正邦煤业防灭火措施设计.doc

汾西正邦煤业防灭火措施设计我公司采用立井开拓，现有一个采区：一个机采、一个综掘、一个炮掘，我公司相对瓦斯涌出量为2.9 m3/t，绝对瓦斯涌出量为0.66 m3/min。二氧化碳相对涌出量为4.4 m3/t，二氧化碳绝对涌出量为0.99m3/min。属于低瓦斯矿井。根据国家煤及煤化工产品质量监督检验中心2005年对榆树坪煤矿9号煤层煤样的检验报告（MT20050634、MJ20052314、MJ20052315），9、号煤层自燃等级均为级，属自燃煤层，9号煤层均具有煤尘爆炸危险性。根据以上概况可知，我矿火灾隐患主要来自于煤层自燃（内因火灾），因此着重防治煤层自燃是本矿防灭火工作的重点。因此，防灭火技术的研究工作也是安全生产的关键之一。目前，我矿防灭火重点区域有： 9203、9205工作面。 矿井发生火灾后，火势会随着巷道中的风流迅速蔓延，不易扑灭。在有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，还会造成爆炸，如果引燃煤层后就更不容易扑灭，会造成人员伤亡，烧坏设备、巷道，大量煤炭资源被毁、被冻结。火灾还会产生大量一氧化碳，使井下人员中毒死亡。具体危害体现在以下几点：1）、井下空间狭小，矿井通风及巷道联通关系复杂，供风量有限，发生火灾时，人员避灾会受到井下环境条件限制。2）、矿井火灾会产生大量的高温火烟，火源附近的温度常常在1000C以上，火灾所产生的大量烟气和热量在井下不易散失。在巷道通风的情况下高温烟流能随风流迅速传播很远很大的范围，使这些区域的人员受到高温的伤害。3）、火灾烟气中带有大量的有毒有害气体以及蒸汽和烟尘等，不但对人的眼睛及呼吸器官有强烈的刺激和窒息作用，而且烟气之中的一氧化碳等气体具有很大的毒性，人吸入后会中毒以致死亡。4）、矿井火灾发展到一定程度，会出现火风压，可能会造成矿井通风网络风流方向的变化，从而使烟气的流动失去控制，进一步扩大灾区范围，使更多的井下人员受到火灾烟气的毒害，同时给井下安全撤退带来极大的困难和危险。5）、煤矿井下处处都存在着大量易燃物，火灾极易发展蔓延，高温火烟在巷道流经的路程上汇入新鲜风流时，将会在汇风地点形成新的火源。6）、矿井火灾还会引燃矿井内的瓦斯、煤尘，而进一步形成瓦斯、煤尘爆炸。一、矿井火灾的预防（一）外因火灾的预防火灾的防治可以采取下列三个对策1、技术对策技术对策是防止发生的关键对策。它要求从工程设计开始，在生产和管理的各个环节中，针对火灾产生的条件，制定切实可靠的技术措施。1）、灾前对策。灾前对策的主要目标是破坏燃烧的充要条件，防止起火；其次是防止已发生的火灾扩大。A、防止起火。主要对策有：确定发火危险区-潜在火源和可燃物共同存在的地方，加强明火与潜在高温热源的控制与管理，防止火源产生。消除燃烧的物质基础。井下尽量不用或少用可燃材料，采用不燃或阻燃材料和设备，例如使用阻燃风筒、阻燃胶带，支架非木质化。防止火源与可燃物接触和作用。在潜在高温热源与可燃物间留有一定的安全距离。安装可靠的保护设施，防止潜在热源转化为显热源。例如，变电所安装过电流保护装置，防止电缆短路。B防止火灾扩大。在潜在高温热源的前后20m范围内应使用不燃性支架；划分火源危险区，在危险区的两端设防火门；矿井有反风装置。在有发火危险的地方，设置报警、消防装置和设施；在发火危险区内设避难硐室。2）、灾后对策。主要有：报警。采集处于萌芽状态的火灾信息，发出报警控制。利用已有设施控制火势发展，使非灾区与灾区隔离；灭火。迅速采取有效措施灭火；避难。使灾区受威胁的人员尽快选择安全路线逃离灾区，或撤至灾区内预设的避难硐室等待救援。2、教育对策教育对策包括知识、技术和态度教育三个方面。3、管理对策制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。这三种对策简称“3E”对策，前两者是防火的基础，后者是防火的保证。如果片面的强调某一对策都不能收到满意的效果。二、内因火灾（自燃火灾）预防内因火灾是我矿的主要威胁源，结合我矿的井下实际情况，下面分别从煤层自燃发火机理、开采技术、灌浆、喷洒阻化剂等方面介绍预防内因火灾的措施。1、煤自燃的危险区域1）采空区遗煤带 工作面开采初期，以工作面开切眼附近采空区为主；工作面开采过程中，以靠近工作面顺槽的相邻采空区遗煤带为主；工作面停采撤架期间，以停采线附近采空区为主。2）巷道顶煤 极易自燃区为煤巷顶板局部高冒区、煤巷地质构造破坏区、煤巷起坡破碎区、煤巷煤柱沿空侧废弃硐室及开切眼、停采线；易自燃区为煤巷地质构造轴部破碎区、巷道硐室及溜煤眼、煤巷顶部破碎区、工作面回采期间煤巷超前变形区；可能自燃区为煤巷上帮中部破碎区、煤巷上帮上部破碎区、煤巷下帮破碎区三、开采技术中的防火措施1）、提高回采率，加快回采速度、减少丢煤，即减少或消除自燃的物质基础；2）、限制或阻止空气流入和渗透至疏松的煤体，消除自燃的供氧条件，对此可从两方面着手：一是消除漏风通道；二是减小漏风压差；3）、使流向可燃物质的漏风，在数量上限制在不燃风量之下，在时间上限制在自燃发火期以内。4）根据矿井生产能力合理确定采、掘比，做好采、掘的衔接工作。四、堵漏防灭火措施1、凝胶堵漏 凝胶是具有粘塑性的胶体化合物，它由主剂和促凝剂两种溶液经混合后反应而形成。其混合液在凝固前粘度近似于水，但渗透到煤和岩石裂隙中，成胶后粘度则是水的1500倍能有效地防止漏风，如主剂浓度为6的100mm厚的胶体层可抵抗4000Pa的空气压力，因而凝胶是一种很好的“内部堵漏”材料，用来进行顶板裂隙的封堵及冒落空洞的充填，效果很好。凝胶除密封性能外，还具有良好的固水和吸热降温性能，因而也常用作直接的灭火材料。凝胶压注工艺简单，操作方便，如图441所示。系统采用TBW50/15型泥浆泵2台；0.5m3水箱4个，其中2个配液、2个压注。材料由主剂（水玻璃）、促凝剂（铵盐）和水按一定比例混合而成，通过调整三者的配比来控制成胶时间和胶体硬度，以适应灭火和防火的不同需要，一般成胶时间能够控制在几十秒至几十分钟不等。2、隔绝堵漏我矿井田范围在小煤窑破坏的区域内，在巷道掘进过程中，可能发生与小煤窑空巷贯通现象，造成矿井漏风。为杜绝此类事故的发生，首先需做好对小煤窑的监测、监管，从地面做好对小煤窑的关闭和回填工作，另外在贯通处砌筑厚度不小于1.5米的隔绝闭墙。3、喷浆堵漏受上层煤采动影响，上部采空区已形成连通器，与地面相通，层间距小，因此造成顶板破碎，通过顶板裂隙大范围漏风，采用凝胶堵漏成本太大，所以采取全断面喷浆进行堵漏，喷浆前需挂网，喷浆厚度不小于0.1米，且喷浆区域要超出漏风段前后各15米。 4、均压防灭火1）均压防灭火机理均压防灭火技术是在工作面或盘区两端，通过一定的技术手段，将流动的风压调到同一高度，并消除它们之间的漏风，使得采空区浮煤不能氧化聚热。均压防灭火技术手段很多，掌握其实质并灵活应用是非常有益的，应作为矿井综合防灭火工作中的一项重要工作，尤其是对于正邦煤业更应当优先采用。它既可以起到预防、灭火的作用，又可为惰气防灭火措施提供更好的堵漏条件。2）建立均压系统针对正邦煤业实际情况，选择风窗风机联合增压调节。所谓增压调节是指使两调压装置之间的风路上风流压能增加，从而降低漏风通道压差，以达到均压目的，阻止漏风，使氧化带进入窒息带。根据风压、风量、风阻定律进一步确定风窗、风机联合增压设施的配制。a) 增压增阻前h漏=R漏Q漏2h漏h漏阻+h漏（动压不计）h漏阻-漏风压差，可利用通风参数仪测定h漏位-漏风形成的位压，参考地测科提供的标高定出漏风源及汇合点标高。h漏位=1gz1-2gz2Q漏=Q2-1.05Q1Q漏-漏风源与漏风汇之间的漏风量 。Q1。Q2 b) 增阻增压后h增=h漏h增=R增Q巷2h增-风机提供的正压R增Q巷2=h漏Q巷=(h漏/R增)依据Q巷选择对应型号的风机R=R增-R巷风窗面积:S窗=S/(0.65+0.84SR)S-巷道断面积依据S窗确定风窗面积大小采取工作面升压措施均衡采空区主要漏风通道两端的压差，只有这样才能使整个采空区处于均压状态，阻断各漏风源向采空区漏风。经过充分论证，在工作面实行增阻增压，通风方式由原先的负压通风转变为均压通风。这样需要在进风巷砌筑永久风门，并安设相应型号的风机，向工作面供风，在回风巷砌筑永久调节风窗，根据进风量来决定回风量大小，真正实现“以风防火，以风治火”。5、喷洒阻化剂措施通过实施和应用表明，阻化剂（CaCl2 和MgCl2）只有与水混合成一定浓度的溶液后才能抑制和起到防火作用。其作用机理是：增加煤在低温时的化学惰性，或提高煤氧化的活化能；形成液膜包围在煤体表面；增加煤体的蓄水能力；充填煤柱内部裂隙；水分蒸发吸收热量从而降低煤体温度。 6、黄泥灌浆防灭火采空区灌浆也是一种行之有效的防灭火措施，矿井建立一个灌浆站，泥浆容量200m3。在采空区顺面埋设灌浆管路，灌浆管与工作面等长，管路每15米留一个出浆口，出浆口按浆体流动方向由小变大，直径50108mm不等。利用地面灌浆站静压灌注泥浆，为提高灌注泥浆的效果，可结合实际情况。泥浆水土比配制一般为3：1，同时在泥浆中加入15%-20%左右的阻化剂，以弥补灌注阻化剂过程中遗漏点或不均匀点。使泥浆灌入采空区后，部分水分分离出以后，混有阻化剂的泥浆保存在采空区，覆盖在采空区遗煤表面起到阻止氧化作用。同时增加采空区湿度作用，为防止灌浆管路内的空气在灌浆过程中被浆体挤压冲入采空区，形成采空区遗留煤自燃供氧来源，通过研究改造，在工作面超前控制范围内设置一个三通放气阀，三通放气阀后部设置一个截止阀门。在灌浆时，先关闭截止阀，打开三通放气阀，浆体由地面灌浆站通过灌浆管路向工作面流动过程中，灌浆管路中的空气从三通放气阀放出，三通放气阀见泥浆后立即关闭，并立即打开截止阀，工作面正式开始灌浆。 主管 放气阀 截止阀 支管7、胶体防灭火目前，常规的灌浆、均压、阻化剂、惰气防灭火技术在抑制煤层的自燃火灾中起到了很大的作用，但也存在一些局限性，针对煤层的自燃发火特点，新型防灭火材料耐温高水胶体防灭火集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体，较好地解决了灌浆、注水时水泄漏流失问题。因此在小窑破坏严重的矿井或自燃已经发生的矿井可优先考虑使用该灭火方法。新型复合胶体防灭火技术是由特种添加剂与水按一定比例混合而成。添加剂浓度一般为1：15，新型复合剂胶体防灭火技术是利用定量添加设备，将添加剂按一定比例加入水中，（或泥浆）稠化，然后用泵压注入到松散煤体中，在泵压和自重作用下稠化液体渗入到煤体裂隙和微小孔隙中，先对注入口附近火源表面降温，并形成胶体阻断气扩散，阻止煤体继续氧化放热，进而降低煤体内部温度，熄灭火势，随后胶体逐渐向四周放射扩散，慢慢扩大火势熄灭圈，使煤体温度降低，从而达到防灭火效果。8、监测监控为搞好瓦斯管理和防止煤层自燃，预测预防工作主要是利用矿井安全束管监测系统，采取自动取样和人工取样相结合，安全监测和人工监测相结合的方法，积极开展预测预防工作，矿井安全束管监测系统实现对CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、O2、N2等气体含量的在线监测，并分析结果实时监测报告