防治采空区自燃发火的设计方案及措施

防治采空区自燃发火的制定方案及措施

一、采面生产接继状况：

2021年度我矿正常生产时有一个回采工作面和2个

掘进工作面，1860水平南翼回采工作面三月正式开始回采，估计2021

年4月份回采完毕，1860水平北翼运输大巷掘进工作面估计于2021

年5月与二巷贯穿，1860水平南翼掘进工作面计划于2021年4月下

旬开始，于2021年7月份形成工作面。

二、采空区发火重点预防区域

工作面和以下地段有煤层自燃发火的可

能：

1、1860水平南翼回采工作面2021年5月份投产,

目前正在回采，计划2021年4月份采完，如果采空区浮煤清理不干

净，再者工作面推动速度缓慢，采空区封闭不严实，工作面采空区就

有可能发生自燃发火。

2、1860水平北翼首采面与现北翼二巷存在相同问

题，也有自燃发火的可能性。

3、已封闭的老采空区由于漏风通道存在有自燃发火

的可能。

三、氮气防灭火制定方

（一）、概况：

现我矿煤矿井田内主采下10#煤层，属自燃的特厚

煤层，矿井采煤工作面采空区采纳以注氮为主的防灭火系统。矿井已

购置一台DQ-200的地面制氮设备，能满足井下小时注氮200m3的要

求。

（二）、氮气防灭火工艺

1、我矿氮气防灭火的氮气源由井上制氮机经三辅设

好的6100mm管道将纯度97%以上氮气注入到采空区以达到防灭火的

目的。

此项措施作为采煤工作面采空区防治煤层自然发火

的主要措施之一，矿井在工作面推动速度慢，采空区自燃发火隐患大

的前题下，则必须采用向采空区实施注氮。

具体实施方案如下：在1003回采工作面上、下顺槽

埋设直径为108mm（或70mni）钢管，每隔30米设置一个三通，注氮

严格按照规定的操作规程执行，一旦需要注氮则接通埋管与主管，对

采空区实施注氮。埋管期间采煤队要注意保护好注氮管，严禁注氮管

被撞开，影响埋管质量。

1003工作面通风

通风路线为：主斜井一月底车场一轨、皮下山一1003

进风顺槽一工作面f1003回风顺槽f回风下山f总回斜井一地面。

(三)、注氮气可靠性计算：

1、制氮设备主要技术指标

DQ-200型

氮气产量200m3/h

氮气纯度297%,

2、输氮系统

从地面制氮机一1003进风顺槽，均采纳直径为

100mm的钢管。

注氮管路能否满足输送氮气要求通过下式计算

P21-P22=0.0056(Qmax/1000)*L...........①

式中：Pl-管道始端的绝对压力MPa

P2-管道末端的绝对压力MPa

Qmax-最大输氮量m3/h

L-管路当量长度km

L计算式为：

L=S(D0/Di)5X(Xi/Xo)XLi.........②

式中：D0-----基准管径(D0=100mm)

阻力损失系数：入

Cl——工作面或进风巷中的氧含量20.8%

C2——注氮时采掘工作面安全氧含量18.5%

Cn------氮气纯度99.95%

X

依据计算工作面或巷道风量只要是大于26.7

m3/min便是安全的，同时可算出3.33m3/min的氮气量全部泄漏到巷

道里或工作面中，则氧气含量只降到20.44%也是安全的。

井下日注氮量计算：

(1)火区空间体积计算：Vk=Ll[h(l-a)+m]

式中Vk------火区空间体积m3

L------火区走向长度m<L=15m

I------火区倾斜长度m取I=72m

h一一顶板冒落高度取煤层厚的3倍(本地点为0)

m------采高m取m=6m

所以Vk=LI[h(l-a)+m]=15X72X[3X6X0+6]=6480

m3

X6480=9720m3采空区注氮量为注氮机工作49小

时。

（四）、注氮操作办法

1、注氮前必须认真检查各项准备工作，注氮埋管期

间通风部要与采煤队密切配合好，保证氮气管路及其附属安全装置完

好，检查各阀门开闭状况是否符合要求，制氮装置完好性。

2、各项准备工作就绪后，制氮机组操作人员应通知

调度室。

3、调度室同意后，通知采面注氮人员打开注氮阀门，

同时通知制氮机司机按规定时间及质量要求开机制氮、送氮。

4、制氮机严格按操作规程进行操作，制氮过程中要

司机必须监守

岗位，随时注意观查氮气的压力、浓度和机组各处

的阀门等，保证机组的正常运行及氮气质量。

（五）、注氮安全措施：

氮气（窒息性气体）虽无毒无害，口但是井下狭窄

的巷道或工作面内大量泄漏会降低空气中的氧气浓度，口使人窒息死

亡。因此，必须做好注氮期间的预防和处理措施。

1、为保证安全，注氮前通风部巡管路人员必须巡视

管路的完好状况，确认完好汇报调度室。由调度室通知采煤队工作面

当班第一安全负责人和采面专职瓦检员后，方可进行注氮。

2、口注氮前必须认真检查管路、注氮位置和各阀门

开关状况是否符合要求。

3、为防止注氮管路开关被随意开和关应在阀门上挂

上“注氮危险，勿动〃文字警告牌，并对所有开关加锁。

4、定期对氮气出口的安全阀进行可靠性检测。

5、采空区防火注氮时，应在进风顺槽挂上“工作面

正在注氮〃的文字警告牌，并通知三班作业工人。专职瓦检员进行工

作面上隅角、工作面回风顺槽的氧气浓度，一旦氧浓度降到18.5%时,

马上通知制氮机司机停止注氮，及时寻找原因和撤离人员。

6、同时测定好工作面、回风流及采面上隅角一氧化

碳、二氧化碳、沼气以及气温。一旦发现异常马上汇报调度室、通风

部。

7、口注氮期间，通风部安排专人携带测氧仪全面检

查输氮管路的严密性，每次开始注氮后，必须有两人一起沿管路仔细

进行管路与阀门的检漏，在注氮期间，每人巡视一遍管路，口一经发

现氮气泄漏时，应马上组织人员及时排除故障，漏气严重时，应马上

停止注氮并关闭最近阀门，防止氮气大量泄漏。同时通调度室停止注

氮，处理时严禁人员口鼻正对漏气点。

8、在注氮过程中，如发生主扇停风，造成工作面停

风，瓦斯检查员或采一队值班队长应立马上人撤至进风巷，并通知制

氮车间马上停止注氮。

9、注氮结束后，持续检测工作面及回风流的各种气

体浓度。

10、采煤工作面大面积垮落可能造成工作面采空区

注入的氮气大量涌巳，给采面工作人员带来危害，为此要做好采面顶

板垮落的猜测预报二作，在顶板大面积夸落前，要强化气体监测，顶

板大面积夸落时工作面及回风巷人员可由工作面撤到采面进风巷安

全处。

11、所有参加注氮及相关的人员，必须由各有关部

（队）组织学习，并严格按措施执行。

四、1003工作面防治煤层自燃发火的措施

1、工作面采用快速推动的方式杜绝采空区浮煤自

然。

在工作面月推动速度不低于25米/月前提下，此项

措施作1003回采工作面防治煤层自燃发火的主要措施之一。

2、采用采空区埋管注氮（注浆或注水）的防灭火措

施。

此项措施作为1003回采工作面防治煤层自燃发火

的主要措施之一，在受煤炭减产或其它因素的影响下，工作面推动速

度达不到25米/月的前题下，则必须采用向采空区实施注氮〔注浆或

注水）的防灭火措施，在1003顺槽埋设直径为50mm钢管，每隔30

米设置一个三通，注氮严格按照规定的操作规程执行，制氮浓度必须

达到规程要求。一旦需要注氮（注浆或注水）则接通埋管与主管，对

采空区实施注氮（注浆或注水）。埋管期间综采队要注意保护好注氮

管，严禁注氮管被撞开，影响埋管质量。

3、工作面回采期间，强化对采空区遗煤管理，尽量

少向采空区丢煤。

为此采面放顶煤时必须保证打眼深度及爆破的装药

量，采空区、支架之间的浮煤做到班班清扫干净。此项措施必须由采

煤队制定严格的考核制度进行落实。

4、减少采空区漏风。在工作面采完后，及时封闭采

空区，封闭必须符合要求，减少向采空区的漏风。

5、工作面推动缓慢，如采空区或工作面煤层顶板发

生自燃发火，则及时采用如下防灭火应急措施：

1）、严格执行矿井灾害预防处理计划所规定的灾害

预防处理措施，迅速组织好抢险救灾人员和物资供应，以及组织好工

作面人员和受C0波及范围内人员的安全撤离，并迅速向集团公司调

度室汇报。

2）、成立防灭火特别领导小组组织抢险救灾。

3)、采用如下技术措施迅速灭火:

a、当工作面顶底板或采空区局部发生火灾时，可采

用注氮或灌浆直接灭火方法。

b、当工作面火势太大，其它灭火方法无效的状况下,

采用在1003进、回风顺槽迅速打防火墙的办法，切断工作面的供风,

封闭采面。利用1003进风顺槽的氮气管路与密闭上预埋管接通向工

作面、采空区实施在氮。封闭采面注氮灭火技术安全措施如下：在工

作面发火的状况下砌筑上下密闭工作必须由矿山救护队队员负责。通

风部门及矿其它单位做好配合工作，严禁人员在有CO气体超限的地

点作业。

6、采煤工作面防治自然发火其它措施

(1)、强化采面检测、汇报记录工作(特别是采面过

断层或遇煤体破碎时)，现有的各类通风安全仪器仪表必须保证完好,

测量数据要准确可靠。认真填写自燃发火猜测预报记录，做好汇报。

下隅角C0气体超过0.0024%必须马上向调度室、总工汇报。

⑵、强化采面上隅角气案管理，瓦斯检查员执行24

小时现场盯岗制度，连绵不断地检测气体，每次检查结果必须马上向

调度室汇报，气体一旦超限马上停止人员作业。

(3)、使用和维护好KJ73N系统，系统出现故障要马

上进行处理。调度员要密切注意观察采面气体变化状况，探头报警要

通知总工及矿通风科，以便采用措施进行处理。

(4)、做好风量测定调节工作，除保证每旬一次的风

量测定外，还必须依据实际需要，随时对采面的风量进行测定和调节。

保证工作面风量的稳定、可靠。

五、其它防治煤层自燃发火措施

1、认真宣扬安全生产方针，强化安全教