xx煤矿工作面防灭火专项措施修改

XXX 煤矿 B1003W01 采煤工作面防灭火方案及 安全技术措施 编制单位：通防队 编 制 人： 通 防 队： 编制日期： 2014 年 月 日 2 审 批 意 见 会审单位及人员签字 通 防 队： 年 月 日 生产指挥中心： 年 月 日 安全环保部： 年 月 日 生产技术部： 年 月 日 安全副矿长： 年 月 日 总工程师: 年 月 日 3 B1003W01 采煤工作面防灭火方案及安全技术措施 一、注氮防灭火 （一）注氮防灭火设计依据 1、煤矿安全规程第 242 条相关规定 2、煤矿氮气防灭火技术规范MT/T701-1997 （二）采空区三带范围 B1003W01 综采工作面是沙吉海煤矿首采工作面，周边矿井无可 参考数据，根据经验初步划定采空区三带，待工作面回采后通过束管 监测分析结果然后重新划定采空区三带： 工作面架后20m 内为散热带； 工作面架后 20-70m 为氧化带； 工作面架后70m 为窒息带。 （三）注氮参数确定 注氮防灭火惰化指标： 1、注氮防火惰化，即注氮后采空区内氧气浓度不得大于 7%； 2、注氮灭火惰化，即火区内氧气浓度不大于 5%； 3、注氮抑制瓦斯爆炸，其采空区氧气浓度指标小于 12%。 由于开采煤层为容易自燃煤层，采空区防火惰化指标取 7%，灭 火惰化指标取 5%。 （四）氮气防灭火机理 1、采空区内注入大量的高浓度的氮气后，氧气浓度相对减小，氮 气部分地替代氧气而进入到煤体裂隙表面，这样煤表面对氧气的吸附 量便降低，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化放热速度。 2、对于采空区注氮防灭火而言，采空区注入氮气后，提高了气体 4 静压，降低了漏入采空区的风量，减少了空气与煤炭直接接触的机会。 3、氮气在流经煤体时，吸收了煤氧化产生的热量，可以减缓煤升 温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延 缓或终止。 4、采空区内的可燃、可爆性气体与氮气混合后，随着惰性气体浓 度的增加，爆炸范围逐渐缩小（即下限升高、上限下降）。当惰性气体 与可燃性气体的混合物比例达到一定值时，混合物的爆炸上限于下限 重合，此时 混合物失去爆炸能力。 （五）注氮量计算 煤矿用氮气防灭火技术规范矿井设计生产能力 0.90Mt/a。注 氮量计算按以下三种方法计算，并取其中最大值： 1、按产量计算 QNA/(1440tn1n2)(C1/C2-1) 式中 QN注氮流量，m 3/min； A矿井日产量，取 2727t； t矿井年工作日，330d； 煤的密度，1.32t/m 3； n1管路输氮效率，取 80%； n2采空区注氮效率，取 90%； C1空气中的氧浓度，取 20.8%； C2采空区防火惰化指标，取 7%。 QN2727(14401.320.80.9)(20.87 1) 3.972m 3/min 5 2、按吨煤注氮量计算 QN5AK/(6024) 式中 A矿井日产量，t；取 2727； K工作面回采率，取 K0.79。 QN527270.79(6024) 7.480m 3/min 3、按瓦斯量计算 QNQcC/(10C) 式中 QC工作面通风量， 设计工作面配风量为 1467.65m3/min； C工作面回风流中的瓦斯浓度，1%。 QN1467.650.01(10-0.01) 1.17m 3/min； 三种方法计算后取大值：QN 7.480m 3/min。 考虑 1.2 的安全备用系数 注氮流量 7.4801.28.976m 3/min538.56m 3/h （六）注氮管路布置 1、根据通风负压作用方向，工作面氮气管路铺设在工作面进风 巷行人侧，离底板 0.3m，吊挂牢固，采用下端 头埋管向采空区注氮。 2、矿井地面安装 4 台 LU-250A（Q=42 m3/min，Pg=0.85MPa）螺 杆压缩机， 2 套制氮设备，主管路采用 1594.5无缝钢管由压风制氮 车间沿综合管沟至主斜井井口，由主斜井经清理撒煤斜巷、检修平巷 后到运输石门，支管采用 1086无缝钢管由运输石门到运输顺槽， 安装控制阀门以便使预埋管进入预定地点时开闭。 3、注氮口距底板巷道高度应在 300mm 以上， 90弯拐向采空区 全长度敷设并在采空区内打花眼，便于氮气释放，用煤块或木垛妥善 加以保护并采用过滤网缠绕出气口，防止堵塞。距离工作面下端头转 6 载机 50m 处注氮管路设置四通连接接头，管路连接采用迈步式，管路 搭接长度 30m。即第一趟氮气管路埋入采空区 30m 后，开始注氮。同 时，预埋第二趟管路。当第二趟氮气管路埋入采空区 30m 后，预埋第 三趟管路，当第二趟氮气管路埋入采空区 30m 后，断开第一趟管路后 连接第四趟管路对采空区实施注氮；以此类推，分别埋设第五趟、第 六趟、第七趟，直到不注氮为止。在具体 实施过程中，应根据对采空 区“三带”的动态变化规 律及采空区气体分布 规律的实时观测分析做 出合理调整。 （七）注氮时机选择 1、工作面上隅角 CO 浓度超过 0.0024%，且连续一周 CO 浓度呈 持续上升趋势，为防止架后遗煤自燃，即对架后采取保护性注氮措施。 2、工作面采空区水温度达到 20C 且连续三天出现增高趋势时。 3、工作面采空区内温度或顶煤温度超过 25C 或每天上升 C 时。 4、工作面距过断层 30m 时，在工作面下端头敷设好注氮管路， 在工作面上端头预埋好束管探头。当工作面月推进度不足 80m，回风 隅角 CO 浓 度达到 0.0024%且每天在上升时 ，通 过预埋注氮管路向采 空区连续注氮，通过束管对采空区一氧化碳浓度、氧气浓度、瓦斯浓 度进行连续监测，及时掌握遗煤发火各项指标的变化。工作面通过断 层正常推进，且回风隅角和架后的气体恢复正常值后，停止注氮。 5、工作面初采、末采、 过地质构造带、生产推进不正常等特殊时 期。 （八）注氮安全技术措施 1、氮气源必须稳定可靠。 7 2、注入的氮气浓度不小于 97。 3、铺设一条专用的氮气输送管路系统及其附属安全设施。定期 对输氮管路进行试压检漏。 4、利用束管监测系统和安全监控系统监测采空区及工作面上隅 角气体成分变化情况。 5、在注氮过程中，瓦斯检查员要时刻检查工作面上隅角和回风 巷瓦斯和其它气体浓度情况，当浓度不符合规定时，必须撤出工作面 和回风巷内所有工作人员，待气体浓度降至安全浓度以下且稳定 30min 后，人 员方可再次 进入上述地点进行工作。 6、注氮工作完成后，作业人员必须将注氮管路阀门闭。 7、注氮管路必须有明显、醒目的标志，防止其他人员误做它用。 8、注氮管路使用前，必须进行压力试验，确保密封不漏气； 9、制氮设备使用前必须进行全面检查，设备运行时出现异常时， 要立即进行处理，必要时要停机； 10、注氮期间必须有专人定期进行检测、分析和整理有关注氮车 间、井下情况的记录、发现问题及时报告处理。 11、注氮时必须有专用记录本和台帐，记录开关机时间、注氮量、 压力等，以便对注氮情况进行分析； 12、注氮工必须携带便携式瓦斯检测报警仪，进入工作地点，应 首先检查瓦斯等气体以及巷道顶帮的情况，确认安全后，方可正常操 作； 13、注氮工要随身携带气体检测仪器，进入工作场所前检查附近 8 巷道顶帮完好情况并随时检查上隅角及工作面 CO、CH4、O2 等气体 的浓度，若 CO 浓度大于 24ppm、CH4浓度大于 0.5%、O2浓度低于 20%以 上三种情况有一种出现时必须及时关闭阀门通知制氮工停机，并向跟 班领导汇报； 14、在注氮期间安排专人携带甲烷氧气检测报警仪巡查管路， 发现问题时必须向通防队、生产指挥中心汇报； 15、处理漏气管路时，要有 3 人以上且有 1 人监护作业并检查氧 气浓度，如果低于 20，不得操作； 16、井下注氮操作场所附近必须安设电话，能与生产指挥中心保 持联系； 17、注氮人员发现现场不适合注氮时，要立即打电话通知注氮机 组操作人员进行停机，并向生产指挥中心和通防部门汇报； 18、工作面回风隅角设置氧气传感器，实时监测隅角氧气浓度， 防止缺氧。 19、停止注氮时，先通知生产指挥中心、注氮机组值班人员后，再 关闭阀门。 二、注浆防灭火 （一）注浆机理 预防性注浆，就是将水、浆材（粘土、粉煤灰等）按照适当比例，制 成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的采空区以防止 自燃火灾的发生。预防性注浆的作用，一是隔绝氧气，二是散热。浆液 进入采空区之后，固体物沉淀下来，充填于煤壁裂隙中间，能够有效 9 的封堵裂缝漏风；沉淀物包裹遗煤，隔绝了遗煤与氧气的接触，切断 了遗煤氧化的反应过程；而浆水能增加遗煤的外在水分，抑制氧化过 程的放热。 （二）注浆系统的选择 随着采煤工作面向前推进，在采空区随采随注浆。在立风井设有 制浆站及储灰场，通过自卸汽车将粉煤灰送储灰场备用，采用制浆机 制浆，制成的泥浆自流到泥浆池搅拌，再自流到井下进行注浆作业。 （三）注浆方法 1、由于 B1003W01 工作面回采的时间较长，为防止煤的氧化发 火，宜采用随采随灌的工作模式。埋管注浆的方法，注浆管路用 90弯 拐向采空区全长度敷设并在采空区侧打花眼，放在后部溜子里侧，用 煤块或木垛妥善加以保护。管路连接采用迈步式，管路搭接长度 15m。即第一趟注浆管路埋入采空区 15m 后，开始注浆。同时，预埋 第二趟管路。当第二趟注浆管路埋入采空区 15m 后，断开第一趟管路 后连接第二趟管路对采空区实施注浆；以此类推，分别埋设第三趟、 第四趟、第五趟。在具体实施过程中， 应根据 对采空区“ 三带”的动 态变化规律及采空区气体分布规律的实时观测分析做出合理调整，要 求工作面采空区能灌到足够的泥浆。注浆时应注意灌好上、下顺槽、 切眼和停采线，在采空区周围封闭的泥浆带，以达到保证注浆效果。 在注浆前应将注浆区域积水排出，以保证泥浆有很好的附着力，并保 留足够的隔离煤柱以防止溃浆、透水。 2、根据工作面回采条件，当工作面进入仰采时，开始注浆。 （四）注浆管路布置 制浆站立风井回风石门回风上山B1003W01 工作面轨 10 道顺槽B1003W01 工作面 （五）注浆量计算。 B10 煤 层有自然发火倾向，为预防采空区自然发火，确保矿井安 全生产，设计 采用预防性注浆，注浆采用随采随灌的方式。 1、注浆所需粉煤灰量 QtKG/r0.082727/1.32165.27m 3/d 式中 K注浆系数，取 0.08； G矿井日产量，2727t； r煤的容重，1.32t/m 3。 2、日注浆所需实际用粉煤灰量 Qt1 aQ 土1.1165.27181.8m 3/d 式中 a系数，取 1.1。 3、日注浆所用水量 Qs Qt1g181.881454.4m 3/d 式中 Qs日制泥 浆用水量，m 3/d； g灰水比的倒数，5。 Qs1QsKS9091.251136.25m 3/d 式中 Qs1日注 浆所用水量，m 3/d； KS冲洗管道防止堵塞的水量备用系数，设计取最 大值 1.25。 4、 日注浆量 Qj1（Qt1Qs1）M（1811136.25）0.931225m3/d 式中 Qs1日注 浆量，m 3/d； M浆制成率，0.93； 根据以上计算得出，工作面日注浆所需的注浆量为 1225m3。 11 （六）、浆材要求 注浆系统所用固体浆材必须满足以下要求： 1、不含助燃和可燃、易燃材料；不含催化物质 2、粒度直径不大于 2mm，细小颗粒（粒度小于 1mm）要占到 70%75%。对于粘土，d0.1mm 颗粒要占到 60%70%。 3、主要物理指标：相对密度要求一般为 2.42.8；塑性指数 914；胶体混合物浓度（按 MgO 计）25%30%；含砂量 25% 30%（粒径在 0.50.25mm 以下）。 4、容易脱水又要有一定的稳定性 一般用于煤矿注浆系统的浆材有粘土、亚粘土，页岩或者粉煤灰。 根据我矿实际情况，可以选择的浆材有黄土、粉煤灰，制浆时水土比 例一般为 5:1（体积比），然后每千克浆液中悬 浮剂添加量为 1.52 千 克。 （七）、制浆设备 我矿所使用的注浆设备型号为 ZLG60，制 浆能力为 60 m3/h。 （八）、注浆安全技术措施 1、注浆前，对清水的酸碱度、 浆液的密度等参数进行测试，必须 在符合要求的前提下才可以进行注浆 2、对浆液的杂物、 过滤网前杂物进行清理 3、充填注浆时速度适中，切忌忽大忽小；接近充满时，适当减小 流量 4、粉煤灰注浆的水灰比为 5：1，注浆工必须每 2 小时采一瓶 12 500ml 泥浆，检测浆液 浓度不得少于 20%，否则必须停止注浆，采取 措施进行处理。 5、制浆前所用各种设备必须完好，各阀门必须灵活，供水系统 畅通，人员 到位后方可开始制注浆作业。 6、地面制浆人员接到井下准备注浆的电话后，首先用清水冲洗 管路，当井下第二次来电话通知流水已畅通时方可正式开始注浆。 7、注浆期间，通防 队安排专人对注浆地点进行检查，巡检人员到 达注浆地点后必须认真对注浆管路和巷道围岩进行检查，发现管路漏 浆、 围岩裂隙出现渗浆立即汇报生产指挥中心，现场采取措施处理。 8、注浆时，必须先由瓦检员检查闭前的瓦斯、二氧化碳、一氧化 碳、温度等。 9、地面制浆工每班必须认真填写 “注浆日志” 。 10、对采空区注浆时，架后和下端头出现泥浆渗出必须立即停止 注浆。 11、注浆结束后，注 浆管路内必须用清水冲洗一次，清洗时间不 得少于 15 分钟，防止输浆管路堵塞。 12、井下注浆人员必须佩带便携式瓦斯检测报警仪，携带必须的 扳手、管钳 等工具。 13、注浆人员必须了解工作范围内的管路系统（包括管径、接头 方式、阀门 型号及安装地点），熟悉工作地点避灾路线。 三、束管监测系统 （一）束管布设方案 13 为对工作面各地点的气体进行实时连续监测分析，并将各类不同 的分析方法综合管理，分析气体成分和各种灾害指标的变化，判断混 合气体的爆炸性和煤层的自燃性及其发展趋势，我矿选 JSG-8 矿井 火灾束管监测系统。 分站布置方案表 序号 分站名称 安装地点 备注 1 1#分路箱 运输上山变坡点处 干路分路 2 2#分路箱 顺槽联络巷口（轨道顺槽侧） 测点布置方案见下表 测 点 分站 测点名 称 测点位置 单芯束管 长度 备注 1 1#分 路箱 运输顺 槽 运 输顺槽 250m 处 250m 2 工作面 上隅角 距切 顶线 1.0m 2300m 4 采空区 1 从工作面上隅角进入采 空区 20m 2280m 5 2#分 路箱 采空区 2 从工作面上隅角进入采 空区 20m70m 2250m 测三 带 14 6 采空区 3 从工作面上隅角进入采 空区 70m 2230m （二）束管敷设路线 根据矿井生产规模，主干线采用 2 路 PE-ZKW/816 束管到运输 顺槽开门口，在运输上山设置 1#分路箱，采用 PE-ZKW/81 束管在 运输顺槽 250m 处设置 C1 测点，采用 PE-ZKW/84 束管在工作面回 风上隅角设置测点 C1、随着采煤工作面推进 ，在架后 20、50m、70m 设置测点 C2、 测点 C3、 测点 C4。 轨道顺槽束管：地面气体分析室-综合管沟-主斜井-主井井底- 煤 仓清理平巷- 煤仓检修平巷-运输石门- 运输上山- 轨道顺槽 运输顺槽束管：运输石门-运输顺槽 （三）束管的选择 设计敷设高度不低于 1.8 m，吊挂平、直、 稳，避免与其他管线交 叉，在束