2101综采工作面防灭火安全技术措施资料

1、2101综采工作面防灭火安全技术措施一 2号煤层概述我矿2号煤层位于山西组中部，上距 K8砂岩底50.50米左右，下距4 号煤层13.43米左右。煤层厚度0-2.00米，平均1.62米。仅在北部ZK2-4 处尖灭。结构简单，一般不含夹研。2号煤层顶板多为泥岩，局部为炭质泥 岩、细砂岩或砂质泥岩，底板以泥岩为主，局部为炭质泥岩、粉砂岩、砂 质泥岩，为厚度、层位稳定、结构简单的大部可采的较稳定煤层。二、2101综采工作面概述我矿2101综采工作面布置于一采区2号煤层内，位于一采区上组煤回 风下山以东，东为矿井边界，南面为 F4断层，西面为一采区上组煤回风下 山，北面为实体煤。煤层倾角 11

2、6; 78° ,设计运输顺梢长505m,回风顺 梢长537m,工作面斜长120m,工作面面积62520m2,煤容重为1.45t/m3, 最大采高2.0m,最小采高1.4m,预计回采煤量15.41万吨。2010年国家 煤及煤化工产品质量监督检验中心对我矿2号煤层所取煤样进行测试，检验结果为：2号煤层自燃倾向为II级，属自燃煤层。2101综采工作面所在的一采区回采工作面采用条带布置，减少了煤柱 留设，进而减少煤柱暴露面积，从而降低了煤柱发火的危险性。2101综采工作面采用走向长壁后退式采煤法，一次采全高，全部垮落 法管理顶板，一进一回U型通风系统，巷道布置比较简单，利于机械化生 产，回采

3、速度快，工作面回采率高，能有效减少采空区漏风和丢煤，进而 减少采空区O2含量和残煤量，从而降低了采空区发火的危险性，回采结束 后及时构筑密闭墙，并加强对采空区的密闭管理。三、工作面防灭火措施2101综采工作面防灭火措施主要有：配置KYSC-1型矿井移动式束管 采样系统、GC950型火灾气体色谱分析系统对煤层自燃发火进行采样监测； 喷洒阻化剂防灭火、采空区灌浆防灭火。（一）煤层自燃监测方面的措施KYSC-1型束管采样系统由以下三部分组成：（1）抽气束管；（2）抽气泵;（3）采样柜；（4）气水分离器。采样系统连接图1 .水位计2.压力控制阀3.出气口 4.压力表5.连接法兰6.连接管道 7.皮管8

4、.水泵出气口 9.水泵进气口 10.皮管11.负压表12.流量计13.八 路控制开关14.气体采样口 15.出水口（1） KYSC-1型束管采样系统技术参数供电电压：660V / 380V ;功率：4kW;供水量：1m3/h;抽气量：1.35m 3/min ;负压：一0.087MPa ;抽气距离：5000m 。（2） GC950型煤矿专用色谱分析系统技术特点和参数煤矿专用色抽析系统连接示意图主要特点该仪器采用日本岛津技一功能齐全、自动化程度高等优点;可以测定 H2、。2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2 共 9种气体；选用鼠气作载气，实现了测定氢气这一重要火灾气体，对于

5、指导矿井火灾的治理具有重要的参考价值；采用三气路六通阀定量管进样，配 TCD、FID及银转化炉，从而排 除了各组分之间的互相干扰，使重复性、灵敏性和准确性更好；CO、CO2及炫类测定采用分时进样，双柱并联共用 FID的流程，从 而避免了分流进样造成最低检测浓度达不到煤矿安全要求的不足，同时通 过进样时间的控制，可以缩短总的分析时间，减轻分析人员的工作量；内置不锈钢丝网过滤膜，从而避免了煤矿气体粉尘较多容易堵塞管路的问题；检测器均采用单元化设计，先进制造工艺，具有灵敏度高、噪声低、 线性范围宽等特点；工作站功能强大、性能稳定，直观、简单、易学。设有六种定量方 法（归一法，内标，外标，修正归一法，

6、带比例的修正归一法，指数法 ），可 实现任意多点标样校准，任意多点校准平均，直观显示校准曲线；灵活的 峰识别和处理能力，适应各类色谱分析应用。技术参数最小检测浓度：HzWppm ; CO、CO2Vppm ;炫类W0.1ppm尺寸：宽606mm X高450mm X深450mm重量：42 Kg电源：200V、50HZ、2100W热导检测器（TCD）结构：半扩散式、四臂铢鸨丝；电源：恒流控制方式；灵敏度： 1500mV ml/mg（正十六烷）；噪声：0,03mV ;飘移：0,1mV/30min火焰离子化检测器（FID）结构：圆筒形收集极、石英喷口；检测限：1X10-11g/s（正十六烷）；噪声：5X

7、10-13A;飘移：5X10-12A/30min柱箱温度范围：10399 c （增量为1C）;控温精度：±0.1 C;可由 键盘设定过热保护值检测器温度范围：10399 c （增量为1C）;控温精度：40.01 C（TCD） 和±0.1 C （其它）;可由键盘设定过热保护值工作站高精度：USB接口，24位的高精度A/D,分辨率±1uv输入通道电平范围：外置数据采集盒，输入通道 2个。-1v至+ 1v（可扩 展 ±2V）采样频率：6、12、25、50次/秒动态范围：106（1 w为最小单位）积分灵敏度：1 w sec（即面积的个位数）。线性度： 为.1%重

8、现性：0.06%(3)井下监测方案2101综采工作面在进、回风顺梢按一定间距布置束管采样器，测定采 空区范围大约距工作面150m左右，约50m设一个测点，保持采空区内部 进、回风侧各三个探头，上下顺梢同时监测，待距工作面最远测点进入采 空区150m后，即可结束监测，测点布置如下图所示：采空区束管停采线开切眼束管采样点采样泵单巷布置工作面测点布置图工作面正常封闭后，在进、回风侧密闭分别设观测孔，并在密闭内各 布置一个测点，测点布置如上图所示，对于与采空区相连的闭墙内也应设 置测点进行监测。(4)地面色谱分析井下通过束管采样仪采样并送至地面色谱分析，分析参数主要有02、N2、CO、CO2、CH4、

9、C2H6、C2H4、C3H8、H2 正常情况下，每天早班检 测一次，工作面异常时，每班检测二次。开 切 眼采空区工作面封闭后测点布置图（二）对采空区进行预防性灌浆（1）地面灌浆站布置我矿在副井工业场地设KDZS-1型多功能煤矿防灭火灌浆系统一套， 为全矿灌浆服务，灌浆材料为粉煤灰浆。灌浆站建设：风井旁建2个搅拌池和1个注浆池（注浆池设在较低的水 平），池深和直径均为2m,池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接，具上固 定搅拌器。搅拌池底部留有出料口，在浆液流入注浆池前设双层过滤筛子（孔 径为10mm）,搅拌池及注浆池侧面设 800mm X800mm刈000mm下液泵坑 两个，各安设离心式液下泥砂泵

10、2台。灌浆站布置如图所示。灌浆注胶系统连接示意图灌浆站布置示意图(2)灌浆方法预防性灌浆方法有多种，根据采煤与灌浆先后顺序关系可分为：采前 预灌、随采随灌和采后灌浆。采前预灌就是在煤未开采之前即对煤层进行灌浆，适用于老空区过多、 自然发火严重的矿井；随采随灌就是随着采煤工作面推进的同时向采空区 灌浆，主要有钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆，能及时将顶板冒落后的采空区 进行灌浆处理；采后灌浆就等回采结束后，将整个采空区封闭起来后进行 灌浆。为了保证及时、简便处理处理自燃隐患，我矿采用埋管灌浆法。采用埋管灌浆法，在放顶前沿回风巷在采空区预先铺好灌浆管(一般预埋1020m钢管)，预埋管一端通采空区，一端接胶

11、管，胶管长一般为20 30m,灌浆随工作面的推进，用回柱绞车逐渐牵引灌浆管，牵引一定距离 灌一次浆，要求工作面采空区能灌到足够的泥浆。1-预埋注浆管；2-高压胶管；3-灌浆管；4-回柱绞车；5-钢丝绳；6-采空区(3)灌浆参数的选择浆液的水固比选择泥浆的水固比是反映泥浆浓度的指标，是指泥浆中水与固体浆材的体 积之比。水固比的大小影响着注浆的效果和泥浆的输送。泥浆的水固比越 小，则泥浆浓度越大，其粘度、稳定性和致密性也越大，包裹遗煤隔离氧 气的效果也越好，但同时流散范围也越小，输浆管路容易堵塞；水固比大, 则输送相同体积的土所用的水量大，包裹和隔绝效果不好，矿井涌水量增 加，在工作面后方采空区灌

12、浆时容易流出而恶化工作面环境。浆液的水固 比应根据泥浆的输送距离、煤层倾角，灌浆方式及灌浆材料和季节等因素 通过试验确定，一般情况下为 4:1 ,冬季为5:1。日灌浆所需浆材量Q 材=KmLHC式中：Q材一一日灌浆所需浆材量，m3/d;m煤层采高，2101综采工作面平均采高1.7m;L工作面日推进度，5.4m;H灌浆区彳长度，120m ;C回采率，95%;K灌浆系数，为灌浆材料的固体体积与需要灌浆的采空区容积之 比，一般取 0.05 0.15,取 0.06。贝U: Q 材=0.06 M.7>5.4X120X95%=62.79m 3/d；日制浆用水量Q水1=Q材5式中：Q水1制浆用水量，m

13、3/d;水固比，取4。Q 水 1=62.79 >4=251.16m 3/d;日灌浆用水量Q7K2 =3 水 1式中：Q水2日灌浆用水量，m3/d;K水一一用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数.一般取1.101.25, 设计取1.12。Q 水 2=251.16 X1.12=281.3m 3/d；日灌浆量Q 浆 1= （Q 水2+Q 材）M式中：Q浆i日灌浆量，m3/d;M 泥浆制成率，取0.88;Q 浆 i= (281.3+62.79 ) X0.88=344.1m 3/d ;小时灌浆量小 Q浆iQ 浆 2 =nt式中：Q浆2每小时灌浆量，m3/h;n每日灌浆班数，1班/d;t每班纯灌浆时间，

14、5h/班。Q 浆 2=344.1/5=68.82m 3/h每小时最大灌浆量考虑到今后生产规模扩大和煤层发火不确定等因素，灌浆主管路按目 前所需能力的1.3倍设计，则每小时最大灌浆量为：Q 浆 max = 1.3Q 浆 2式中：Q浆max每小时最大灌浆量，m3/h。Q 浆 max=1.3X68.82=89.47m 3/h需要说明的是：灌浆系统的灌浆系数、水土比等各项参数在实际生产 中必须根据煤层发火情况、输送距离、煤层倾角、灌浆方式及灌浆材料和 季节等因素通过实验确定，以确保灌浆效果和生产的安全。工作制度：与矿井工作制度相匹配，但需注意以下原则：灌浆工作是与回采工作紧密配合进行。设计每 35天灌

15、浆一次，检修 班灌浆，每班灌浆时间为5h,若矿井自燃发火严重，采用两班灌浆，每天 灌浆时间为6h。由于2号煤层属自燃煤层，同时煤层埋藏较浅，采空区容易与地面贯 通，因此回采期间需加强监测，若发现煤层自燃发火征兆要及时灌浆灭火。2101综采工作面结束后须及时砌筑永久性封闭，同时向采空区灌浆， 防止煤层自燃。(4)灌浆管路的选择灌浆管路布置2101综采工作面采空区是灌浆重点区域，因此，灌浆主管路针对回采 面进行铺设，其它地点的灌浆，则根据需要从主管路上分叉连接。从回风立井由地面灌浆站铺设一趟管路至回采面，管路铺设路线为：地面灌浆站一回风立井一一采区回风下山-2101工采面回风顺梢一工作 面灌浆管道

16、主要灌浆干直径是根据管内泥浆的流速来选择。在设计中，泥浆给定 后，先确定泥浆在管道中流动的临界流速，再求出泥浆的实际工作流速， 使之大于临界流速即可。实际工作流速：2v = 4Q浆 max / 3600 d式中：v管道内泥浆的实际工作流速，m/s ;Q 浆 max 一小时灌浆量，m3/h,d管道内径，m。取108mmv=4X89.47+ 3600 X 兀便1082) =2.7 m/s由于泥浆钢管的临界流速通常为14m/s ,故该实际工作流速处在泥浆钢管允许流速范围之内，可满足工程需要。地面灌浆管道一般选用铸铁管；井下灌浆管道采用无缝钢管，其钢管 直径取108mm;支管直径取75mm;工作面管道

17、直径取4寸胶管。(6)灌浆系统布置示意图和灌浆的主要设备一览表：注浆系统布置示意图灌浆设备一览表序号设备名称设备型号单位功率（kw）数量1潜水泵ZBA-6B台822泥浆搅拌机自制台33减速器台34下液式泥浆泵8PNL台21525无缝钢管D108 X4.0米25006无缝钢管D75 X4.0米170074寸胶管DN100米1508供水管（软管）030米150（7）灌浆疏水系统1、疏水系统灌浆前后要严密观测采空区涌水量大小情况，如确定采空区内有较大 积水区域或较大水量，可能威胁到工作面安全生产，则必须采用适当疏水 措施。疏水措施应根据煤层产状、工作面采煤方法及回采方式、采空区内 积水区位置、预测水

18、量大小、工作地点排泄水设施、设备能力综合考虑， 并应符合井下防治水的有关要求。对于采空区积水，可采用探水钻施工疏水钻孔或通过密闭上预留的放 水孔疏放，也可以通过临近顺梢施工疏水钻孔排水。从采空区疏放出的积 水，通过顺梢内水沟流入顺梢采区临时水仓，通过水泵外排至井下水仓。疏水系统设施设备主要有：水沟、水仓、排水管路、探水钻机及配套设备、小水泵等。2、灌浆后防止溃浆、透水事故的措施灌浆材料应满足相关规定的要求，严格控制浆液泥水比，并控制灌 浆量不使过大。工作面顺梢内设有水沟和临时水仓，并配备小水泵，能够满足工作 面回采时的涌水和浆液析水的排放要求。加强水情观测，对采空区的灌浆量与排水量进行观测记录

19、。排水量 过少，灌浆区内可能有泥浆水积存；排水中含泥量较大，采空区可能形成 了泥浆通路。处理方法有：a、立即停止灌浆，采用间断灌浆。b、在泥浆中加入砂子填塞通路。c、提高泥浆浓度。d、移动灌浆管口位置，改变浆液流动路线。e、工作面下部运输机道见水即停止灌浆。在灌浆区下部进行采掘前，必须对灌浆区进行检查，一旦发现有积 水，必须打钻放水后，才能进行采掘工作。加强管路检修。(三)阻化剂防火技术(1)阻化剂防火原理阻化剂大都是吸水性很强的溶液，当它们附着在易被氧化的煤体表面 时，吸收了空气中的水分，在煤体表面形成了含水液膜，从而阻止了煤与 氧的接触，起到了隔氧阻化作用；同时水在蒸发时吸收热量，使煤体降

20、温, 从而抑制煤的自热和自燃，延长自然发火期的作用。(2)阻化剂选择原料来源广泛，价格便宜，制备、使用方便，不会大幅增加采煤成 本;对人、设备及正常生产无影响;具有较好的渗透性和附着性；阻化率高，阻化寿命长。目前，我国常使用的阻化剂有水玻璃(Na2O nSiO2)、氢氧化钙Ca(OH)2、 工业CaCl2及卤块(工业MgCl2)等。其中水玻璃模数n严格要求在12之 间，且其成本较高，吨煤成本高；氢氧化钙溶解度较小，和水混合而成是 混浊液，且碱性强，具有很强的腐蚀性，对注液设备的防腐蚀性要求高， 又因为其溶液是颗粒悬浮状混浊液，颗粒大小对使用泵和封孔器的正常运 行产生影响；而工业CaCl2来源广

21、、供应稳定、成本低，故选用工业 CaCl2 作为阻化剂。(3)阻化剂浓度确定阻化剂浓度的合理性是降低成本、提高阻化效果的重要方面。根据国 内矿井使用效果来看，20%的溶液阻化率较高，阻化效果较好；10%的阻 化液也能防火，但阻化率有所下降，因此，阻化剂浓度控制在15%20%之间，一般不小于10%,可暂定把浓度控制在20%,以后根据实际的阻化 效果进行适当调整，并采用重量法进行浓度测定。(4)阻化剂防火系统选择目前我国煤矿常用永久式、半永久式和移动式三种喷洒压注系统。永久式：在地面建立永久性的储液池，从储液池铺设一趟管道到采煤 工作面上下口。利用静压或泵加压进行喷洒或压注，适用于井下范围小， 采

22、煤工作面距地表较浅的矿井；半永久式：在采区上下山或碉室内设置储液池和注液泵，从注液泵出口到采煤工作面上、下口铺设管道，阻化液从储液池经加压泵输送到工作 面平巷，经喷洒软管和喷枪，喷洒在采空区浮煤上；或经软管，注液钻孔， 压注于煤体或发热区，可为一个采区或一个区域服务；移动式：储液箱、高压泵、电器开关等安装在两辆平板车上，放置在 采煤工作面的平巷中，距工作面 30m左右，经过高压泵、高压胶管将阻化 剂输送到工作面进行雾化喷洒，该系统工艺简单、施工快、投资小、机动 性大。根据我矿实际条件，选用移动式阻化气雾防火工艺系统及设备，在采煤 工作面向采空区的遗煤喷洒阻化液防止煤炭自燃。（5）阻化剂防火装备

23、高压泵采用BRW40/20型高压泵，泵流量为40L/min ,额定工作压力为 12.5MPa ,电机功率15kW。由于该泵无回流装置，故在高压泵出口与储水 箱之间连接一条管路，并加设调压球形阀，以保证泵压不超载，和防止泵 被损坏。高压泵的泵压：根据试验，雾化器入口的压力达到34MPa才能达到雾化防火的要求。根据2101综采工作面雾化器设备个数、管路长度、管路 直径等参数，确定泵压为7.5MPa。雾化器型号为抚顺分院研制的单系统II型，过滤器为GL-1型，孔网为50目。数量各为10个。高压胶管干管为直径25mm,长度为250m。支管为直径13mm。长度 为 20m。储液箱容积为2m3。（6）阻化

24、剂防火工艺在工作面轨道巷适当位置（尽量靠近工作面）放置两辆矿车作为阻化剂 药箱，交换使用，按需浓度（20%）将工业CaCl2倒入1吨矿车内，用临时供 水管路按比例加足清水，配成溶液搅拌均匀后，用BRW40/20型高压泵（置 于平板车上）将阻化液沿顺梢和刮板输送机电缆梢下方铺设 （每20m安一三 通和高压球阀）的025mm高压胶管压至工作面，与013mm的胶管和雾化器 相连。雾化器安装在液压支架后侧，靠近采空区侧。从支架间隙向采空区 喷洒。正常回采生产办作业期间高压泵和雾化器处于长开状态，每个班开 启时间不小于3小时，如遇停产、过断层、收尾等情况时，必须对采空区 加大喷洒频率。喷洒系统工艺图如下

25、图所示。移动式喷洒系统工艺图1-供水管路；2-药液箱；3-吸液管；4-压力表；5-高压泵；6-高压胶管；7-阀门；8-三通和高压球阀；9-雾化器(7)阻化气雾日喷洒量V=KiK2 drLhl/R式中：V采煤工作面日喷雾量，m3/d;Ki喷雾加量系数，Ki=1.2;K2每吨遗煤喷洒气雾量，阻化剂浓度为20%, K2为0.02 m3/t;d工作面采空区丢煤率，5% ;r煤的实体密度，1.45t/m3;L工作面长度，120m ;h工作面采高，2101综采工作面平均采高1.7m;l工作面日推进度，5.4m;R气雾车化率，80%90% ,取85%。贝U：2101综采工作面日喷洒量为：V =1.2 >

26、;0.02 X0.05X1.31 X120 X1.7X5.4/0.85=2.04t(8)喷洒阻化剂方法喷洒阻化剂在准备班进行，主要是在运输和回风顺梢煤柱侧喷洒，同 时在每次移架前对支架和运输机之间进行喷洒。工作面底板如有底煤工作 面应喷洒阻化剂。如底板没有底煤，工作面浮煤应在回收之前全部清理干 净，这样可以不喷洒。(9)阻化剂防污染措施(1)配制及喷洒阻化剂人员应采取个体防护，应配戴胶质手套。(2)喷洒阻化剂要避开机械设备。(3)选用的阻化剂不得污染井下空气和危害人体健康。预先对机械设备、 支架等金属构件做防腐处理，在支架等金属构件表面喷上防腐涂层，防止 阻化剂腐蚀机械设备、支架等金属构件。喷洒时应注意尽量不要喷漆到支 架等金属构件上，严格控制喷洒范围和喷洒量。(10)阻化剂喷洒压注雾化配套设备表厅P设备、配件名称技术特征及型号单位数量备注1阻化剂喷射泵BRW40/20 , 15kw 40L/min 12.5MPa台2工作面运输回风 顺槽喷雾用2无缝钢管与泉配套50mmm503胶管与喷枪配套37mmm804闸阀JBH-160 m个45局压