭电器设备“失爆”，坚持使用漏电器和煤电钻综合保护，电缆悬挂整齐，不落地，特别是经常移动的煤电钻电缆、信号电缆无破口，综保保护灵敏可靠，接地设施齐全完好。掘进工作面必须实行“双三专两闭锁”。井下过流、漏电、接地“三大保护”设施完善，整定值合理，动作灵敏可靠。所有设备、电缆严禁超过额定值运行。严禁带电搬迁电器设备和缆线。严格停送电管理制度。机电设备安装试送电和停风电区域恢复送电前必须先检查瓦斯。10、井下放炮工作必须由专职放炮员担任，同一工作面不得使用2种不同品种的炸药。11、使用炸药符合《煤矿安全规程》第318条规定，装药前、装药后及炮眼封泥符合煤矿安全规程》第327-328条规定。12、处理卡在溜煤（矸）眼中的煤、矸时，如果确定无爆破以外的办法，可爆破处理，但必须遵守《规程》330条有关爆破规定。13、井下采掘机械的液压联轴节，必须使用带保险片的易熔合金塞。14、所有皮带运输巷必须设有消防管路，每隔50米安装一个三通阀门，并备有消防软管及消防器材。15、每季度，由矿长组织生产、供应、通防、动力等有关部门分别对井下井上消防管路系统、防火门、消防器材的设置等情况，进行一次全面检查，发现问题及时解决处理。16、井上下消防材料库要储存一定数量的木板、圆木、黄土、砂子，灭火器等材料（见附表一、二）；并且材料、工具必须有明细卡。供应科按灾防计划的规格数量进行配备。消防器材、材料、工具非因处理事故不得使用。17、井下消防材料库设在四石门扩大区的消防材料库巷道内，地面消防材料库设在物资供应中心专用消防材料库内。18、每季度，由矿总工程师组织，通防科、安质科、供应科及保卫科等单位参加，对消防材料库内的材料进行一次检查，及时补充不足材料或更换有缺陷的消防材料。（五）、机电峒室的防火措施1、井下中央变电所、整流变电所和井底车场及其它机电设备硐室，盘区变电所应用不燃性材料支护，硐室必须安设向外开的防火门，门上设有便于关严的通风孔，以便必要时隔绝风流，硐室的防火门外口5米的巷道内亦应用不燃材料支护，室内应存放足够的灭火器材（4个灭火器及容积不少于0.5立方米的砂袋或砂箱及撒砂工具）。2、所有机电峒室的设备必须100%完好，过流、漏电、接地“三大保护”设施完善，整定值合理，动作灵敏可靠。所有设备、电缆严禁超过额值运行。（六）、井下火药库发放室的防火措施1、井下爆破材料库的最大贮存量，不得超过该矿井3天的炸药需要量和10天的电雷管需要量，炸药、雷管必须分开贮存。2、井下爆破材料库地平必须用木板铺设，其发放台用不带静电的绝缘胶板铺设，使用的矿灯应有绝缘胶套，其它矿灯禁止入内。3、井下爆破材料库必须采用煤矿防爆型照明设备，照明设备的线路应使用阻燃电缆，照明电压不得超过127V。严禁在贮存爆炸材料的硐室或壁槽内装灯。（七）、机械摩擦火灾的预防1、井下所有机械设备各部位轴承严禁缺油运行。2、皮带运输机所有托辊、滚筒应保证转动灵活，并保证皮带不跑偏、不发热打滑。使用好防打滑、防止烟雾、防跑偏、防堆煤及温度保护等综合保护装置。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计HYPERLINK"/de