第六章防灭火

1、甘肃开拓矿业有限责任公司 防灭火措施第一节 煤层自燃发火危险性及防灭火措施一、煤层自燃发火危险性根据甘肃西部煤炭工业科学技术研究中心提交的自燃倾向性报告可知，该矿煤层属自燃煤层，自然发火期为46个月。矿井火灾与地面火灾不同，它有自己的特点：井下空间小，工作场所狭窄；电气设备多，坑木等易燃物多，煤本身就可以引燃，再加上防火设施不健全，灭火器材不齐全，井下又有新鲜风流，一旦发生火灾，不像地面火灾那样容易扑救。而且各种火灾（如电气失火、油料起火、瓦斯爆炸形成的火灾及煤炭自燃等）都会发生，扑救方法也各不相同。如果灭火不及时或处理不当，就会蔓延发展，往往酿成大火，这就使得灭火工作更加困难。同时，井下工作

2、人员集中，遇有火灾，不知道发生在何处，难于躲避和疏散，这都会加重火灾造成的损失。煤层自燃火灾多发生在回采工作面及采空区上部的氧化带、煤巷掘进的高冒区，回采工作面上、下隅角及高冒区，没有明显火焰，燃烧过程缓慢，不易被人们发现，也不容易找到火源的准确位置，一经察觉，已成火灾，只好进行封闭。所以这种火灾延续时间长，可达几个月、几年甚至几十年。自燃火灾还生成大量的一氧化碳，以致造成人员中毒伤亡。针对矿井火灾的特殊性，每个工作人员不但要提高警惕，严加防范，认真执行作业规程和操作规程，而且还要针对井下特殊情况，采取专门的防灭火措施，掌握灭火器具的使用方法，一旦发生火灾就能有效加以扑救。二、煤的自燃分析预测

3、井田内可采煤层煤二-2煤为黑色，条痕棕黑色，块状，线理状结构，以半亮型及半暗型为主，含镜煤及丝炭条带，内生节理不发育，燃烧烟小。原煤发热量（QrGW）平均为27.59MJ/kg，原煤挥发分(Vdaf) 平均为24.45%。井田内可采煤层煤5-2煤为光亮型煤，颜色呈黑色，条痕深棕带黑色，具玻璃光泽。煤质松软，易呈碎块及粉状，线理状结构，以亮型为主，含镜煤及丝炭条带，内生节理不发育。燃烧烟浓，焰长，焦渣强膨胀，强熔融。原煤发热量（QrGW）平均为24.25MJ/kg，精煤挥发分（Vr）平均为25.77%。两层可采煤层均属自燃煤层。井田开拓方式为斜井开拓，通风系统采用中央并列式通风。采煤方法为综采放

4、顶煤采煤法，工作面机采回采率取95，放顶煤回采率取85，井下滞留煤也会造成自燃发火的可能。本矿井通风系统较简单，无串联通风的可能，工作面和煤层顺槽中不会形成风流死角，可降低浮煤和煤壁的温度，减少煤层着火的可能。但应注意防止采空区的长时间漏风。三、煤层的自燃预防措施（一）开拓开采方面的预防措施在开拓中主要井筒（主、副、风井）在岩层中（副井及风井穿煤层），井颈段采用钢筋砼支护，井筒段采用锚喷支护，对于服务时间较长的主要大巷在岩石中布置，采用锚喷支护，服务时间较短的顺槽采用型钢+网支护，若采掘过程中当顺槽较长时，可根据实际发火检测情况采取喷浆封闭。采煤为综采放顶煤采煤法，推进度高（964m/a左右）

5、，回采速度快，这些条件对于防止煤的自燃是有利的。为阻止煤层自燃，回采时应加快速度，减少丢煤，防止采空区过多的漏风，并且在采空区及时注氮起到预防的作用。（二）通风预防措施与通风设施本矿井通风方式为中央并列抽出式，主、副井进风，风井回风。井下通风系统较为简单，布置合理，无串联通风之处。井下的通风设施主要包括：风门（进、回风巷道之间的通道设置）、调节风门（控制风流的独立回风巷中）、密闭墙等。生产中必须加强管理，经常检查维修，杜绝风流短路或者风量不足严重漏风现象存在（不包括少量人为漏风通道），从而造成局部煤层发生自燃发火现象。（三）监测方面的措施井下防灭火主要以防为主，因此经常性的检测工作十分重要。主

6、要观测站布置在煤层运输、回风巷和工作面后采空区侧，并布置CO和温度传感器。设计中配备了综合监控系统（KJ95N型）、束管监测系统和各种防火测试仪器仪表。第二节 防灭火方法本矿井所开采煤层具有自燃发火倾向性，煤层属自燃煤层。根据煤矿安全规程的要求及矿井开拓、开采布置情况，设计采用以灌浆、注氮防灭火为主，喷洒阻化剂为辅的综合防灭火方法对本矿井自燃发火采取综合防治。在井上、下建立相应的防灭火安全监测、监控系统，随时掌握发火倾向，采取预防措施。一、灌浆防灭火（一）灌浆材料及灌浆站位置灌浆材料就近采用黄土土源。本地区黄土层厚度为57m，土源较丰富，土质指标符合灌浆要求，灌浆站位于风井场地。（二）地面灌浆

7、系统1、地面灌浆用水来自井下排水，灌浆需水量为28.29m3/h。井下正常涌水量为50m3/h，灌浆渗水量为8.9m3/h。所以两者之和远远大于灌浆所需用水量，故用井下水作为本次设计灌浆水源是可靠的，本次设计将在风井井口附近的建200m3的灌浆水池、篦子泥浆池及灌浆泵房。井下排水通过排水泵将水送至灌浆场地，再由开滦755型水枪进行冲土制浆，达到1：6的泥水比浓度后，泥浆经篦子通过DN125的普通钢管经泥浆池加压后送至风井井口，再由DN125的DFJL内外涂塑复合钢管沿风井井筒送至井下进行灌浆。2、灌浆系统示意如下： 3、灌浆用水量见下表项目水:土土量m3/h水量m3/h灌浆量m3/h灌浆系数泥

8、浆制成率M6:14.328.2930.620.050.944、灌浆工作制度每天灌浆10h，两班工作制，每班灌浆5h。（三）井下灌浆系统及灌浆工艺沿地面用DN125普通钢管、回风斜井中的DN125的DFJL内外涂塑复合钢管、回风石门及工作面回风顺槽中的DN125的DFJL内外涂塑复合钢管送至井下灌浆点。灌浆采用静压插管（或埋管）灌浆工艺。一般采用采前布置采空区埋管，随采随灌，对于局部冒落区或空隙大的煤层硐区，应适当减小水土比（4：1），进行封闭灌浆。采空区灌浆应有疏水条件，防止大面积溃浆发生，如有积水应采取措施疏通。对于采区开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区应加强防火灌浆，以防将火引入新的采区

9、内。（四）防溃浆措施待灌浆沉淀一定时间后，根据现场观察及经验，在灌浆工作面下一工作面的回风顺槽中开设钻孔，将沉淀后的灌浆渗水排出，或者在灌浆工作面的运输顺槽末端石门处开设钻孔，将灌浆渗水排出。在灌浆区下部进行采掘前，必须查明灌浆区内的浆水积存情况。发现积存浆水，必须在采掘之前放出；在未放出前，严禁在灌浆区下部进行采掘工作。发生火灾时，根据实际情况在发火工作面3040米处设置防火墙。二、氮气防灭火本矿井所开采煤层具有自燃发火倾向，属自燃煤层。根据煤矿安全规程的要求及矿井开拓、开采布置情况，设计考虑对本矿井自燃发火采取综合防治措施。采用以灌浆、注氮为主，喷洒阻化剂为辅的综合防灭火方法。在井上、下建

10、立相应的防灭火安全监测、监控系统，随时掌握发火倾向，采取预防措施。（一）氮气防灭火的技术要求1、氮气源连续稳定。2、注入氮气浓度97%（设计中已满足要求）。3、设置专用氮气输送管路及安全设施（设置了一趟专用管）。4、设置能连续监测采空区气体成分变化的监测系统（设置了KJ95N综合监测系统）。5、设置固定或移动的温度观测站（设计中已设置）。（二）设计依据1、本井采用注氮主要是用于预防火灾和降温。2、矿井的开拓方式、采区布置、开采深度、采煤方法、通风系统和配风量以及煤层赋存条件，主要构造、顶底板岩性，回采率等。（三）注氮工艺、系统及设备选型本矿井注氮系统采用地面固定式制氮设备，从地面制氮机站经副井

11、下井，利用输氮管路沿运输顺槽送入井下各注氮点（采空区或着火点）。1、注氮工艺及注氮方式 （1）注氮方案论述本矿井所开采煤层属自燃煤层，遵照煤矿安全规程的要求，本着“安全第一，预防为主”的方针，根据矿井开拓及采煤方法，矿井必须具备完善的防灭火系统，保证矿井安全生产。因此，本矿井采用氮气防灭火也是一种行之有效的预防方法。矿井制氮站及制氮系统经过了方案论证，设计提出了二种方案，一是井下移动式制氮站、二是地面固定式制氮站，经分析比较，采用地面固定式制氮站。地面固定式制氮站设在地面工业广场内，自带压风设备，易于集中管理，便于维护保养，管路短，投资低，组合方便，机动灵活，工作效率高。（2）选择制氮设备根据

12、矿井年产量、井下工作面数量和采煤方法，考虑30%富裕量和1.16的海拔高度修正系数，经计算矿井所需注氮量372.78m3/h，设计选用一套DT-A-400型地面固定式制氮装置为井下防灭火提供氮气源。输氮管路1334无缝钢管沿地面管路、副井井筒、运输顺槽敷设至工作面，向工作面采空区输送氮气。该制氮系统具有氮气源稳定可靠，注氮连续性好，出氮时间短，设备操作维护方便，监测监控系统齐全，自动化程度高等优点。（3）注氮参数a、一套设备生产氮气量：400m3/h；b、氮气纯度：97%;c、输出压力:PN=0.6MPa；d、出氮时间：30min；e、所需压缩空气量：21m3/min。f、注氮量：该矿井下设置

13、一个综采面，年产量为0.45Mt/a，年工作日为330d，则所需注氮量为：Qn=5AK/3306024=54500000.87/475200=4.12(m3/min)式中：Qn注氮量（m3/min）A-年产量（t）K工作面回采率（平均0.87）2、注氮方法矿井注氮系统主要服务于采煤工作面采空区。采用压管注氮和埋管注氮方法。在工作面进风一侧沿采空区埋设一趟注氮管路，埋入一定深度后开始注氮。同时埋设第二趟管路，使其管口处于采空区氧化带与冷却带交界位置时，由第二趟管向采空区注氮，停止第一趟管注氮或回收管路，往复循环，直至工作面采完。本设计采用开放式注氮方式，根据工作面推进速度的快慢决定连续注氮还是间

14、歇注氮，慢时连续注氮；快时为间断式注氮。随着工作面的推进，在埋注氮管的同时预埋束管检测探头，观测温度。注氮管或支管分叉处设置观察点，并借助旋放SF6示踪气体观察注氮流向及分布，随时检测，预防火灾发生。若一旦采空区发生火情，必须加大注氮量控制火情，并随时观测掌握火情有无扩大漫延之势，倘若不能有效控制和消灭火情，应尽快撤离工作面人员、设备、将工作面密闭、隔离，断决空气，加大注氮量、连续注氮，消灭火灾。3、要求（1）矿井注氮系统是矿井安全生产的重要保障之一，制氮设备及注氮管路平时要派专人加强维护、保养、管理，对管路系统及阀门要经常巡视检查，确保管路系统不泄漏、不堵塞，畅通无阻，做到有备无患。（2）随

15、时观测检查注氮气体纯度，派专人对工作面顺槽管路（每隔200m设一检测口）进行氮气纯度、压力检测，并作好检测记录。检测要定时定点，记录要真实。如果发现压力、流量、纯度有变化应及时通报矿调度中心，并通知相关维修人员尽快赶到现场查找处理问题，并作好处理记录。确保注氮系统完好无损，以高质量氮气源源不断输入工作面采空区。（3）建立一支懂管理、懂技术、责任心强、纪律性好的队伍，专门负责管理维护矿井制氮设备和注氮管路系统，确保万无一失。（4）对管理人员、维护人员要进行培训，合格后上岗，使每一个人员对矿井制氮设备、注氮系统、管路走向、各阀门及检测口布置位置、工作面、采空区管路布置方式都要做到了如指掌，心中有数

16、。平时要加强学习，加强责任感，要进行继续教育。（5）建立健全注氮工艺、程序制度及各种规章制度和岗位责任制，责任到人，各负其责。安全问题尤为重要。各级领导及管理人员要时刻有忧患意识，确保矿井安全生产。4、堵漏措施为防止采空区注氮时氮气外溢，必须采取注氮时的堵漏措施。一般采用的堵漏剂为水泥砂浆、尿醛树脂泡沫和凝胶，堵漏方法多采用注浆泵注入法。（四）注氮气体监测为了使采空区气样分析，在铺设注氮管的同时，采空区同时应预埋束管监测探头（设计中已配置），其数量视取样点而定（一般在采空区倾斜长上、中、下布置36个），但在注氮管或支管分叉处必须设置观测点（测定流量、压力、浓度及温度）。（五）注氮参数计算1、注

17、氮防灭火惰化指标（1）注氮后采空区内氧气浓度7%。（2）火区内氧气深度3%。（3）注氮抑制瓦斯爆炸，其采空区氧气浓度应12%。附：氮气管路系统示意图6.2-1。三、阻化剂防灭火（一）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，使煤体降温，从而抑制煤的自热和自燃，延长自然发火期的作用。（二）阻化剂选择阻化剂选择的原则1、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；2、对人、设备及正常生产无影响；3、具有较好的渗透性和附着性；4、阻化

18、率高，阻化寿命长。目前，我国常使用的阻化剂有水玻璃(Na2OnSiO2)、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，和水混合而成的混浊液，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、供应稳定、成本低，故选用工业CaCl2作为阻化剂。（三）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

19、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。（四）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。1、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，采煤工作面距地表较浅的矿井。2、半永久式：辅助轨道、胶带运输斜巷及辅助回风斜巷或硐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

20、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。3、移动式：储液箱和注液泵安装在平板车上，放置在采煤工作面的平巷中，距工作面30m左右，经过输液管路将阻化剂输送到工作面进行喷洒，该系统工艺简单、施工快、投资小、机动性大。因此，选用移动式阻化剂喷洒压注系统，在采煤工作面向采空区的遗煤喷洒阻化液防止煤炭自燃。4、阻化剂防火装备液压泵是阻化剂防火技术中的关键设备，WJ-24型煤矿用液压泵体积小，重量轻，运输携带方便，尤其对于井下自然条件较差，设备和人员运行不方便，难以运进较大设备的地点最为合适。该泵可用喷枪直接向残煤喷射阻化剂，又可利用雾化喷头喷雾，还可用于向煤体压注

21、阻化剂。5、阻化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1.0t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WJ-24型煤矿用液压泵(置于平板车上)将阻化液沿顺槽和电缆槽下方铺设(每20m按一三通接一截止阀)的25mm高压胶管压至工作面，与13mm的胶管和喷枪相连。一台泵配一支喷枪，由专人手持喷枪，从支架间隙向采空区喷洒，每间隔5组支架喷一次，每次喷洒至少6min，流量不小于35L/min。正常回采期间每班喷洒一次，安排在检修班工作面放顶后进行，如遇停产、过断层、收尾等情况时，必须对采空区加大

22、喷洒频率。（五）安全要求1、在配比阻化液时，一定要按照规定比例进行配比，确保阻化率达到要求，从而起到抑制煤的氧化自热现象的发生。2、输液管路沿回风顺槽底板铺设，连接管路时，要求管理连接紧密不漏液。3、采煤工作面输液管路沿刮板输送机布置，且每隔50m设置一个三通阀门。4、在配溶液时，要轻微进行搅拌，待阻化剂全部溶于水后，方可进行喷洒工作。5、每次喷洒前，先由专人检查管路完好性，确保管路完好不漏液。6、喷洒过程中，必须喷洒均匀，不得遗漏。7、喷洒过程中，必须避开金属机械、支架等构件，并对其采取保护措施，防止阻化剂腐蚀机械设备。8、喷洒工必须持证上岗，且必须配戴胶皮手套及雨衣。9、喷洒结束后要求工作

23、人员用净水对矿车及注液泵进行清洗，防止被阻化液腐蚀。10、其他按煤矿安全规程第二百三十五条规定执行。四、井下其他防灭火措施井下火灾一部分是采空区浮煤自燃发火，另一部分是由于井下明火、放炮、电流短路、摩擦等其他原因引起。火灾危害要采取“预防为主，消防并举”的方针，具体措施如下：1、按煤矿安全规程有关规定设置井下消防材料库，按规定配备消防列车、灭火材料与器材。2、井下主要机电硐室设置防火门。3、禁止一切人员携带烟草和点火工具下井，井下及井口房内不准进行焊接作业。4、正确选择和合理使用电气设备，加强维护，保证输电线路和设备完好，防止发生事故。5、采用阻燃和防静电的胶带、不引燃电缆、风筒和不燃液。在胶

24、带输送机头和主要机电硐室设火灾报警和灭火装置。各胶带输送机巷均铺设消防管线，每隔4050m设有消防水龙头。6、井下不存放汽油、柴油和变压器油。井下擦抹机械用过的棉纱和布头等放在盖严的桶内，定期送往地面处理。五、束管监测系统为确保矿井安全生产和人身安全，提高了矿井安全生产管理水平。因此，矿井选用一套束管监测系统SG-2003。该系统检测器：热导检测器灵敏度5000mvmL/。氢焰检测器检出限1.010-11g/s。分析速度：48分钟内一次进样完成矿井瓦斯爆炸气体常量H2、O2、CH2、CO、CO2、C2H2、C2H6等和火灾气体微量CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8、C

25、4H4、等组分的分析。10分钟内，一次进样完成瓦斯爆炸气体全组分析和爆炸危险程度判别。操作自动化，仪器应由微机自动控制，可实现16点不间断循环采样分析，实现无人职守与人工设定双重监测，同时自动打印报告，也可通过网络传输数据。系统精度：1%。第三节 井下外因火灾防治一、电气事故引发的火灾防治措施（一）为了防止井下电网发生漏电，导致瓦斯、煤尘爆炸事故，井下电网为中性点不接地系统，严禁由地面中性点直接接地的变压器直接向井下供电，井下电气设备正常不带电的金属外壳都应可靠接地。（二）井下所有电气设备均不能带电检修，电缆接头均需用隔爆或隔爆兼本安型电缆接线盒连接，井下隔爆开关、高压开关装置均设有设备开盖(

26、或门) 断电闭锁装置，控制、监测、信号系统的设备均选用矿用隔爆型或矿用本安型。照明灯具选用矿用隔爆型，矿灯选用KS7型煤矿专用矿灯，电话选用本安型电话。 （三）井下电缆选用矿用阻燃型电缆，且必须满足电缆热稳定的要求，井下隔爆干式变压器选用矿用干式隔爆型。（四）井下供电电缆的连接采用隔爆接线盒可靠连接，隔爆接线盒、电缆铠装层均可靠接地；运输机胶带为阻燃型，机架可靠接地；井下的照明、信号和控制设备采用具有短路、过载、漏电保护的照明信号综合保护装置配电。二、胶带输送机着火的防治措施及装备（一）井下胶带输送机着火因素： 1、胶带机以外因素引发；2、胶带机自身电器设备着火；3、胶带机运行过程中跑偏，胶带

27、与非承载部件摩擦导致局部温度过高起火。4、驱动轮打滑，造成滚筒与胶带摩擦导致局部温度升高，胶带自身着火；5、其他人为操作不当等原因引发火灾。（二）根据以上原因，采取如下相应预防措施及装备：1、井下胶带机均选用阻燃输送带；2、托辊的非金属材料零部件和包胶滚筒的胶料，均应采用阻燃型原料，其阻燃性和抗静电性必须符合有关规定；3、电器部分均采用防爆型设备；4、当胶带输送机选用限矩型液力偶合器时，液力偶合器严禁使用可燃性传动介质；5、设置滚筒防滑保护装置、堆煤保护及防跑偏装置；6、在机头、机尾硐室设置火灾报警器、温度传感器、自动喷雾洒水装置、硐室自动灭火装置以及消防洒水设施等；7、对已出现的着火现象，及时上报，及时扑灭；8、矿井投产后要严格制定胶带机着火防治条例，由专人负责，对重点部位（机头、机尾、驱动装置等）加强管理，及时发现和消除火灾隐患，保证胶带输送机的安全运行和安全生产。9、凡有胶带运输机的井、巷内均安装防爆照明灯具（拱顶吊挂，间距10m）。三、其它火灾的防治措施（一）井下防治措施1、井口房和通风机房附近20m内，不得有烟