3106综采工作面预防采空区自然发火措施

(JENN新奥新能矿业王家塔煤矿3106综采工作面预防采空区自然发火措施编制人：区队长：邵少辉编制日期：2014年11月1日3106综采工作面预防采空区自然发火措施会审记录时间2014年11月2日地点四楼会议室主持人毕文广组织单位生产技术部施工单位通风队编制人邵少辉会审意见参加会审单位及人员签字通风队安检部调度室生产技术部总工程师3106综采工作面预防采空区自然发火措施矿井内因火灾是煤矿主要灾害之一，根据我矿实际情况，3106综采工作面采空区防灭火工作是近期矿井防灭火工作的重点。为防止采空区煤炭自燃对矿井造成危害和损失，特编制此措施。一、3106工作面概况3106综采工作面由于各种原因推进速度缓慢或不生产情况。前期采空区未进行强制放顶，顶板至今未完全垮落，造成采空区出现大面积的空顶区域，漏风量增大。采空区内部遗煤呈破碎状态存在，经过低温氧化，易引发采空区的自然发火。我矿3106综采工作面开采3-1煤层，其自燃等级为I~II级，自燃倾向性为容易自燃~自燃，自然发火期一般为40~60天。二、预防自然发火措施1、监测监控方面（1）3106工作面气体、气温、水温日常监测日常监测工作由瓦检员、瓦检班长、通风队瓦检主管负责。每班由瓦检员按照既定路线检查工作面瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度。此外，瓦检员应随身携带温度计，对回风顺槽、工作面、采空区、进行测温，作好记录，并执行班中向调度室汇报制度。此项工作由班长检查落实，队干负责检查分析汇报工作。（2）束管监测我矿配备JSG-7型煤矿自燃火灾束管监测系统一套，担负采煤工作面回风顺槽及采空区各种气体（CO、CO、CH、CH、CH、CH、0、N）的监测。束管使用两路，一路采集回风顺2424262222槽气样，一路采集采空区气样。在分析自然发火时，主要使用C0、0、CH及CH4个指标。22422具体要求如下：1）每天数据采集时间定在下午两点，开机时间不低于两小时。数据要求真实有效，所出报表经签字后分别送到防灭火工作领导人员办公室以及调度室。2）工作人员负责系统的检查与维护，加强对各分线箱、线路检查，发现问题立即处理，不得拖延，保证线路畅通不堵塞，从而保证系统能随时启动分析数据。3）数据报表出来后及时报送领导分析，如发现有自燃预兆，立即采取相应措施。（3）传感器监测传感器监测是一种不间断的监控手段，对于及时发现火灾隐患，快速采取措施起着重要的作用。1）调度室负责瓦斯、一氧化碳、温度传感器的安装及管理。2）在回风顺槽上隅角，回风顺槽距工作面30m处，距回风顺槽出口30m处应安装有一氧化碳和瓦斯传感器，进行防火监控。3）指定专人负责线路、分站、传感器检查与维护，确保探头灵敏、可靠。4）按照规定定期对各传感器进行校验，不合格或不经校验的不准使用。5）数据传至终端后，及时进行对比，发现问题查明原因并汇报主管领导。（4）温度监控除瓦检员测温外，在工作面上隅角安设温度传感器。每天按时记录探头温度，定期进行数据分析，为防灭火工作提供依据。联巷密闭也应按照相关规定进行温度检查，及时掌握采空区自燃情况。2、预测预报方面（1）数据分析预测1）建立3106采空区防火台账，台账主要包括各地点CH、O、CO、CO、气温、气样分析、422风量、漏风情况、防火措施实施情况、工作面推进进度等内容，以便进行防火分析。2）安排专职人员每天定时对工作面各项防火指标进行检查，及时填写台账，发现问题及时汇报。3）调度室每周将3106工作面各探头的监测数据报表交通风队，以便进行分析。4）通风队每周对各种检查记录进行整理、汇总，分析各项指标变化趋势，密切关注自然发火征兆的显现，时刻掌握自然发火动态，当发现自然发火指标达到临界值或超标等有异常变化时，及时上报矿防灭火主管领导进行处理。3、通风管理方面加强3106工作面及周边的通风设施的管理，合理布置通风系统，保证该面通风系统稳定可靠。（1）合理配置工作面风量采煤工作面应按瓦斯（或二氧化碳）涌出量、工作面温度、炸药用量、同时工作的最多人数分别计算，取其中最大值。按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算Q=100XqXK采采C式中Q——采煤工作面需要风量，ms/min；采q——采煤工作面绝对瓦斯涌出量，0.734m3/min；采K――工作面因瓦斯涌出不均匀的备用系数，取1.3。iQ=100XqXK采采C=100X0.734X1.3=95.42m3/minQ=67qKc采采式中Q——采煤工作面需要风量，ms/min；采67——采煤工作面回风巷风流中的二氧化碳浓度不应超过1.5%的换算系数；q——采煤工作面绝对二氧化碳涌出量，0.1393m3/min；采Kc工作面因二氧化碳涌出不均匀的备用系数，取1.4。Q=67XqXK采采C=67X0.1393X1.4=13.06m3/min按工作面温度计算Q=60VSK采cci式中V——回采工作面适宜风速，根据采煤工作面温度与风速对应表以及矿井最适c宜的温度，风速一般为0.8-1.0m/s,本矿5~10月份气温高，取1.0m/s；其它月份气温低，取0.8m/s；S――回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，cm2；K——工作面长度系数，一般可根据工作面长度系数风量表取1.3-1.4,本矿工i作面长度300米，该值取1.4。Q=60VSK=60X0.8X19.08X1.4=1282m3/min采cciQ=60VSK=60X1.0X19.08X1.4=1602m3/min采cci故本矿现3106采煤工作面风量应不低于1602m3/min。按炸药使用量计算3106采煤工作面为机械化采煤，不使用炸药，计算无。按工作人员数量计算Q=4n采式中4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min;n采煤工作面同时工作的最多人数，检修班最多30人。Q=4n=4X30=120m3/min采按风速验算3106综采工作面风量应满足：15XSWQ一W240XSc采c式中S――回采工作面平均有效断面，本工作面有效断面为19.08m2（作业规程数c据）。15X19.08W1602W240X19.08经过计算，3106综采工作面风速及风量符合要求，风量取计算最大值1602m3/min。3106综采工作面配风为1700m3/min（2）均压通风，减少漏风为减少采空区的漏风量，可采用均压通风，即利用风窗、风机、调压气室和连通管等调节压力手段，改变矿井通风系统的压能分布，降低漏风压差，减少漏风，切断供氧，从而达到抑制煤炭氧化、惰化火区，起到防火和灭火的作用。通风队应定期对工作面风量、风阻进行测定，确定需采取均压通风的地点，采取适当的均压通风形式，减少向采空区漏风。4、专项预防措施（1）工作面喷洒阻化剂（见专项设计）在3106工作面上下隅角各安装一台矿用BH-40/2.5型阻化泵，阻化剂采用15%的氯化钙，每天对工作面进行喷洒，抑制采空区浮煤氧化自燃。1）专人负责此项工作，并有记录。2）喷洒时间为每天检修班，喷洒范围为工作面采空区侧及非采帮、封闭硐室。3）工作中严格控制喷洒浓度、范围及质量。（2）采空区注氮（见专项设计）在3106辅运、胶运顺槽安装①108mm注氮管路，配置2组DT-600型移动注氮机，当工作面出现自然发火预兆并有进一步发展扩大趋势时对3106面采空区进行注氮防灭火。1）综采队负责注氮机、供电系统的完好；管路的铺设及回收。管路的连接要求不漏气并经常检查。2）通风队培训4人，会使用注氮机并随时待命进行注氮。3）管路伸入采空区20m时开始进行预防性注氮，瓦检员在工作面及机尾处检查氧气及氮气浓度，氧气浓度应保持在20%左右。低于18.5%要立即停止注氮作业，查清问题原因并进行处理。低于18%时，必须撤出工作面人员，待问题解决方可继续作业。4）调度室负责注氮期间的协调工作，保证注氮工作顺利开展。（3）采空区注浆（见专项设计）在风井附近建造注浆站，用于配制粉煤灰浆，从风井铺设①159mm注氮管路，经回风大巷、二分区回风大巷和3106回风顺槽到达工作面。1）通风队培训4人，熟悉注浆流程并能操作制浆机。2）综采队负责注浆管路的日常检查和维护，机运队负责注浆站机电设备的检修和维护。3）调度室负责注浆期间的协调工作，保证注浆工作顺利开展。5、其他措施（1）完善综采工作面防尘供水系统，确保供水不间断，水量及水压符合要求。综采队要及时清理浮煤和煤尘堆积，严格按规定使用好各项防尘设施，执行好各项冲刷洗尘制度。（2）工作面推进速度快对防火有利，应确定合理的推进速度，并保证实施。（3）及时封堵采空区漏风的上、下隅角，减少漏风量。要求在上下出口端头支架与巷道煤壁间及时吊挂风障，由综采队安排专人负责。（4）应加强上隅角风障的吊挂维护管理，防止上隅角有毒有害气体集聚。（5）要及时回收木头、棉纱等易燃物品，防止易燃物品进入采空区。（6）随着采煤工作面推进，应及时封闭其与辅运顺槽的联巷。密闭施工由通风队监督，施工过程应严格按照《通风设施施工安全技术措施》进行，保证工程质量。每周对密闭进行检查，检查气体、温度、是否有漏风现象。由于密闭处为独头巷道，检查工作由通风队完成。通过气体、温度检查，如有自燃征兆，立即处理。（7）工作面必须吊挂避火灾路线标识，以便发生火灾时人员按避灾路线紧急撤离。与3106综采工作面防灭火有关的队组技术员负责对本队工人进行防火、自救器的使用以及如何避灾等知识的培训，增强职工的安全意识。（8）综采工作面应配备足够的灭火器、灭火沙箱、消防斧、消防铲、消防铲、消防钩等器材，保证出现火灾隐患或火势较小时能及时处理。（9）每周应对3106工作面进行一次全面、系统的防灭火专项检查。附件附件13106综采工作面喷洒阻化剂防火专项设计由于3106综采工作面两端头及上部浮煤落入采空区，为预防自然发火，需要进行阻化防火。为确保阻化防火的安全进行，特编制如下专项设计：一、阻化喷洒系统和喷洒方法喷洒设备：根据喷洒需要，在3106综采工作面上下隅角各安装1台BH-40/2.5型矿用阻化泵。主要技术参数如下：阻化剂原料：氯化钙工作压力：1〜2.5MPa供水管路直径：108mm配液浓度：15%额定流量：40L/min高压管路长度：2*200m喷洒方法：喷枪从上、下隅角向工作面方向采空区浮煤足量喷洒，充分湿润采空区浮煤，尽量浇透全部浮煤。二、喷洒工艺往配液箱加水注满f添加定量阻化剂f搅拌f开泵f喷洒三、喷洒周期与范围每天一次，进行工作面全长喷洒。四、喷洒量参数计算根据煤炭行业标准《采空区阻化防火技术规范》，喷洒量计算可按下面公式计算V=QADLHS式中：V——日喷洒量，m3/d；Q——吨煤用液量，取0.02m3；A——工作面丢煤率，取10%;D——实体煤容重，取1.29t/m3；L——工作面长度，取300m；H——工作面采高，取5m；S——工作面日进度，取10m。得出日喷洒量：V=0.02X10%X1.29X300X5X10=38.7(ms/d)日用阻化剂量：V=38.7X15%=5.805(ms/d)阻化剂在工作面推至分层区域时，丢煤率增加，应相应增加阻化剂喷洒量。五、劳动组织喷洒时间为每天检修班，安排3人专职喷洒，一名组长负责开、停阻化泵及联络指挥，一名负责工作面移动喷洒，一名负责加水、配料、搅拌。六、操作规程和管理制度1、建立阻化剂喷洒记录台帐，由当班组长负责填写阻化剂喷洒记录表，并由检修班班长进行签字确认。2、喷洒阻化剂前，应全面检查阻化泵及喷洒管路系统，确保设备完好，应及时冲洗、清理设备上的浮煤及配液箱内的杂物。3、设备检查完好后，开始向配液箱内注水、配液、搅拌。4、喷洒工作开始前，应预先打开阻化剂喷枪开关，使阻化剂喷枪处于常开状态。5、在各项准备工作完成后方可接通电源开关，由低压力开始启动阻化泵，待系统运转正常后再把压力调至所需压力，开始正常喷洒工作。6、每次开始喷洒前，喷洒工巡检需要喷洒的浮煤情况，根据各处浮煤厚度，调整喷洒时间，确保充分湿润采空区浮煤。7、喷洒从上、下端头的煤壁开始喷洒，直至覆盖工作面中部。8、胶运顺槽巷帮及工作面上半部喷洒结束后，应向配液箱加注清水，对阻化泵、管路、喷枪进行清洗。清洗后，将调压手柄扳到卸压位置，待压力降低后，方可停机。9、喷枪停止出水后，将高压管路及喷枪盘好吊挂在距工作面10m外的巷帮处。10、按以上程序继续对回风顺槽巷帮及工作面下半部进行喷洒。11、检修班长必须对喷洒阻化效果及浮煤湿润情况进行检查，严防漏喷死角，发现漏喷死角必须及时要求进行补喷。12、当天工作结束后，必须关闭开关，切断电源。13、通风队管理人员、综采队跟班队长应对工作面阻化灭火工作进行监督，发现问题及时处理。七、注意事项1、阻化泵不可脱水空转，以防止活塞碗损坏。2、当发现阻化泵压力表突然升高时，应考虑阻化剂管路是否有堵塞的可能，应根据具体情况及时卸压并关闭阻化泵，立即对管路进行检查处理，恢复正常后方可重新使用。出现其它异常情况，也要立即将调压手柄扳到卸压位置，待压力降低后方可停机。3、如果电机不能启动或过热，应立即停机检查，排除故障，防止烧坏电机。3)3)附件附件23106综采工作面采空区注氮防火专项设计3106综采工作面采空区范围广、空间大、漏风较多，采取注氮防灭火措施的有效覆盖率较高，适应性较好，当工作面出现自燃发火预兆并有进一步发展扩大趋势时，采取注氮措施比其它措施防灭火的可靠性有保证，为了防止输氮管路和采空区泄漏氮气造成人员伤害，保证注氮灭火效果，特编制如下专项设计：一、供氮能力、输氮管路的计算与选取1、供氮能力计算注氮量是最重要的注氮参数，直接决定着注氮效果。注氮量太小因达不到惰化采空区气体的目的而起不到防火的作用，注氮量太大造成经济上的浪费。注氮量主要取决于被注地点的几何体积、氧化空间大小、裂隙情况、漏风量大小以及气体组分等。根据我矿3106工作面的实际情况，按吨煤注氮量计算。该方法是指采煤工作面每采出It煤所需的防火注氮量。根据国内外经验，每吨煤需5m3氮气，供氮能力（1个工作面注氮量）可按式（1）计算：Q=5AK/24（1）N式中：Q供氮能力，ms/h；NA——日产量，取60001；K——工作面回采率，取90%（遗煤较多时需相应降低）。可计算得供氮能力：Q=5X6000X90%/24=1125（ms/h）N通过以上计算，确定我矿3106工作面的注氮能力为1125m3/h。2、输氮管路的选取制氮机距工作面2000m，从制氮机分别沿3106胶运、辅运顺槽铺设©108mm注氮管路到采煤工作面，胶运顺槽注氮管路随工作面向前推进埋入采空区，辅运顺槽管路连接3106辅运顺槽8#联巷措施孔。3、供氮压力(D)—0L(D丿"J(D)—0L(D丿"Jz

i0L+P2]1/2i2P二[0.0056(QmaxYY1(1000丿式中：P——供氮压力，MPa；1P——管路末端的绝对压力，取0.2MPa；2Q最大输氮流量，取1200m3/h；MAXD基准管径，150mm；0D——实际输氮管径，D=108mm；iiL――相同直径管路的长度，L=1km；ii九一一基准管径的阻力损失系数，0.026；0九一一实际输氮管径的阻力损失系数，乞=0.025。i1可计算得供氮压力：P=[0.00561(2800P=[0.00561(2800\2(150\5(0.02511000丿1159丿(0.026+0.22]1/2=0.27MPa4、输氮管路的铺设要求1）管路的铺设应尽量减少拐弯，要求平、直、稳，接头不漏气。2）输氮管路应进行防锈处理，不允许在管路上堆放他物。3）注氮管路出口处2m长度应钻满孔，防止矸石堵塞出气孔。4）注氮管路上应安装一个三通阀门，用于排出纯度不合格的氮气。5）定期对输氮管路进行试压检漏。二、注氮防灭火工艺和方法1、制氮设备根据供氮能力和注氮压力的计算，选用阜新金昊空压机有限公司生产的DT600型井下移动式碳分子筛制氮机组，共2组，主要技术参数如下：1）安装类型：胶轮移动式2）氮气产量：600Nm3/h3）空气耗量：32Nm3/min4）氮气纯度：〉97%5）氮气出口压力：0.6MPa2、注氮防灭火方式根据矿井具体条件，选用单管埋管注氮方案，具体操作如下注氮管路随工作面推进进入采空区，待管路埋入采空区氧化带与冷却带的交接部位时向采空区注氮，当注氮管路进入窒息带时，停止注氮，此时断开管路，开始新一轮注氮工作。另外，在3106辅运顺槽铺设一趟注氮管路，连接8#联巷密闭措施孔，当3106工作面采空区内气体异常时，可通过这趟注氮管路对采空区进行注氮。3、注氮方法根据当日产量、工作面推进速度和火情预测情况，可采取连续或间歇注氮，注氮量和注氮时间由具体情况决定。三、劳动组织3106工作面注氮作业人员由通风队安排4人组成，由组长带1人负责开机组及联络指挥，1人负责巡查管路和工作地点的注氮实施，1人负责检查采空区氮气泄漏情况及回风流中的氧气浓度。四、管理制度1、各生产区队、部室应积极协作配合，不得私自开停、拆移、破坏注氮设施。2、注氮设备的使用和日常维护由机运队负责。注氮防灭火系统、设施的拆移由机运队进行，通风队安排注氮工配合完成。3、氮气注入量不得随意调整，需要调整时由通风队根据推进度、配风量等因素进行调整。4、注氮作业期间，由通风队对3106工作面进行适度的均压调节，减少采空区的氮气泄漏。5、注氮期间，通风队派专人检查注氮灭火区及工作面的气体、气温、煤温、出水温度等情况，并定期采集气样进行化验，提出分析报告。6、制氮设备的管理人员和注氮操作人员必须经过培训，能正确操作和保养制氮机。7、注氮作业时，工作面的氧气含量应确保在20%左右，低于18.5%要立即停止注氮作业，查清问题原因并进行处理。低于18%时，必须撤出工作面人员，待问题解决方可继续作业。8、注氮时，检查人员必须沿工作面上隅角、回风流不断巡回检查，密切观察各项气体的动态涌出情况并每半小时记录一次涌出数值。9、注氮期间，应密切观察工作面上隅角氧气浓度情况及各项气体的涌出情况，气体超限时，严禁人员进入，并标明范围，悬挂警标。10、注氮管路连接好后，由空压机加载空气进行管路耐压试验，检查泄漏，耐压压力必须达到0.8MPa。11、建立注氮防灭火记录台帐，每班由注氮组当班组长负责填写注氮防灭火记录表。12、注氮前，应全面检查维护注氮泵站及注氮管路系统，确保设备完好。及时冲洗、清理设备上的浮煤。13、注氮结束后，联系注氮组长，两端同时关闭阀门，方可停机。14、每天工作结束后，必须关闭开关，切断电源。15、当班组长必须对注氮效果进行检查，严防漏注，发现漏注必须及时进行补注。16、通风队管理人员、综采队跟班队长应对工作面注氮灭火工作进行监督，发现问题及时处理。五、注意事项1、制氮机司机不得擅自离岗，不得任意开停制氮机。2、注氮组要经常注意制氮机运行状态，要经常检查制氮机各部位接头、管路的密封情况，加强维护。发现异常及时处理；当发生故障又无法处理时，应先停机，并通知注氮管路监测人员关闭注氮管路阀门。故障排除后，应通知注氮管路监测人员打开阀门，待得到阀门开启确切消息后，才允许启动制氮装置。3、注氮工要经常检查注氮管路的运行状态，发现有泄漏处，及时检修处理。当注氮管路发生崩管时，要及时通知制氮机站，关闭制氮机，停止输氮，随时记录流量计的注氮量与注氮压力。4、制氮机长期停用时，应分别将吸附塔、过滤器、氮气储罐、空气储罐的压力排泄，因分子筛怕油、水、粉尘的污染，应定期排泄水分和油分。5、注氮机组司机必须密切注意制氮机的压力表及氮气浓度的变化情况，如压力和浓度发生突然变大、变小，要及时停机，并关闭机组阀门，停止往外输出氮气。附件33106综采工作面采空区注浆防火专项设计根据本矿的特点及煤层赋存条件，确定采空区采用随采随灌方法。从回风顺槽向工作面采空区注浆。为确保注浆防火工作的安全进行，特编制如下专项设计：一、注浆材料选择注浆材料的种类：粉煤灰由于本矿井生产规模较大，粉煤灰用量也较大，若新奥集团新能能源有限公司（达旗煤化工厂）的粉煤灰产出量不能满足矿井生产需要时，可考虑采用注黄泥的防灭火方式。二、注浆站工艺流程本矿注浆站的工艺流程为：注浆站采用水枪高压冲刷取粉煤灰的方式，用高压水枪将粉煤灰冲刷至灰浆池，由制浆泵将灰浆排至灰浆搅拌池进行搅拌均匀，灰浆的浓度由供水管的控制阀调节。灰浆搅拌均匀后，再经泥浆泵加压输送，通过注浆管路送入井下注浆点。三、主要注浆参数（1）日用粉煤灰量注浆系数：采空区体积的2%；灰水比：1：3；根据上述参数计算注浆站的日用灰量和日用水量。注浆站的日用灰量按下式计算：Q=KmLHC灰式中：Q日注浆需灰量，ms/d；灰K注浆系数，0.02；m煤层米高，5.5m；L——工作面日推进度，8.0；H——注浆区的倾斜长度，300m；C——采煤回收率，93%；则：工作面需灰量：Q=KmLHC=O.O2X5.5X8.0X300XO.93~246ms/d灰（2）日制浆用水量注浆站的日制浆用水量按下式计算：Q=Q5水1灰式中：Q制备泥浆用水量，ms/d；水16——灰水比的倒数，取3；贝V：Q=Q6=246X3=738ms/d水1灰日注浆用水量注浆站的日注浆用水量按下式计算：Q=kQ水2水1式中：Q—制备灰浆用水量，m3/d；水1K水量备用系数，取1.2贝V：Q=kQ=1.2X738=885.6m3/d水2水1每日注浆量注浆站的日注浆量按下式计算：Q=(Q+Q)M浆灰水1式中：Q日注浆量，m3/d；浆M浆体制成率，为0.93；贝V：Q=(Q+Q)M=(246+885.6)X0.93=1052.4m3/d浆灰水1每小时注浆量按下式计算：Q‘=Q/(nXt)浆浆式中：Q'每小时注浆量，m3/h；浆n——每日注浆班数，为3班/d；t——每班纯注浆时间，为5h/班；贝V：Q=Q/(nXt)=1052.4/(3X5)=70.2m3/h浆'浆四、注浆管路地面及回风立井、回风大巷、回风顺槽敷设注