矿井综合防灭火设计及安全措施

矿井综合防灭火设计及安全措施矿井综合防灭火设计及安全措施 第一节概 况 根据本矿周边矿井及本矿开采实际 依据 平煤集团通风实验室煤炭自燃倾向 等级鉴定报告 的结果表明 煤矿所开采煤层属自燃煤层 自燃等级为 ii 类 而煤的自燃倾向性为自燃煤层 自燃发火期大于等于 6 个月 煤矿设计为炮 采开采工艺 采取的防灭火措施除开拓开采 通风 监测方面的措施外 主要 采取注浆防灭火和使用阻化剂防灭火 同时 在开采生产过程中应加强通风管 理 及时封闭采空区 防止漏风 回采过程中顶 底煤回收干净 从根本上可 预防煤层 采空区自燃发火 第二节开采煤层自燃预测及防治措施 一 煤的自燃分析预测 煤的物理与化学性质 1 煤的物理性质 五3煤层为黑色 条痕褐黑色 具玻璃光泽 硬度较大 性脆易碎 外生裂隙 发育 呈阶梯状或参差断口 多呈小块状及粉粒状产生 煤岩成分以暗煤为主 亮煤次之 不同煤岩组份多呈条带状或透镜体互层 结构复杂 但界限清楚 煤层灰份较高 洗选困难 下部煤质较劣 局部灰分超限 上部有大量次生方 解石细脉呈网状穿插 含少许呈浸染状黄铁矿 平均视密度为 1 47t m3 据 煤层物理机械性能测定 原煤静止角 40 摩擦角 38 8 散煤重 0 90t m3 显微煤岩类型应属暗亮煤型和亮暗煤型 2 煤的化学性质 灰份 ad 据钻孔统计资料 五3煤层原煤灰份产率为 19 86 35 28 平均 28 22 其 灰份标准差为 5 888 变化较大 应属中 中高灰份煤 经 1 40 密度液洗选后 浮煤灰分产率为 6 60 降灰率为 76 6 浮煤回收率为 18 左右 硫份 st d 原煤全硫含量变化不大 两极值为 0 26 0 61 平均含量 0 36 属特低硫煤 3 煤类 确定煤类划分是按照 中国煤炭分类国家标准 gb5751 86 为依据 经测定 五 3 煤层浮煤干燥无灰基挥发份 vdaf900 的两极值为 19 33 20 57 平 均 20 25 浮煤胶质层最大厚度 y 值为 16 19mm 粘结指数 g 为 88 94 平均 92 属焦煤类 4 煤的自燃 五3煤层还原样着火温度为 389 氧化样着火温度为 349 二者着火点差 t0 为 40 属自燃煤层 由于所开采煤层为变质程度中等的焦煤 其煤岩成分具玻璃光泽 硬度较大 性脆易碎 含硫 煤层顶底板中富集菱铁质堆集体 所以 开采煤层具有自燃 倾向性 煤层自然发火的主要特征 1 自然发火点可以较准确的预测 一般情况下 自然发火前都有明显的预兆 可以通过检测进行预测并超前采取预防措施 2 自然点或火区具有反复性 井下自燃点和老火区 如注浆 注水不彻底或处 理不当 经一段时间以后 有可能复燃 3 自然发火多发生在采煤工作面的停采线和采空区被压酥的残留煤柱或浮煤堆 积较多处 巷道冒落处 密闭墙处 工作面上 下隅角处等也是易发火地点 4 自燃火灾的预兆明显 如空气温度增高 co 气体含量增加 有煤油味 出 现烟雾 出现明火等 矿井火灾的外部征兆 井下煤炭自燃发火过程中 会陆续出现以下可感觉到的外部征兆 1 自燃区的巷道风流中出现雾气 帮壁和支架上出现汗珠 2 水分凝集 出现火灾气体 能闻到汽油味 3 汽油味更加强烈 能闻到芳香气味 并感觉到巷道内气温较高 4 巷道中出现窒息性气体 如 co2 使人感到闷热 并有较强的烧焦气味 5 巷道内出现烟雾 并伴随着明火或灼红的煤炭 煤的自燃预测预报 1 普查法 对火区和可疑点 定期进行详查 将查出的问题 进行分析 研究 必须超前采取措施 2 一氧化碳检测 aqj 50 型多种气体检测器检测 jc0 1 型数字 co 测定仪检测 监测监控系统中的一氧化碳传感器检测 3 预测预报指标 最新研究成果表明 可以使用 co c2h4 c2h2 三个指标 综合地将煤炭自燃划 分为三个阶段 矿井风流中只出现 10 6 级 co 时为缓慢氧化阶段 出现 10 6 级 的 co c2h4 时为加速氧化阶段 出现 10 6 级的 co c2h4 及 c2h2 时为激烈氧 化阶段 此时将出现明火 二 煤的自燃预防措施 开拓开采方面的防治措施 1 巷道布置 设计根据该矿煤层赋存条件 煤层特征 顶底板岩性 矿井开拓工程布局等因 素 新掘的井下巷道主要以煤巷为主 沿煤层顶板布置 并对主要巷道 如主 副斜井井筒 总回风巷 运输下山 轨道下山 中央泵房 采区绞车房 泵房 等要及时喷浆封闭 采面回采完毕后 应及时封闭 避免漏风而加速煤层自燃 的不利影响 从而减少煤层自燃的可能性 2 采煤方法 开采时 应尽量减少采空区残煤 提高资源回采率 以利于预防采空区煤层自 燃 通风方面的措施 根据矿井开拓开采布局 矿井通风方式为中央并列式 由主斜井进风 风流由 运输大巷 皮带下山 工作面下顺槽 工作面 工作面上顺槽 轨道下山 总 回风巷 副斜井出地面 井下通风线路短 从而降低了通风阻力 同时设计采 用自然分风方式 在主回风路上未设置任何增加阻力的通风构筑物 保持风流 畅通 另外 主要进 回风井壁进行粉刷 减少通风阻力系数 为矿井降低通 风阻力 减少漏风创造条件 通风构筑物设在围岩坚固 地压稳定的地点 避免引起采空区或附近裂隙漏风 量的增加 或采用注浆充填裂隙 煤巷中设置风门 调节风门等通风设施时 不设在冒落处的下方和破碎的煤柱附近 反风设施与通风设施同时施工 满足 矿井反风或局部反风的需要 回采工作面为走向后退式回采方式 全负压 u 形通风方法 不设增加风阻的 通风设施 进回风顺槽清扫干净 整修状况良好 尽可能降低通风阻力 工作 面停采后及时撒出所有设备并进行密闭 密闭设置在围岩保持完好的地点 避 免采空区漏风 矿井总需风风量为 28 8m3 s 主要通风机设有反风装置 可满足全矿井反风 要求 可根据防灭火需要实现工作面反风 三 防灭火方法 注浆灭火系统 地面设简易灌浆站 水力冲土自然成浆 土水比 2 5 注浆管路 50mm 自灌浆站沿主斜井敷设到井下用浆地点 工作面 采用随采随灌间断性向采 空区埋管注浆的方法 注浆管埋入冒落区 10 15m 采取保护措施以防冒落矸 石砸坏 随工作面推进用回柱绞车向外牵引预埋注浆管 对采空区的注浆量及 排水量应预以观测记录 防止溃浆透水 阻化剂防灭火 阻化剂防灭火是目前国 内外正在推广应用的一种防止自燃火灾的新方法 该矿 所处区域缺水 少土 采用该方法非常有现实意义 1 阻化剂的选择 根据我国有关矿井使用阻化剂灭火的经验 选用浓度为 20 的 mgcl2 或 cacl2 溶液作为本矿井的防灭火的阻化剂 其阻化效率可达 80 94 阻化效果好 货源充足 储运方便 价格便宜 2 阻化剂计算的有关数据 阻化剂溶液的浓度为 20 密度约 1 12t m3 五 3 煤的松散容重按 0 9t m3 原煤吸液量按平均 43 5kg t 计算 3 工作面一次喷液量 q klbm1r1a1 1 2 110 1 06 0 15 0 9 43 5 822kg 式中 k 一次喷洒加量系数 一般取 1 2 l 工作面长度 110m b 一次喷洒宽度 1 06m m1 底板浮煤厚度 0 15m r1 松散煤的密度 0 9t m3 a1 原煤吸液量 43 5kg t 4 喷洒设备 喷洒泵为 wj 24 型 压力 2 3mpa 流量 2 4m3 h 功率 2 2kw 4 台 每个采 煤工作面 2 台 50 和 20 中压软管 300m 配套三通 6 8 个 喷枪 8 个 阻化剂溶液箱 1 0m3 钢制水箱 4 个 5 喷洒工艺 移动式喷洒泵设在回风顺槽距工作面 30m 处 由一趟 20 25 4mm 2 中压 软管至工作面 通过三通连接在工作面可控喷枪 通过该系统向采空区喷洒阻 化剂 浓度为 20 左右 在采空区残留煤表面形成一层阻化膜 将煤与空气 阻隔开 防止煤的氧化 从而达到防灭火的目的 煤层开采时 必须将阻化剂溶液全面喷洒到工作面及其上 下口 30m 地区 停 采时 对停采线煤柱及浮煤喷洒注入阻化剂后 再封闭工作面 四 其他综合措施 1 建立完善消防供水系统 沿主井 集中运输巷采区下山 皮带轨道 铺设一 趟 75mm 消防供水管 采掘工作面及峒室铺设 50mm 消防供水管 其中胶 带运输巷每 50m 设一个三通闸门 其它巷道每 100m 设一个三通闸门作为全矿井 的消防供水系统 2 井下建立完善的消防系统 井底车场设有消防列车材料库 所有机电硐室都 配有灭火器材 主要机电硐室均设防火门 3 胶带输送机选用阻燃皮带并设有自动灭火系统 一旦胶带发生摩擦起火 可 自动喷水灭火 4 按照 煤矿安全规程 的规定对主通风机进行性能测定 掌握其特性 并随 着季节变化及时调整主通风机工况 确保用风点供风稳定 合理 5 工作面采完后及时密闭 杜绝漏风 6 工作面上 下隅角张挂风帘 阻止向采空区漏风 第三节井下外因火灾防治及装备 一 电气事故引发的火灾防治措施及装置 井下机电设备硐室防治措施 1 井下机电设备硐室防火措施 井下机电硐室 绞车房 变电所 水泵房 设计均布置在岩层内 距开采煤层 有一定距离 且所有硐室及通道均用砼等不燃性材料支护 井下变电所 水泵房并用砼铺底 在其通道内设置向外开启的密闭铁门一座 可作防火 防火用 与排水泵房相连外及变压器室与配电室分别设防火栅两用 门各一座 其它井下车房等机电硐室均按照规程 规范有关要求设置防火门或栅栏门 并 按有关规程 规范要求严格进行管理 严禁携带火源 易燃易爆等物品进入机 电硐室 严禁非相关人员进入机电硐室 机电硐室内确需存放易燃易爆品时 严格按规定将其存放入不燃性容器并密封严实 严禁乱扔乱放 机电硐室内工 作人员必须进行防灭火的安全培训 一旦井下发生火灾 必须遵照有关规程 规范要求进行灭火救灾 机电硐室灭火器类型及数量见下表 5 3 1 井下灭火器材配备表 表 5 3 1 序号配备地点灭火器种类数量备注 泡沫灭火器 10l 2 1 井口房 co2灭火器2 co2灭火器1 1211 灭火器 2l 1 2 提升绞车房 干粉灭火器 8kg 6 co2灭火器2 3 井下水泵房 干粉灭火器 8kg 1 co2灭火器2 4 井下变电所 干粉灭火器 8kg 2 co2灭火器4 5 副井底车场 泡沫灭火器 10l 2 井下电气设备的防灭火措施 井下电气设备电压等级选择 井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等 级均为 660v 井下照明 信号 电话和手持式电气设备的供电额定电压均为 127v 井下供电的变电器严禁中性点接地 为防止地面雷电波及井下 在变电所开关 柜内设置氧化锌避雷器 井下电气设备选型严格按照 煤矿安全规程 规定选 型 井下绞车房 变电所 泵房位于进风巷中 电气设备采用矿用一般型 电机有 增安型 防爆型两种 采区运输皮带机 溜子 扒斗机 喷浆机 水泵及照明 灯光等设备起动开关均采用隔爆型 40kw 以上设备采用真空接触器 井下电缆 电缆选择 沿主斜井下井电缆 2 趟 型号为 yjv22 3 35 进入井下中央变电 所 构成双回路供电 高压电网装备短路 过负荷和欠压保护装置 井下中央 变电所装设选择性的单相接地保护装置 井下低压供电电缆采用不延燃型钢芯 橡套电缆 井下接地系统完善 安装使用 检查维护严格按照规程执行 所有 井下电气设备的保护接地装置和局部接地装置 都与变电所主接地极连成一个 总接地网 接地电阻测试及电气过流 绝缘和耐压试验应由专职人员定期进行 采掘面配电地点采用不燃性材料支护 井下电缆敷设 下井电缆沿井筒悬挂敷设 其它电缆均沿巷道壁敷设 在井下 水平或倾斜巷道中 人行道的巷道中悬挂在人行道的另一侧 而在运输巷道中 敷设电缆 尽可能在距道轨远的一侧 井下巷道内的电缆 沿线每隔一定距离 在拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线盒两端 穿电缆墙两侧必须设置 有编号 用途 电压和截面的标志牌 并严格按照 煤矿安全规程 的有关规 定执行 电缆的连接 电缆同电气设备的连接 使用同电气设备性能相符的接线盒 不 同型号电缆之间用符合要求的接线盒 连接器或母线盒进行连接 同型电缆之 间通过物理 化学方法处理后直接连接 井下电气设备的各种保护 井下电气设备保护接地严格执行 煤矿安全规程 第四百八十二条至第四百八 十七条的规定 防止电火花引燃火灾 造成事故 井下单独设接地网进行保护 接地电阻不大于 2 变电所或配电点引出的馈 电线上必须有短路 过负荷和漏电保护装置 以防触电危及人身安全 井下局 扇安 闭锁 供电 高压电机的控制设备具有短路 过负荷和负压释放保护 低压电机的控制设备具有短路 过负荷 单相断路 漏电闭锁保护装置及远程 控制装置 127v 用电设备的控制器还须有漏电闭锁功能 井下电气设备的检查 维护 修理和调整 井下防爆电气设备运行 维护 修理严格按照操作规程及检制度进行 下井的 防爆电气设备 在入井前由合格的专职电气设备检查员检查验收合格后方可入 井 电气设备的检查 维护 修理和调整工作 由电气维护工进行 高压电气设备 的修理和调整工作 必须有工作计划和施工措施 井下防爆电气设备的防爆性能受到破坏时 立即处理或更换 矿应设立防爆检 查 电气管理 小型电气管理 电缆管理专业组 对井下防爆电气设备作定期 检测 并记录 运输设备摩擦火花的控制措施 井下运输大巷的电机车运行在进风巷 采用不燃性材料支护 不回流轨道和 架线电机车回电轨道间装设二级绝缘夹板 并制定杂散电流防治管理制度 机 车装设撒沙装置 绞车坡设减少摩擦地辊 间距不大小 20m 胶带运输机使用 抗静电阻燃胶带 并制定抗静电阻燃胶带管理制度 胶带运输机均装在进风巷 中 液力偶合器采用非燃性传动介质 胶带运输机机头装设烟雾报警装置 自 动洒水装置 并配备灭火器和沙箱 机巷中设置消防管路 每隔 50m 设置支管 和阀门 二 胶带输送机着火的防治措施及装备 当胶带机运动部件因非正常磨擦产生的热量不能及时散发而又未被及时发现 就有可能造成胶带输送机着火事故 主要采取以下防治措施 1 井下胶带输送机均使用阻燃输送带 输送机托辊的非金属材料零部件和包胶 滚筒的胶料 其阻燃性和抗静电均符合有关规定 2 胶带输送机巷道顶部设照明灯具进行照明 3 头部驱动滚筒设有驱动轮防滑保护 烟雾保护 温度保护等 胶带机搭接点 设堆煤保护装置 自动洒水装置及防胶带跑偏装置 4 胶带输送机巷道设有自动洒水装置 烟雾保护 温度保护 5 胶带输送机设有监测监控装置 6 对运输巷道内的胶带输送机还装设了张紧力下降保护和防撕裂保护装置 机 头和机尾设防护栏 防止人员与驱动滚筒和导向滚筒相接触 7 带式输送机加设软启动装置 上运设防逆转和制动装置 下运设制动装置 井下胶带输送机考虑了综合保护措施 具有煤位信号 速度 温度 煤雾 洒 水 防跑偏 拉线停车开关 自动联锁控制等功能 输送机胶带为阻燃带 电 机选用防爆电动机 液力偶合器选用水介质 以上这些措施能确保胶带输送机 的安全运行 三 其它火灾防治措施及装备 1 防止地面明火引发井下火灾的消防措施 在地面井口房设置防火铁门及室内消防栓 手提式灭火器等 以防止地面火灾 而引发井下火灾 2 防止井下爆破引发火灾的措施 井下爆破材料必须选用正规厂家的合格产品 并经过检验后方可下井 井下爆破材料的使用必须严格管理 使用前由放炮员专人领取 当班未用 完的必须送回发放室保存 必须采用毫秒电雷管 炮泥要填实 装药前 放炮前 放炮后必须检测瓦 斯等有害气体浓度 并对其周围物料进行清理 严禁堆放易燃易爆物品 四 井下消防洒水系统 1 水源 水源取自地面清水池 2 供水系统 取自地面清水池的水 水池容积不得小于 200m3 消防