礦井防滅火設計[參考樣本]2017年09

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1、 ...wd... 某某煤礦 礦井防滅火設計 2016年9月8日 礦 審 批 意 見 會審單位及人員簽字 生產(chǎn)技術科〔通防科〕： 年 月 日 生產(chǎn)技術科〔通防科〕： 年 月 日 生產(chǎn)技術科〔通防科〕： 年 月 日 經(jīng)營管理科： 年 月 日 地質(zhì)測量科： 年

2、 月 日 機電環(huán)?？疲? 年 月 日 武裝保衛(wèi)中心： 年 月 日 調(diào)度信息中心： 年 月 日 安全監(jiān)察處： 年 月 日 機 電 副 總： 年 月 日 通 防 副 總： 年 月 日 礦總工程師：

3、 年 月 日 目 錄 第一章 概況- 1 - 第一節(jié) 井田概況- 1 - 第二節(jié) 礦井概況- 3 - 第三節(jié) 相鄰煤礦- 6 - 第二章 煤自燃風險評價- 8 - 第一節(jié) 煤的自燃機理- 8 - 第二節(jié) 礦井自燃風險評價- 10 - 第三章 礦井防滅火措施- 14 - 第一節(jié) 開拓開采措施- 14 - 第二節(jié) 通風措施- 16 - 第四章 礦井防滅火系統(tǒng)- 17 - 第一節(jié) 煤層自然發(fā)火預測預報系統(tǒng)- 17 - 第二節(jié) 注漿防滅火系統(tǒng)- 24 - 第三節(jié) 注氮系統(tǒng)- 34 - 第四節(jié) 凝膠系統(tǒng)- 39 -

4、 第五章 自燃煤層防滅火措施- 44 - 第一節(jié) 巷道掘進期間防滅火措施- 44 - 第二節(jié) 綜放面開采前和回采期間的防滅火措施- 47 - 第六章 井下外因火災防治- 52 - 第一節(jié) 外因火災預防綜述- 52 - 第二節(jié) 礦井外因火災隱患分析- 53 - 第三節(jié) 礦井外因火災防治- 55 - 第七章 礦井井下消防灑水系統(tǒng)- 67 - 第八章 防火構筑物及井上、下消防材料庫- 68 - 第九章 礦井火區(qū)管理- 69 - 第十章 井下防滅火管理規(guī)定- 71 - 第十一章 井下火災事故應急預案- 84 - 第一節(jié) 事故風險分析- 84 - 第二

5、節(jié) 應急救援組織機構及職責- 85 - 第三節(jié) 預警及信息報告- 87 - 第四節(jié) 應急響應- 90 - 第五節(jié) 信息公開及后期處理- 101 - 第六節(jié) 保障措施- 103 - 第七節(jié) 應急預案管理- 107 - 附件1 井下火災事故應急設備及物資儲藏表- 110 - 附件2 武保中心應急救援裝備- 111 - 附件3 救護中隊應急救援裝備- 112 - 附件4 醫(yī)療器材藥品庫- 113 - 附件5 機電設備庫- 113 - 附件6 井下消防材料庫- 114 - 附件7 井上消防材料庫- 114 - 第一章 概況 第一節(jié) 井田概況

6、 一、地理位置、井田位置 某某煤礦隸屬于某地煤業(yè)股份，礦井田位于省西南部的 某地區(qū)境內(nèi)。井田位于 某地煤田的東北角，橫跨 某地、兩市。礦井北距 某地區(qū)8km，東距莊2.5km，東南距市14km。井田東西長10.4km，南北寬4.7km，面積約56.23km2。 二、自然條件 〔一〕地形 區(qū)內(nèi)為第四系沖積平原，地形平坦，由東北向西南逐漸降低，坡度平緩。地面標高變化于+52m～+44m之間，井口附近地勢較高，工業(yè)廣場標高為+49.20m。 〔二〕氣象 本區(qū)為溫帶半濕潤季風區(qū)，屬大陸～海洋間過渡性氣候，四季清楚。據(jù)鄒城氣象局1959～2015年間觀測資料，本地歷年平均氣溫14.85℃，

7、最高年平均氣溫16.05℃〔2002年〕，最低年平均氣溫12.45℃〔1976年〕。歷年平均降水量716.97mm，最大年降水量1263.80mm〔1964年〕，最小年降水量259.20mm〔1988年〕，日最大降雨量321.6mm〔1972年7月6日〕。年平均蒸發(fā)量1887.60mm，最大2290.00mm〔1992〕，最小1469.80mm〔2011年〕。主導風向為南及東南風，年平均風速2.73m/s，極端風向多為北風，最大風速24m/s〔1965年3月15日〕。結(jié)冰期由11月至翌年3月，最大凍土深度0.45m，最大積雪厚度0.24m。 〔三〕水文 區(qū)內(nèi)有泗河穿越井田北部。泗河全長14

8、2km，河寬100～1000m，流域面積2590km2，最高水位+45.30m，最大流量4020m3/s〔1957年7月24日，據(jù)鮑家店勘探區(qū)精查地質(zhì)報告〕；流經(jīng)本區(qū)3煤隱伏露頭的局部地段，向西南注入南陽湖，屬季節(jié)性河流〔如1990年7月流量為350m3/s；1990年8月為812m3/s；1991年7月為1730 m3/s〕，與第四系潛水有一定的水力聯(lián)系。 據(jù)泗河書院水文站觀測資料，徑流量主要集中于7～9月份，占全年徑流量的68.3%。根據(jù)資源勘查時期的訪問與洪痕實測資料，當?shù)刈罡吆樗粸?47.55m〔1939年〕。 〔三〕地震 據(jù)中國科學院地震工作委員會1956年12月編著的《中國

9、地震資料年表》記載，本區(qū)自公元前618年至1937年8月1日，在2555年間共發(fā)生地震128次，其中破壞性地震11次。有記錄可查的最早一次破壞性地震發(fā)生于462年8月16日；1668年7月25日大地震受震有16處之多；1937年8月1日大地震受震8處。 根據(jù)中華人民共和國《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》〔GB18306-2001〕，本地區(qū)抗震設防烈度為6度，設計 基本地震加速度值0.05g。 三、開采煤層 礦井井田含煤地層主要由二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組構成。山西組和太原組為主要含煤地層，平均總厚306.17m，含煤26層，平均總厚17.88m，含煤系數(shù)5.88%；共含可采與局部可采煤

10、層7層(2、3、6、10下、16上、16下、17)，平均煤層總厚13.14m，其中主采煤層為3、16上、17煤，共厚10.42m。山西組含可采煤層和局部可采煤層為2層〔2、3煤〕；太原組含可采煤層和局部可采煤層為5層〔6、10下、16上、16下、17)煤。區(qū)內(nèi)3煤，厚度變化小、穩(wěn)定，平均煤厚8.29m，是該礦開采的主要煤層。煤質(zhì)穩(wěn)定，屬中變質(zhì)氣肥煤。 第二節(jié) 礦井概況 一、生產(chǎn)能力 某某 煤礦煤礦1974年上半年籌備，1975年2月破土開工，1981年12月建成投產(chǎn)。原設計年生產(chǎn)能力為300萬t/a，服務年限97.87年。1985年12月到達設計生產(chǎn)能力。2009年核定為660萬t/a

11、。2015年核定為650萬t/a。 二、開拓布置 礦井采用立井開拓，煤層分組，采區(qū)上〔下〕山聯(lián)合布置的開拓方式。主井負責原煤提升任務；副井分別配一個帶平衡錘的雙層單罐和一對雙層雙罐，用來升降人員、材料和矸石。 三、開采方法 礦井主要開采方法為綜采放頂煤無煤柱開采，工作面布置為：上山采區(qū)采用走向長壁布置，下山采區(qū)采用傾斜長壁布置，回采工藝為綜采放頂煤一次采全高，頂板管理采用全部陷落法。 四、水平及采區(qū)劃分 礦井劃分為兩個水平：第一水平為-350m〔輔助水平-450m〕，通過水平大巷開拓3層煤的全部上、下山采區(qū)；第二水平-445m〔下組煤第Ⅰ勘探區(qū)〕，通過3條暗斜井大巷與采區(qū)上、下山開

12、拓16上煤的全部下二、下四采區(qū)。 礦井自投產(chǎn)至今，一直開采3煤。按3煤賦存條件，在全井田目前共分為七個采區(qū)，即一、二、三、四、五、七、十采區(qū)。目前生產(chǎn)采區(qū)為一、七、十采區(qū)。 五、通風系統(tǒng) 〔一〕通風方式、方法 礦井通風方式為兩翼對角式，通風方法為抽出式。進、回風井筒數(shù)量和風量：礦井布置4個井筒，其中副井、主井進風，東、西風井回風。主副井位于井田中部，東西風井位于井田上部兩側(cè)。 〔二〕主要通風機 西風井裝備兩臺ANN2500/1250B型軸流式通風機〔一用一備〕，配備電機型號YR450-6，電機功率為630kW，轉(zhuǎn)速為990r/min，東風井裝備兩臺ANN-2500/1250N型軸流

13、式通風機〔一用一備〕，配備電機型號Y4504-6，風機電機功率為630kW，轉(zhuǎn)速為990r/min。通過風機反轉(zhuǎn)反風。目前礦井總需風量14558m3/min，礦井總進風量18479m3/min，礦井有效風量16703m3/min，礦井總回風量18600m3/min，礦井總排風量19003m3/min，礦井負壓1376Pa，礦井等積孔為10.2m2，礦井有效風量率91%。礦井外部漏風率2.3%。 〔三〕通風狀況 現(xiàn)井下采掘工作面均為獨立的通風系統(tǒng)，采煤工作面實行全負壓“U〞形通風。掘進工作面采取壓入式正壓通風，根據(jù)供風距離長短和用風量大小，分別選用型號為FBD-№5.6/15kW×2或FBD

14、-№6.3/22kW×2的局部通風機，配備同型號、同能力的備用風機，采用“雙風機、雙電源〞并能自動切換，安設“風電、瓦斯電〞閉鎖裝置；所配用的軟質(zhì)風筒直徑φ800mm，并具有抗阻燃防靜電性能，炮掘工作面迎頭全部使用了防炮崩風筒；各局部通風機均安設了風機開停傳感器，風筒開關傳感器，風機使用狀況可直接顯示在安全監(jiān)控屏幕上。局部通風機安裝在進風流巷道中，距回風口距離大于10m。局部通風機實行通風機司機掛牌上崗管理制度。采區(qū)變電所、井下充電硐室和爆炸材料庫均采取全負壓通風，并具有獨立的通風系統(tǒng)；礦井的實際供風量大于需風量，硐室的配風量大于計算所需風量，礦井的有效風量率超過85%，滿足安全生產(chǎn)的需要。

15、 〔四〕瓦斯等級、煤塵爆炸性、煤自燃傾向性及最短自然發(fā)火期 1.瓦斯等級 根據(jù) 某地煤業(yè)股份某某 煤礦煤礦出具的《礦井瓦斯等級鑒定報告》〔鑒定時間：2014年8月30日，報告編號：YKJT-WSJD-2014-05〕，礦井相對瓦斯涌出量0.52m3/t，礦井絕對瓦斯涌出量6.72m3/min，采煤工作面最大瓦斯涌出量0.80m3/min，掘進工作面最大瓦斯涌出量0.12m3/min，屬瓦斯礦井，不存在煤與瓦斯突出現(xiàn)象。并經(jīng)省煤炭工業(yè)局以《關于2014年度全省煤礦瓦斯等級鑒定結(jié)果審查意見的通知》〔煤安管[2014]240號文〕批復。 2.煤塵爆炸性 根據(jù)檢測技術出具的《煤塵爆炸性檢測報告

16、》〔報告編號：DAJC-MCBZ-030-2015〕，3煤的揮發(fā)份為36.05-40.78%，具有煤塵爆炸性。 3.煤自燃傾向性及最短自然發(fā)火期 根據(jù)檢測技術出具的《煤自燃傾向性檢測報告》〔報告編號：DAJC-ZRQX-038-2015〕，3煤的自燃傾向性等級為Ⅱ類，屬自燃煤層。 根據(jù)檢測技術出具的《煤樣最短自然發(fā)火期研究性報告》，3煤的最短自然發(fā)火期為44天。 4.地溫：約26℃，屬地溫正常區(qū)。 六、火區(qū) 目前礦井無火區(qū)。 第三節(jié) 相鄰煤礦 一、鮑店煤礦 位于省某某市轄區(qū)，跨、 某地和某某高新區(qū)，處于 某地煤田中部西段。兩礦目前均嚴格在劃定范圍內(nèi)開采，煤柱保持完整，沒有超

17、層越界現(xiàn)象。兩礦邊界附近采掘工程過去和現(xiàn)在沒有影響對方的隱患存在。 二、煤礦 位于 某地煤田的中東部，為某某 煤礦煤礦的東南鄰煤礦。礦井處于 某地煤田深部，其開采對某某煤礦 基本無影響。 三、煤礦 位于 某地煤田的西部邊緣，為某某 煤礦煤礦西鄰近礦井。3煤開采直接充水含水層為山西組砂巖和太原組三灰，補給來源為第四系下組含水層組水。16上、17煤開采直接充水含水層為十下灰?guī)r，補給來源為奧灰、十四灰和第四系下組含水層組水。礦井涌水量在建井時期最大為488.35m3/h，生產(chǎn)時期平均為264.3m3/h。楊村煤礦下組煤局部地段受奧灰水威脅嚴重。 四、 某地礦業(yè)煤礦 位于 某地煤田的西北

18、部，為某某 煤礦煤礦的西北鄰礦井，屬 某地區(qū)管轄的地方煤礦。煤礦與某某 煤礦煤礦以鋪子斷層相隔，其3煤開采的充水含水層與該礦一致，因此，其開采對第四系下組〔三含〕水和山西組砂巖水可起到共同疏降的作用。 五、省礦業(yè)集團煤礦 位于 某地煤田的北部。現(xiàn)開采山西組3煤，開采水平-870m，直接充水含水層為山西組砂巖、太原組第三層石灰?guī)r。自投產(chǎn)至今礦井實際涌水量一般在20～45m3/h。星村煤礦與某某 煤礦煤礦以滋陽斷層相隔，該礦全部開采上組煤，礦井開采對某某 煤礦礦的開采無影響。 六、小窯 本井田內(nèi)目前尚未發(fā)現(xiàn)有小窯開采現(xiàn)象。 第二章 煤自燃風險評價 第一節(jié) 煤的自燃機理 一、概述

19、 煤的自燃，其主要原因是由于吸收了空氣中的氧氣，使煤的組成物質(zhì)氧化產(chǎn)生熱量，再被水濕潤，就放出更多的濕潤熱，也會加速煤的自燃。此外，煤的自燃還與煤本身的性質(zhì)有關。如煤的品級；煤的顯微組分、水分、礦物質(zhì)、節(jié)理和裂隙；煤層埋藏深度和煤層厚度；開采方法和通風方式等。煤的自燃從本質(zhì)上來說是煤的氧化過程。 二、煤的自燃條件 〔一〕內(nèi)因火災的形成必須具備以下四個條件： 1.具有自燃傾向性的煤，呈破碎狀態(tài)，并集中堆積； 2.通風供氧； 3.蓄熱環(huán)境； 4.維持煤的氧化過程不斷開展的時間。 要形成自燃，以上四個條件缺一不可，假設采取措施破壞其中一個或兩個，乃至全部條件，便可有效的防止自燃。 〔

20、二〕煤層自燃開展過程的三個必要條件： 1.煤層具有自燃傾向性； 2.有連續(xù)的供氧條件； 3.熱量易于積聚。 〔三〕煤自燃的不同階段 1.水吸附階段。與其他階段不同，這個階段只是個物理過程，煤與氧不會發(fā)生反響，煤吸附水雖不是煤自燃的 基本原因，但他對煤自熱，特別是低品級的煤自熱有重要影響。當水被煤吸附時會放出大量熱，即潤濕熱。所以，多數(shù)情況下該階段對煤的自燃都起著關鍵作用。 2.化學吸附階段。煤自燃過程首先在這個階段發(fā)生化學反響。該階段的反響溫度為環(huán)境溫度至70℃。該過程中煤吸附氧氣會產(chǎn)生過氧化物，因而叫做化學吸附階段。化學吸附階段煤重略有增加，并產(chǎn)生氣體，其中的CO可作為標準氣體

21、，通過監(jiān)測CO濃度可對煤的自燃進展早期預報，化學吸附階段需要少量水參加反響。根據(jù)煤的品級和類型不同，化學吸附的放熱量在5.04～6.72J/g之間變化。假設煤溫到達70℃時會分解，煤重隨之大幅度下降，甚至比原始煤重還要輕。煤中水分的蒸發(fā)可帶走一些熱量，該過程產(chǎn)熱量在16.8～75.6J/g間變化。假設煤氧化進展到這個階段，想使其不自燃是非常困難的。 3.煤氧復合物生成階段。該階段生成一種穩(wěn)定的化合物，即煤氧復合物。其反響溫度范圍為150～230℃。產(chǎn)生的熱量25.2～003.4J/g。這個階段煤重又有所增加，煤氧化進展到這個階段必然發(fā)生自燃。 4.燃燒初始階段。這是煤氧復合物生成階段到煤快

22、速燃燒階段的過渡時期，煤溫達230℃時，煤的反響熱為42～243.6J/g，這些熱量使煤迅速上升促進了煤的快速燃燒。 5.快速燃燒階段。這是煤自熱的最后階段，它描述了煤的實際燃燒過程。依氧氣供給充足與否，這個階段可能發(fā)生干餾、不完全燃燒或安全燃燒。如果燃燒充分，其反響熱等于煤的發(fā)熱值。 第二節(jié) 礦井自燃風險評價 一、煤的自燃影響因素 〔一〕煤質(zhì) 煤質(zhì)本身對煤自熱敏感性有顯著的影響。 1.煤的品級 煤的品級說明了煤的變質(zhì)程度，常用揮發(fā)分含量和含煤量表示。品級低的純煤自熱熱敏感性高，而且，隨著煤的品能升高其自熱敏感性下降。 2.煤的水分含量 煤中水分的含量對煤的自燃性有很大影響

23、。水分含量達飽和的煤，特別是在水分含量高的褐煤和次煙煤被開采和枯燥前，煤體不再吸附水分，因而不能放出潤濕熱。煤氧化放出的熱量通常使內(nèi)在水分溫度升高。另一方面，自熱時的化學反響需要有少量的水分參加。低品級煤水分含量遠遠大于化學反響的需要量。因而，對低品級煤來說，水分實際上是煤自熱的阻化劑。 3.礦物質(zhì) 煤中的礦物成分也叫灰分。它可與氧反響放熱增加煤溫，而且使煤分解以增加煤與空氣接觸的外表積，如黃鐵礦，它可以吸收氧化反響放出的局部熱量降低煤的氧化反響進程；煤的高灰分使單位質(zhì)量的氧化熱降低。 〔二〕開采和貯運的環(huán)境因素 環(huán)境因素對煤自熱的影響為：可使煤的水分含量發(fā)生變化；改變煤氧接觸條件；使

24、生產(chǎn)成的熱量擴散。可分為： 1.地質(zhì)因素 斷層和裂隙有利于空氣和水分與煤接觸。因而散熱沒有明顯增加，卻增加了煤發(fā)生氧化的時機和水的吸附。也就是說斷層和裂隙增加了煤自燃的不安全性。埋藏深的煤層地面漏風較少。采空區(qū)遺煤〔特別對于厚煤層〕因不能完全回采而增中了煤的自燃不安全性。 2.開采因素 開采因素對煤自燃的影響主要是通風和煤體破碎。沒有通風或通風充分的區(qū)域，煤自燃的可能性較低；而通風不充分區(qū)域煤自燃的可能性較大。裂隙漏風是不充分漏分，它創(chuàng)造了煤進一步氧化的條件，且散熱條件并未被改善。所以，任何漏風對煤炭自燃來說都是很不安全的。 3.貯運因素 在貯存和運輸過程中，影響煤自燃的因素要為通

25、風不充分和枯燥的低品級煤因雨淋和噴灑水產(chǎn)生潤濕熱。 二、煤的自燃預兆 煤的自燃通常經(jīng)歷：潛伏階段〔低溫氧化階段〕、自燃階段、著火階段、燃燒階段和熄滅階段，見下表： 階???段 征???????兆 潛伏階段(低溫氧化階段) 其特征對比隱蔽，煤重略有增加，煤被活化(化學活潑性增加)，著火溫度降低。潛伏階段的長短取決于煤的變質(zhì)程度和外部條件。 自然階段 其特征是巷道內(nèi)或老塘及密閉內(nèi)空氣中氧含量降低，一氧化碳、二氧化碳含量逐漸增加，空氣濕度增大并成霧狀，在支架及巷道壁上有水珠，在自然階段末期溫度達100?出現(xiàn)煤焦油味。? 著火階段 其特征是放出大量一氧化碳、沼氣及其它碳氫化合物與水

26、分等。由于這個階段還沒有完全燃燒，所以二氧化碳還不明顯，火區(qū)溫度及巖石溫度顯著升高，在巷道還可以出現(xiàn)特殊的火災氣味、煙霧 燃燒階段 其特征是生成大量二氧化碳，在高溫下，分解生成更多的一氧化碳，巷道中出現(xiàn)強烈的火災氣體，煙及明火。火源附近溫度高達1000℃左右 熄滅階段 其特征是二氧化碳的濃度繼續(xù)增高，氧氣和一氧化碳則急驟降低，煙及火焰消失，災區(qū)空氣及巖石溫度逐漸降低? 〔一〕煤炭自熱期的初期階段 煤炭自燃過程的準備期完畢之后便進入了自熱期的初期階段。在此階段的征兆有，： 1.煤溫有所上升但在臨界溫度60～80℃以下； 2.空氣中的氧濃度降低； 3.空氣中的相對濕度增大； 4

27、.出現(xiàn)CO2，CO氣體。 〔二〕煤炭自熱期的后期階段 煤炭自熱超過臨界溫度〔60～80℃〕，但尚未到達著火溫度出現(xiàn)明火的期間，為自熱后期階段。在此階段內(nèi)，煤溫可升高到100℃以上，火源點附近煤炭水份蒸發(fā)，開場了干餾現(xiàn)象，生成多種碳氫化合物，出現(xiàn)的征兆： 1.火源點附近的空氣濕度增大，出現(xiàn)霧氣，煤壁掛水珠，掛汗； 2.出現(xiàn)煤炭氧化和干餾的產(chǎn)物，如CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2等； 3.煤溫、水溫、空氣的溫度都有所升高； 4.出水酸度增大。 芳香族的碳氫化合物氣味〔煤油味〕是井下自然發(fā)火最可靠的征兆。這種氣味在距火源一定距離之外更為顯著，因為芳香族氣體在冷卻之后才會發(fā)生濃郁

28、的香味。 三、礦井自燃風險評價 針對某某 煤礦煤礦目前開采煤層特性、開采方法，對礦井開采過程中煤層自燃風險評價如下： 〔一〕礦井開采的3煤為氣肥煤，氣肥煤是一種揮發(fā)份和膠質(zhì)體厚度都很高的強粘結(jié)性煉焦煤〔也稱液肥煤〕，其粘結(jié)性優(yōu)于氣煤而低于肥煤，膠質(zhì)體雖多但較稀〔即膠質(zhì)體的粘稠度小〕，自燃傾向高。 〔二〕井田內(nèi)發(fā)育有多條大、小斷層，裂隙多，漏風大，增加煤層與氧氣的接觸，尤其是屬于厚煤層，易于局部儲熱，煤層自燃發(fā)火傾向大。 〔三〕井田3煤煤層厚度一般在8.5m左右，采用綜采放頂煤一次采全高采煤方法，采高一般在3.5m，放煤高度接近5m，放頂煤工藝造成采空區(qū)遺煤多，一旦有良好漏風條件，會增

29、加煤層自燃的可能性。 第三章 礦井防滅火措施 第一節(jié) 開拓開采措施 一、選擇合理的巷道布置與開采程序 〔一〕水平運輸大巷布置在煤層中時，采用錨噴支護或工字鋼架棚支護，支架后的空隙和冒落處必須用不燃性材料充填密實，或用無腐蝕性、無毒性的材料進展處理。 〔二〕采區(qū)絞車房等硐室必須采用不燃性材料支護，設計采用砌碹或錨噴支護。 〔三〕煤層間的開采順序：先開采V-1煤層、其次開采其他煤層。 二、選擇合理的采煤方法 〔一〕礦井采用長壁后退式采煤法，回采率高，巷道布置簡單，回采速度較快，有較好的防火性。煤層傾角平均在10°，布置為走向長壁工作面，有利于提高工作面生產(chǎn)能力；全部垮落法管理頂

30、板，回采中假設采空區(qū)遺煤較多，不利于防止采空區(qū)煤炭自燃。開采時，要注意觀察，加強自燃征兆的早期識別工作，發(fā)現(xiàn)可疑情況及時采取措施，每個工作面回采完畢后及時進展采空區(qū)及巷道密閉。 〔二〕回采后頂板容易冒落，回采工作面采用全部冒落法管理頂板，液壓支架配合順槽支架控制頂板。礦井3號煤層自燃傾向為Ⅱ級，即自燃煤層。一般來說開采煤層為自燃煤層易發(fā)生采空區(qū)的自燃。在回采過程中，應加強放煤管理，盡量少留頂?shù)酌?，減少采空區(qū)遺煤。 〔三〕控制礦山壓力，減少煤柱破裂。 三、提高回采率，加快回采進度 〔一〕工作面采用采煤機落煤、裝煤，工作面用刮板輸送機運煤，生產(chǎn)中需加強設備管理，減少生產(chǎn)事故，確保適宜的回采

31、進度，可在空間上、時間上減少煤炭的氧化。 〔二〕急時清理運輸巷道中因運輸過程的撒落的煤炭，工作面盡量不要留頂煤或底煤，不讓其留滯在采空區(qū)，提高回采率。 總之，合理的采煤方法能夠提高礦井先天的抗自燃發(fā)火能力，多年來的實踐說明，降低煤層自燃發(fā)火的可能性要從以下幾個方面著手： 1.少丟煤或不丟煤； 2.控制礦山壓力，減少煤柱破裂； 3.合理布置采區(qū)； 4.回采時應盡量防止過分破碎煤體； 5.加快工作面的回采速度，使采空區(qū)自熱源難于形成； 6.及時密閉已采區(qū)和廢棄的舊巷； 7.注意選擇回采方向，不使采區(qū)回風巷過分受壓或長時間維護在煤柱里。 第二節(jié) 通風措施 一、選擇合理的通風系

32、統(tǒng)、通風方法 煤層自燃發(fā)火期是指在開采過程中暴露的煤炭，從接觸空氣到發(fā)生自燃的時間。通風因素的影響主要表現(xiàn)在采空區(qū)、煤柱和煤壁裂縫漏風。自燃發(fā)火期，是自燃發(fā)火不安全程度在時間上的量度，發(fā)火期愈短的煤層自燃發(fā)火不安全程度愈大。統(tǒng)計確定煤層最短自燃發(fā)火期，對礦井開拓開采以及生產(chǎn)管理都有重要意義。 〔一〕實行獨立通風。這樣可降低礦井總風阻，增大礦井通風能力，減少漏風，易于調(diào)節(jié)風量；且在發(fā)生火災時便于控制風流，隔絕火區(qū)。 〔二〕礦井采用兩翼對角式通風方式，各采掘面有獨立的進、回風系統(tǒng)。 〔三〕礦井采用抽出式通風方法，工作面采用長壁后退式回采“U〞形通風方式，采空區(qū)漏風小，有利于防止煤層自燃。

33、 〔四〕準備采區(qū)時，必須在采區(qū)構成通風系統(tǒng)后，方可開掘其他巷道。采煤工作面必須在采區(qū)構成完整的通風、排水系統(tǒng)后，方可回采。 二、正確選擇通風構筑物的設置地點 〔一〕調(diào)節(jié)風門、風窗等通風設施，應設置在圍巖穩(wěn)固、地壓穩(wěn)定的地點，還應防止引起采空區(qū)或附近煤柱裂隙漏風量的增大。 〔二〕回風巷中的調(diào)節(jié)風門應盡量設置在離回風側(cè)較近的一端，進風巷中的調(diào)節(jié)風門應盡量安設在離進風側(cè)較近的一端。 第四章 礦井防滅火系統(tǒng) 第一節(jié) 煤層自然發(fā)火預測預報系統(tǒng) 一、煤自燃標志氣體 煤炭自燃氧化自燃熱解的氣體產(chǎn)區(qū)隨礦井和煤質(zhì)的不同而異，而且出現(xiàn)氣體產(chǎn)物的熱解溫度相差甚大。因此在利用標志氣體進展煤炭自然發(fā)火

34、進展預測預報，關鍵是檢測出本礦煤層標志氣體。由山東鼎安監(jiān)測技術出具的煤層自然發(fā)火標志氣體檢測報告，顯示檢測結(jié)果：CO、C2H4、C2H2、C3H8為煤自然發(fā)火的標志性氣體，CO出現(xiàn)標明煤已經(jīng)開場氧化，C2H4出現(xiàn)且變化速率明顯加快是煤進入加速氧化階段的標志，其出現(xiàn)的臨界溫度144℃-160℃，C2H2出現(xiàn)的溫度超過350℃。C2H2/C2H6比值的出現(xiàn)是煤進入加速氧化階段的標志，其峰值出現(xiàn)的溫度為257℃，C3H8/C2H6比值的出現(xiàn)是煤進入劇烈氧化階段的標志，其峰值出現(xiàn)的溫度是300℃，C2H4/C2H6和C3H8/C2H6可作為判別煤反響程度的輔助指標。 二、自然發(fā)火預測預報系統(tǒng)組成

35、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、束管監(jiān)測系統(tǒng)、光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)和人工監(jiān)測體系，構成自然發(fā)火預測預報系統(tǒng)。 在觀測點設置CO傳感器，通過KJ95N監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實施在線監(jiān)測；在觀測點預埋束管，通過JSG-7束管監(jiān)測系統(tǒng)進展連續(xù)監(jiān)控，并能取樣化驗檢測有毒有害氣體含量；在觀測點預埋測溫光纖，通過光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)對采空區(qū)及沿線巷道的溫度進展連續(xù)在線監(jiān)測；人工巡檢，在觀測點取樣化驗檢測有毒有害氣體含量，利用紅外成像探測儀觀測溫度。 三、觀測點布置 〔一〕采煤工作面采空區(qū)； 〔二〕采煤工作面進、回風隅角，工作面架間、工作面進回風流； 〔三〕掘進工作面回風流10-15m處； 〔四〕閉墻觀測孔、防火墻外； 〔五

36、〕采區(qū)回風巷，總回風巷； 〔六〕沿空巷道觀測孔； 〔七〕其他臨時觀測地點如斷層帶、高冒區(qū)等。 四、煤層自然發(fā)火的監(jiān)測方法 〔一〕監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 礦井總回風巷，采區(qū)回風巷，采煤工作面回風巷回風口10～15m處，采煤工作面進回風隅角，掘進中的煤巷回風口10～15m處，帶式輸送機滾筒下風側(cè)10～15m處，封閉火區(qū)閉墻觀測孔、防火墻柵欄等處必須設置CO傳感器；采煤工作面回風巷回風口10～15m處，掘進中的煤巷回風口10～15m處，必須設置溫度傳感器。 CO傳感器和溫度傳感器必須與礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。CO傳感器的報警值為≥24ppm，溫度傳感器的報警值為≥30℃。傳感器應垂直懸掛在巷道上

37、方風流穩(wěn)定的位置，距頂板不得大于300mm，距壁不得小于200mm，并應安裝維護方便，不影響行人和行車。 〔二〕束管監(jiān)測系統(tǒng) 1.系統(tǒng)組成 〔1〕束管局部：由粉塵過濾器、單管、分路箱〔含濾水器〕、束管等組成，其作用是運載井下氣體。 〔2〕采樣控制局部：由輸出控制接口板、電磁閥驅(qū)動電路、抽氣泵、自動進樣器等組成，它們各自裝在微機和控制柜內(nèi)。其作用是按規(guī)定的順序和時間將氣體送入紅外線氣體分析儀和氣相色譜儀中。 〔3〕氣體預處理局部：由消焰器，過濾器，冷凝器和流量計等局部組成，其作用是把處理合格的樣氣送入分析儀器中。 〔4〕氣體分析局部：由氣相色譜分析儀、紅外線氣體分析儀，專用輸入輸出接

38、口、載氣氣源等局部組成。 〔5〕數(shù)據(jù)采樣局部：由數(shù)據(jù)采樣接口板、采樣程序組成．用以采集氣體分析儀傳來的數(shù)據(jù)，井進展數(shù)據(jù)預處理。 〔6〕數(shù)據(jù)分析局部：由測控軟件內(nèi)的數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、譜圖檢測、計算結(jié)果等局部組成。通過分析將采樣數(shù)據(jù)形成分析報告及譜圖。 〔7〕打印輸出局部：由打印機及檢測軟件中的打印控制局部組成。用以輸出所有的分析報告、圖表等。 〔8〕抽氣泵局部：把井下各個測點的氣體抽到氣體分析室。 2.工作原理 〔1〕系統(tǒng)工作原理 JSG-7型煤礦自燃發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)是在微機分析與控制、紅外線連續(xù)分析、色譜高精度分析、束管負壓運載氣體等技術根基的應用。 系統(tǒng)工作時，先啟動抽氣泵

39、，使束管內(nèi)形成負壓，即井下外部的壓力大于束管內(nèi)的壓力，使井下氣體被吸入束管，到達井上的電磁閥前并處于等待檢測狀態(tài)，氣相色譜儀到達穩(wěn)定工作狀態(tài)后，微機通過控制接口板輸出一個開關量給驅(qū)動電路，驅(qū)動電路的繼電器吸合，接通某一路束管的電磁閥，該路束管內(nèi)的氣體被分別送入紅外線分析儀和色譜儀中，分析結(jié)果被送到微機內(nèi)的數(shù)據(jù)采樣接口板上，經(jīng)過信號放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬量變成數(shù)字量，然后由分析軟件進展處理，形成譜圖和分析結(jié)果，分別在屏幕和打印機上表現(xiàn)出來，完成某一路束管氣體的檢測分析過程。在需要多路檢測的時候，由微機按照用戶設定的檢測順序和檢測次數(shù)自動循環(huán)進展，無需人工干預，可實現(xiàn)24小時連續(xù)在線檢測與分析，所

40、有分析數(shù)據(jù)均可保存。以便工作人員對數(shù)據(jù)的再利用。 〔2〕束管工作機理 束管是用高壓聚乙烯制成的輸氣管，它具有抗老化、耐腐蝕、防水性好、可任意彎曲等特點。氣管即可以單根使用，也可以集中使用。 利用氣管將井下氣體運至井上分析地點，主要是利用了氣管兩端產(chǎn)生不同的壓差，使氣體從壓力大的一端流向壓力小的一端的原理。在井下已選定的采樣地點，敷設好氣管，氣管的端口裝上濾塵器，以防止井下的煤塵和巖塵進入氣管內(nèi)。同時將水份過濾掉，假設干根氣管通過分路箱〔含濾水器〕成為氣纜，連接敷設至井上分析室內(nèi)，每根管路通過電磁閥匯成一路接到抽氣泵上，當抽氣泵開場工作時，泵口的壓力在抽氣泵的作用下開場變小，產(chǎn)生一個負壓，

41、與井下管路的端口形成壓差，外部壓力大于管路內(nèi)部壓力，氣體進入管路內(nèi)部，抽氣泵連續(xù)不斷的工作，使氣體由井下源源不斷的抽至井上，在微機的控制下，每路氣體被順序送入氣體分析儀分析。 3.工作方法 將監(jiān)測束管預埋在采煤工作面回風隅角、架間，閉墻觀測孔，或其他觀測地點，系統(tǒng)在微機控制下將井下監(jiān)測地點的氣體，通過束管連續(xù)不斷的抽至井上氣體分析儀中進展快速、準確的分析，對C0、C02、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、02、等氣體含量的在線監(jiān)測，其分析結(jié)果可生成實時監(jiān)測報告、分析日報表兩種方式，并自動存入數(shù)據(jù)庫中，以便今后對某種氣體含量的變化趨勢進展分析，預報煤炭自燃的趨勢和高溫或發(fā)火點的溫度變化趨

42、勢。 〔三〕光纖測溫系統(tǒng) 1.技術原理 同時用單根光纜實現(xiàn)溫度監(jiān)測和信號傳輸，綜合利用光纖拉曼散射效應和光時域反射測量技術來獲取空間溫度分布信息。其中光纖拉曼散射效應用于實現(xiàn)溫度測量，光時域反射測量技術用于實現(xiàn)溫度定位，該技術是近幾年開展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高科技技術，它能夠連續(xù)測量光纖沿線的溫度分布情況，測量距離在可達30公里，空間定位精度到達米的數(shù)量級，能夠進展不連續(xù)的自動測量，特別適宜于需要長距離、大范圍多點測量的應用場合。 2.系統(tǒng)組成 由光柵解調(diào)儀和測溫光纜組成。在采煤工作面采空區(qū)預埋測溫光纜，經(jīng)過光柵解調(diào)儀轉(zhuǎn)換光纜傳輸信號，通過環(huán)網(wǎng)將觀測地點數(shù)據(jù)上傳至地

43、面服務器。 〔四〕人工檢測 人工檢測是煤層自然發(fā)火的重要監(jiān)測手段，主要采用C0、02、C02、CH4等便攜式檢測儀和溫度計，由人工直接在測點進展氣體和溫度檢測，并定期采集氣樣送地面進展氣相色譜分析。此方法實用性較強，投入設備少，簡單易行，但人工取樣工作量大，間隔時間長。 1.人的感官可以覺察的自燃征兆 〔1〕巷道中出現(xiàn)霧汽或巷壁“掛汗〞； 〔2〕風流中出現(xiàn)火災氣味，如煤油味、松香味、臭味等； 〔3〕從煤炭自燃點流出的水和空氣較正常的溫度高； 〔4〕當空氣中有毒有害氣體濃度增加時，人們有不舒服的感覺，如頭痛、頭暈、精神疲乏等。 2.儀表檢測檢測出的自燃征兆 〔1〕有以下情況之一

44、者，定為自燃發(fā)火 ①煤炭自燃出現(xiàn)明火、火災煙霧、煤油味等； ②煤炭自燃使環(huán)境空氣、煤層圍巖及其它介質(zhì)溫度升高并超過70℃； ③采空區(qū)或風流中出現(xiàn)一氧化碳〔C0〕，其濃度已超過礦井實際統(tǒng)計的臨界指標，并有上升趨勢。 〔2〕有以下情況之一者，定為自燃發(fā)火隱患 ①采空區(qū)或巷道風流中出現(xiàn)一氧化碳，其發(fā)生量呈上升趨勢，但尚未到達礦井實際統(tǒng)計的臨界指標； ②風流中出現(xiàn)二氧化碳〔C02〕，其發(fā)生量呈上升趨勢，但尚未到達礦井實際統(tǒng)計的臨界指標； ③煤炭、圍巖及空氣和水的溫度升高，并超過正常溫度，但尚未到達70℃；風流中氧〔02〕濃度降低，其消耗量呈上升趨勢。 3.檢測方法 〔1〕采煤工作面進

45、回風隅角、進回風順槽、支架間和煤巷掘進工作面，瓦檢員每班兩次檢查氣體情況，發(fā)現(xiàn)C0、02、C02或溫度出現(xiàn)異常，增加檢測頻次，并及時匯報。 〔2〕閉墻觀測孔和防火墻外，瓦檢員每周檢查一次氣體情況，并采集氣樣送地面進展化驗分析。 〔3〕采區(qū)回風巷、總回風巷，瓦檢員每周檢查一次，假設發(fā)現(xiàn)異常，采集氣樣送地面進展化驗分析。 〔4〕沿空巷道觀測孔，嚴格按專項防滅火技術措施執(zhí)行，但至少每周檢查一次。 〔5〕其他臨時觀測地點，如巷道高冒區(qū)、斷層帶附近等，嚴格按專項防滅火技術措施執(zhí)行。 第二節(jié) 注漿防滅火系統(tǒng) 一、工作機理 注漿滅火技術是將水和不燃性固體材料〔黃土、粉煤灰等〕按一定比例制成泥

46、漿，利用礦井的高度差〔靜壓〕或泥漿泵〔動壓〕通過鉆孔或管路輸送至火點，泥漿中的固體物沉淀下來，局部水則流到巷道中排出。 某某 煤礦煤礦開采的3煤為厚煤層，屬自燃煤層，放頂煤采煤工藝容易使采空區(qū)遺煤較多，漏風較大，自然發(fā)火不安全性大，預防性灌漿可充分利用漿液的滲透作用和粘著力可使?jié){液覆蓋在煤體外表，其中的固體物沉淀后可充填于浮煤縫隙之間，包裹浮煤，從而隔絕氧氣與煤體的接觸，防止氧化；同時漿液中的水分有助于增加煤的外在水分，抑制煤自熱氧化的開展，有利于已經(jīng)自熱煤體的冷卻降溫、散熱；對防止煤炭自然發(fā)火十分有效，因此設計以灌漿防滅火系統(tǒng)。 二、注漿防滅火系統(tǒng) 基本要求 〔一〕對選用的灌漿材料種

47、類及其性能進展分析； 〔二〕給出主要灌漿參數(shù)、漿液的制備方法、注漿方法； 〔三〕對輸送漿液的管路系統(tǒng)進展計算和布置； 〔四〕給出礦井灌漿防滅火效果考察指標； 〔五〕礦井灌漿防滅火安全措施。 三、注漿材料選擇、注漿參數(shù)及注漿量 〔一〕注漿材料必須滿足以下要求： 不含可燃物或助燃物；粒徑直徑小于2mm，細小粒子〔粒徑直徑小于1mm〕占75%；主要物理性能指標：比重2.4～2.8，塑性指數(shù)9～14，膠體混合物25～30%，含砂量25～30%；易脫水，又具有一定的穩(wěn)定性；具有能與較少的水混合成漿液的能力，運輸時不堵塞管路或泥漿池；便于開采、運輸和制備，來源廣，成本低。 目前煤礦常用的注

48、漿材料主要有：黃土、電廠粉煤灰、煤矸石粉、頁巖、尾礦等。礦區(qū)內(nèi)有發(fā)電廠，粉煤灰資源豐富，且可降低處理粉煤灰產(chǎn)生的環(huán)保費用，水源可利用洗煤廠的洗煤污水進展制漿，壓注粉煤灰漿的條件極為有利。 〔二〕注漿參數(shù) 1.注漿系數(shù)及水灰比 〔1〕防火注漿吸水為3-12%，滅火注漿系數(shù)相應加大。采用粉煤灰漿防火時，注漿系數(shù)為5-15%。某某 煤礦煤礦取7%。 〔2〕制作漿液時，水灰比〔漿中水的體積和粉煤灰的體積比〕確實定和控制是非常重要的，水灰比越小，灌漿效果越好，但輸送困難，容易堵塞漿管；反之，防火效果差且排水工作量大。通常，水灰比應根據(jù)泥漿的輸送距離、煤層傾角和灰漿用途等因素進展確定。一般運漿距離

49、短、煤層傾角大且灰漿用于普通灌漿時水灰對比小些。如在傾角為10°～25°的煤層中，水灰比取1：5～1:6；在傾角25°～40°以上的煤層中，水灰比取1:3～1:5。某某 煤礦煤礦壓注粉煤灰漿的水灰比取1:4，如灰漿用于巷道充填，則在此根基上按需求提高水灰比。 2.注漿站工作制度 注漿站在原則上應與礦井工作制度相配合，某某 煤礦煤煤礦井下“四·六〞工作制，地面“三·八〞工作制。正常生產(chǎn)時，注漿站為三班注漿，每班8h。 〔三〕注漿量計算 1.日注漿所需注漿材料量 Q材=KmLHC 式中： Q材——日注漿所需注漿材料量，m3/d； m——煤層采高，m；3煤層采高確定為8.5m； L

50、——工作面日推時度，m/d，L＝4.8m； H——注漿區(qū)的傾斜長度，m，3煤回采工作面長180m； K——注漿系數(shù)，為注漿、材料的固體積與需要注漿的采空區(qū)容積之比，取7%； C---采煤工作面回采率，取0.88。 3煤一個回采面日需灌漿材料量為： Q材1＝0.07×8.5×5.6×200×0.88＝452.4〔m3/d〕 2.日注漿所需實際需注漿材料量 Q材2＝αQ材1 式中： Q材2——日注漿所需實際需注漿材料量，m3/d； α——取料系數(shù)〔考慮雜質(zhì)和開采運輸損失，取α=1.1〕； Q材1——意義同上。 Q材2＝1.1Q材1＝1.1×452.4=497.6〔m3/d

51、〕 3.日制漿用水量 Q水1=Q材1δ 式中： Q水1——制漿用水量，m3/d； δ——水固比。根據(jù)經(jīng)歷水灰比取1：4，則δ=4。 Q水1＝Q材1δ＝452.4×4.5＝1809.6〔m3/d〕 4.日注漿用水量 Q水2=K水Q水1 式中：Q水2——日注漿用水量，m3/d； K水——用于沖洗管路防止堵塞的水量備用系數(shù)，取1.10。 Q水2=1.1×1809.6＝1990.6〔m3/d〕 5.日注漿量 Q漿1=〔Q水2+Q土〕M 式中：Q漿1——日注漿量，m3/d； M——泥漿制成率，取0.88； Q漿1＝〔452.4＋1990.6〕×0.88＝2149.8〔m3

52、/d〕 6.小時注漿量 Q漿2=Q漿1/nt 式中： Q漿2——每小時注漿量，m3/h； n——每日注漿班數(shù)，取3班/d； t——每班注漿時間，取8h/班。 Q漿2＝2149.8/〔24〕＝89.6m3/h 四、注漿系統(tǒng)、施工工藝及系統(tǒng)設備信息 根據(jù)我國各礦區(qū)使用的注漿系統(tǒng)， 基本上可歸為地面固定式集中注漿系統(tǒng)和井下移動式注漿系統(tǒng)兩類。地面固定式集中注漿系統(tǒng)是在礦井工業(yè)場地或風井等場地設立集中注漿站，為全礦服務，雖然初期投資較大、管路較長、占地較大，但具有注漿量大、工作集中、管理方便、效率高等優(yōu)點，因此，某某 煤礦煤礦選擇在礦區(qū)發(fā)電廠和礦井回風斜井東風井布置地面固定式集中注

53、漿系統(tǒng)。 〔一〕制漿 將粉煤灰運至存儲倉，由蝶閥和鎖氣器控制輸送量，由螺旋運輸機將粉煤灰運至濕式攪拌機加水攪拌，流入漿池中，此過程中控制離心泵和控水閥門，使粉煤灰漿到達預想配比，并參加適量懸浮劑，延長粉煤灰固體顆粒沉淀時間，漿池中，另一臺攪拌機工作，打散大直徑固體顆粒，使?jié){液均勻。 1—存儲倉；2—手動蝶閥；3—電動鎖氣器；4—螺旋運輸機；5—濕式攪拌機； 6—離心泵；7—移動攪拌機；8—漿池；9—注漿立孔 制漿示意圖 〔二〕注漿 漿液制成后，從漿池由地面鉆孔進入井下注漿管路，此時，在另一個漿池重復制漿過程，兩個漿池交替使用，滿足注漿需要。停頓注漿后，需用清水清洗漿池，并沖刷井下

54、注漿管路，此過程可使用離心泵加壓，防止粉煤灰過早沉淀導致漿管內(nèi)徑逐漸變小，最終堵塞。 〔三〕設備信息 設備型號 流量 功率 備注 數(shù)量 D371J-1對夾式蝶閥 手動，直徑0.3m 1 電動鎖氣器 80m3/h 電動，下口0.4m×0.4m 1 LS630螺旋運輸機 100t/h 22kw 輸送粉煤灰 2 JS-100雙軸濕式攪拌機 22kw 攪拌制漿 2 LBJ攪拌機 7.5kw/0.75kW 攪拌均勻 2 12.5×4離心泵 37kw 加水，加壓 2 五、井下注漿方法 分為采前注漿、隨采隨注漿和采后注漿

55、三種方法。 〔一〕采前注漿 在煤未開采之前即對煤層進展注漿，適用于老空區(qū)過多、自然發(fā)火嚴重的礦井。 〔二〕隨采隨注漿 隨著采煤工作面推進的同時，向采空區(qū)注漿，包括鉆孔注漿、埋漿管注漿和灑漿。 1.鉆孔注漿 在開采煤層附近用已有的巷道或?qū)Ｓ米{巷道，每隔一定距離，向采空區(qū)施工注漿孔進展注漿。鉆孔一般應深入采空區(qū)5m左右，并且在鉆孔施工完成后立即在孔鉆內(nèi)下套管。注漿鉆孔與工作面的距離不宜過遠或過近，距離太近，注漿區(qū)域受限，距離太遠，會因采空區(qū)內(nèi)受采動壓力影響壓實空間而給注漿帶來困難。階段垂高不能太大，否則灰漿不能均勻的流淌到采空區(qū)下部。鉆孔注漿如以以以下圖所示。 1—底板防火巷；2—

56、回風巷；3—鉆孔；4—進風巷 2.埋漿管注漿 放頂前，沿工作面回風巷道向采空區(qū)預先鋪設注漿管路，放頂后即行注漿。隨著工作面向前推進，用回柱絞車逐漸向外牽引注漿管，前移一段距離后繼續(xù)注漿。從注漿管路用膠管接出一支路，沿傾斜方向向采空區(qū)灑漿，可使采空區(qū)垮落的矸石或遺留煤炭被灰漿包起來。埋管注漿如以以以下圖所示。 1—注漿管；2—預埋漿管；3—膠管 〔三〕采后注漿 當采煤工作面全部采完后，將整個采空區(qū)封閉，向采空區(qū)內(nèi)注漿。 在鄰近巷道施工鉆孔，向采空區(qū)分段進展注漿，在采空區(qū)周圍形成保護帶。該方法在自然發(fā)火嚴重的礦井不易采用，多用于自然發(fā)火期較長的煤層，優(yōu)點是：與生產(chǎn)不穿插，注漿工作不受回

57、采工作的限制。 〔四〕根據(jù)某某 煤礦煤礦生產(chǎn)特點及煤層性質(zhì)，采用采前對沿空側(cè)預防性注漿和采后注漿。 六、管路布置 〔一〕注漿方式 注漿方式有兩種，即靜壓注漿和動壓注漿。 靜壓注漿是利用制漿點與注漿地點標高不同而產(chǎn)生的自然壓差，借助輸漿管路〔鉆孔〕將泥漿輸送到注漿區(qū)，最后通過〔鉆孔〕采空區(qū)埋管將泥漿注入采空區(qū)內(nèi)。 由于某某 煤礦煤礦開采垂深超過350m，該垂深完全能滿足靜壓輸注漿的要求，因此設計采用靜壓輸漿方式。 〔二〕注漿管路布置 對于某某 煤礦煤礦，工作面采空區(qū)是自然發(fā)火最不安全的區(qū)域，因此，注漿主管路主要針對工作面采空區(qū)進展鋪設。其它地點的注漿，則根據(jù)需要從主管路上分叉連

58、接。 粉煤灰注漿站注漿管路鋪設為： 地面制漿池→井下鉆孔→中翼底車場→東、西翼軌道大巷→各采區(qū)石門→聯(lián)絡巷→采煤工作面進、回風順槽→采空區(qū)。 粉煤灰注漿站注漿管路鋪設為： 地面制漿池→東風井立管→東風井底→東、西翼軌道大巷→各采區(qū)石門→聯(lián)絡巷→采煤工作面進、回風順槽→采空區(qū)。 地面制漿池至東西一軌道大巷管路均為Φ159mm無縫鋼管，采區(qū)石門及聯(lián)絡巷為Φ108mm無縫鋼管，采煤工作面順槽至采空區(qū)以Φ89mm無縫鋼管連接。 七、注漿管理 為了使注漿防滅火工作取得預期的效果，加強管理是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 〔一〕注漿防滅火效果考察 1.注漿區(qū)溫度檢測 派專人定期檢測注漿滅火區(qū)、注

59、漿防火工作面及其采空區(qū)內(nèi)的氣溫、煤溫和出水溫度，利用測溫光纜對重點區(qū)域進展在線連續(xù)檢測。 2.注漿區(qū)氣體檢測 利用火災束管監(jiān)測系統(tǒng)和地面氣體分析實驗室定期對注漿防火區(qū)域進展氣體成分的監(jiān)測。氣體分析成份主要有：氧氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯。 采集氣體的地點為：回采工作面的采空區(qū)束管監(jiān)測點、回風巷、回風隅角；通向采空區(qū)的密閉墻內(nèi)側(cè)或鉆孔內(nèi)；其它需要的地點。 采集氣體的時間為：注漿防火期間每天連續(xù)抽氣不少于6小時；回采工作面或其它地點在發(fā)火期間(未封閉的情況下)全天抽氣化驗；滅火封閉區(qū)域內(nèi)全天抽氣化驗。 〔二〕注漿前后防止?jié){、透水事故的安全措施 1.嚴格控制灌漿比例和灌漿量。灌

60、漿材料應滿足相關規(guī)定的要求，嚴格控制漿液泥水比，并控制灌漿量不使過大。 2.經(jīng)常觀測水情，詳細記錄注入和排出的水量，發(fā)現(xiàn)差值較大時，必須查明原因，采取相應措施。處理方法有： 〔1〕采用連續(xù)性注漿； 〔2〕在泥漿中參加適量砂子填塞漏水通路； 〔3〕提高泥漿濃度； 〔4〕移動注漿管口位置，改變漿液流動路線。 3.設置注漿密閉，用來隔開注漿區(qū)和工作區(qū)。而且要求注漿密閉有一定的強度，防止?jié){事故發(fā)生，并在閉墻設置反水池或“U〞型導水管用來卸水壓。 4.及時堵塞地表塌陷區(qū)及鉆孔，防止地表水流入。 5.在注漿區(qū)下部生產(chǎn)〔回采〕之前，必須檢查注漿區(qū)域有無積水，保證回采工作不受積水影響。 〔

61、三〕 建設健全注漿記錄臺帳 各項記錄臺帳是注漿管理工作中關鍵的原始資料，是分析注漿工作的根基。其中包括：注漿區(qū)位置、鉆孔工程記錄臺帳；注漿工程記錄臺帳；防火墻工程記錄臺帳；氣體分析記錄臺帳等。 第三節(jié) 注氮系統(tǒng) 一、概述 氮氣是一種無毒的惰性氣體，隨著空氣中氮氣含量的增加，氧氣含量必然降低。當氧氣含量低到5～10％時，可抑制煤炭的氧化自燃；氧氣含量降至3％以下時，可以完全抑制煤炭等可燃物的陰燃與復燃。用氮氣防滅火和阻止瓦斯爆炸的過程稱為惰化，惰化后的火區(qū)因氧氣缺乏而不能燃燒和爆炸。氮氣的防滅火作用，即是使采空區(qū)等有關區(qū)域惰化。 氮氣的防滅火作用和特點是： 〔一〕氮氣可以占據(jù)空間排

62、擠氧氣，使火區(qū)中因氧含量缺乏而將火源熄滅，或者使采空區(qū)中因氧含量缺乏而使遺煤不能氧化自燃； 〔二〕在有瓦斯和火存在的氣體爆炸不安全區(qū)內(nèi)，注入氮氣能使可燃性氣體失去爆炸性； 〔三〕向采空區(qū)或火區(qū)中大量注入氮氣后，可以增加采空區(qū)相對壓力，致使新鮮空氣難以漏入； 〔四〕氮氣防滅火必須與均壓和其它堵漏風措施配合應用。否則，如果注入氮氣的采空區(qū)或火區(qū)漏風嚴重，氮氣必然隨漏風流失，難以起到防滅火作用。 基于上述氮氣的性質(zhì)及煤的氧化機理，向采空區(qū)及遺煤帶注入氮氣，使其滲入到采空區(qū)冒落區(qū)、裂隙帶及遺煤帶，降低這些區(qū)域的氧含量，形成氮氣惰化帶，從而到達抑制采空區(qū)自燃和安全開采的目的。 礦井采用地面固定

63、式制氮設備生產(chǎn)的氮氣，經(jīng)井上下輸?shù)苈匪瓦_采空區(qū)內(nèi)或火區(qū)內(nèi)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是制氮設備的產(chǎn)氮能力大，滅火速度快。 二、注氮設備 礦井注氮系統(tǒng)是由GA〔SA〕螺桿式空壓機、8M3空氣緩沖罐、KMDS-5000型膜制氮機、終端在線檢測儀表及井下管網(wǎng)構成的系統(tǒng)，在地面使用制氮系統(tǒng)，利用井下管網(wǎng)〔與注漿管路公用〕輸送到使用地點。其中制氮機型號KMDS-5000，額定流量600m3/h，工作壓力≥0.8MPa，制氮氣濃度≥97%，滿足防滅火工作要求。 三、注氮防滅火惰化指標 〔一〕采空區(qū)惰化氧濃度指標不大于煤自然臨界氧濃度。 〔二〕惰化滅火氧濃度指標不大于3%。 〔三〕惰化抑制瓦斯爆炸氧濃度指標

64、小于7%。 四、注氮管路布置 礦井注氮裝置安設在粉煤灰注漿站，注氮管路與注漿系統(tǒng)共用一條管路。 五、礦井注氮工藝及方法 〔一〕注氮工藝 1.埋管注氮 〔1〕滅火注氮。工作面的進風側(cè)沿采空區(qū)埋設一路管徑不小于Φ50mm的注氮管路，當埋入一定深度后開場注氮，同時又埋入第二路注氮管路〔注氮管口的移動步距以工作面防滅火詳情確定〕。當?shù)诙纷⒌芸诼袢氩煽諈^(qū)氧化帶與窒息帶的交界部位時向采空區(qū)注氮，同時停頓第一路管路的注氮，再重新埋設下一路注氮管路，如此循環(huán)，直至工作面采完為止。 〔2〕防火注氮。工作面進風側(cè)只布臵一趟進入采空區(qū)的注氮管路，在管路進至采空區(qū)氧化帶期間注氮。 埋管注氮所使用的

65、管路為鋼管或聚乙烯管。 2.拖管注氮 工作面的進風側(cè)沿巷道頂板預埋一路管徑不小于Φ50mm的聚乙烯管，隨工作面生產(chǎn)進度，背向采空區(qū)向外拖動預埋注氮管路，拖管時可采用起吊葫蘆人或回柱機。 〔二〕采煤工作面注氮要求 1.埋管注氮 注氮口的位置及間距依據(jù)“氧化帶〞的位置及寬度、工作面的推進度以及每次開啟的注氮量及氮氣擴散半徑等確定，目的使注入的氮氣盡可能覆蓋整個采空區(qū)“氧化帶〞，有效抑制綜放工作面采空區(qū)“氧化帶〞浮煤的氧化自燃。 以其他有實踐經(jīng)歷的礦井的注氮防滅火實踐為例，注氮口氮氣的擴散半徑取15～20m，根據(jù)對采空區(qū)“三帶〞的觀測結(jié)果，為使氮氣注入?yún)^(qū)域覆蓋整個采空區(qū)“氧化帶〞范圍，考

66、慮到氮氣的泄漏，采空區(qū)側(cè)兩趟注氮管氮氣釋放口間距取30m，氮氣釋放口距工作面的最小距離為25m，最大距離為55m。 2.拖管注氮 注氮管埋深到達15m時即可進展注氮。 六、注氮方式 〔一〕采煤工作面注氮方式 采煤工作面開采初期和停采撤架期間，或因遇地質(zhì)破碎帶、機電設備事故等原因造成工作面推進緩慢，可采用連續(xù)性注氮。工作面正常回采期間，可采用連續(xù)性注氮。間歇式注氮方式即在采空區(qū)注氮期間，觀察氮氣在“氧化帶〞區(qū)域內(nèi)的滯留時間和惰化效果，當該區(qū)域02濃度降低至自然發(fā)火臨界02濃度之下時停頓注氮；隨著氮氣的泄漏，采空區(qū)內(nèi)的02濃度會逐漸上升，當02濃度上升至自然發(fā)火臨界02濃度之上時，重新開場新一輪的注氮，當注氮口推移至“氧化帶〞以外而進入“窒息帶〞時，停頓注氮。自然發(fā)火臨界02濃度暫定為7%。 〔二〕密閉注氮方法 密閉注氮主要是采用預留在密閉墻上的注氮管向密閉內(nèi)或火區(qū)密閉內(nèi)注入氮氣。 向采空區(qū)注氮期間，應同時預埋監(jiān)測束管對采空區(qū)氣體情況進展在線檢測。 七、注氮管理 〔一〕注氮地點及與其相連巷道的最小配風量計算: Q0≥QN〔CN+C1-1〕/〔C1-C2〕 式中：