80103工作面防灭火专项设计.docx

80103工作面防灭火专项设计 二〇一九年 80103工作面防灭火专项设计 80103工作面为我矿8煤备采工作面，布置在8煤层中，其走向长度346米，工作面长度150米，煤层平均厚度为4米，煤层结构较稳定。煤层顶板岩性为细砂岩或砂质泥岩。底板岩性为砂质泥岩或粉砂岩。工作面配风量为976 m3/min，80103工作面工业储量为29.06万吨，可采储量为27.32万吨，回采率为94。工作面采用走向长壁后退式采煤法，U型通风系统，瓦斯涌出量为2.38 m3/min。根据2017年山西华润煤业有限公司委托山西省煤炭工业厅综合测试中心对我矿煤层自燃倾向性鉴定结果为8煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类，自燃倾向性性质为自燃，煤层具有爆炸危险性。为了有效提高矿井预防抗自燃发火能力，降低80103工作面自燃发火隐患，特编制如下防灭火专项设计。 1、 防灭火预测预报措施 1、成立防灭火管理小组 1 组织机构 组长刘祥； 副组长王建军； 成员阎俊明、李占有、李明山、张有； 各专业副总工及职能科室负责人、兼职救护队队长、综采队队长、瓦检员、安监员。 2 人员配备及要求 80103工作面每班配备1名瓦斯员和1名安检员。通防队长对工作面防灭火工作全面负责，督促瓦斯员进行防灭火检查以及进行人员调配； 3 监测监控主任负责安全监控系统正常运行，能实现连续24小时监测； 4 监测监控主任负责束管监测系统，准确得出数据并上报审批； 5 综采队队长全面配合80103工作面的防灭火工作； 6 跟班安监员和瓦检员负责监督工作面及回风巷防灭火设施情况。 2、建立自燃发火观测站 1 自燃发火观察站位置80103回采工作面密闭观测孔、防火密闭墙、80103回采工作面采空区、80103回采工作面进风隅角、80103回采工作面回风隅角、80103运输顺槽测风站、80103回风顺槽测风站、80103运输顺槽带式输送机滚筒下风侧15米处； 2瓦检员对自燃发火观测站点每周检查一次，发现异常情况及时汇报。 3、束管监控系统。 本矿井现装备一套JSG-8型地面固定式束管监测系统，该系统的束管监测装置、数据处理单元放置于地面设置的自燃火灾束管监测中心。 1 80103工作面束管的铺设路线∶束管监测室→副斜 井→辅助运输巷→胶带大巷→80103回风运输顺槽→80103工作面上（下）隅角以外50m→80103工作面上（下）隅角→80103工作面上（下）隅角以里50m。 2 地面色谱分析。地面通过束管采样仪抽取气样至地面 色谱分析，分析参数主要有O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6，每周检测一次，工作面异常时，每班检测一次。 4、人工检测系统 人工检测是煤层自燃火灾的重要监测手段，由人工直接在测点进行气体和温度检测。该法适用性强、投入设备少、简单易行。检测时要做到“四定”，即定人、定点、定时、定仪器。 ⑴观测地点80103回采工作面密闭观测孔、防火密闭墙、80103回采工作面采空区、80103回采工作面进风隅角、80103回采工作面回风隅角、80103运输顺槽测风站、80103回风顺槽测风站、80103运输顺槽带式输送机滚筒下风侧15米处； ⑵观测时间每周一次，发现异常时，要加强检测次数； ⑶观测内容O2、CO、CH4和温度； ⑷观测仪器O2、CO、CH4便携仪、光学瓦斯检测仪和红外测温仪； ⑸观测人员兼职救护队员。 ⑹兼职救护队员必须每周对上述地点的O2、CO、CH4和温度等参数进行人工检测，升井后及时将数据上报矿通风科，由通风科技术人员对兼职救护队员检测的数据进行整理、分析并存档。经过技术人员分析，若井下某区域可能已经出现氧化自燃，应及时将这方面信息上报矿调度室及矿领导，由矿领导分析制定防灭火措施或应急预案。 5、 安全监控系统 本矿选用KJ160N安全监控系统 1 由监测监控负责在80103运输顺槽皮带头10-15处安设一氧化碳传感器，报警浓度≥24ppm；用以监测80103运输顺槽皮带头CO变化情况。 2 由监测监控负责在80103回风顺槽距回风绕道10-15米处安设一氧化碳传感器，报警浓度≥24ppm；在回风顺槽距回风绕道10-15米位置安设温度传感器报警值≥30℃；用以监测回风巷CO和温度变化情况。 3 必须每天对“监测监控系统装置”及传输、信号电缆进行一次检查，确保其符合标准要求并达到完好。 4 每15天必须对传感器进行校对，出现误差较大时及时进行更换处理。 5 监控员必须24小时在岗，“监测监控系统装置”发生故障时，应及时处理。故障处理期间，严禁甩掉装置不用，如确需暂时停止“监测监控系统装置”运行时，必须经矿总工程师同意，并制定出可靠的安全措施并实施后方可进行。 2、 预防自燃发火的措施 1、生产方面的措施 1合理的采煤方法。回采工作面采用综采长壁后退式采煤，巷道布置形式简单，由于采煤工艺简单，工人操作熟练，工作面推进速度快，工作面的回收率高，煤壁的暴露时间短，面积小，对于防治自燃发火十分有利。 （2）控制矿山压力，减少煤体破碎。在采掘过程中尽量减少裸露巷道的时间，在部分顶底板来压较大的地方加强支护，减少顶、底板来压对煤体的破碎，减少煤体与空气接触面。 （3）坚持正常的回采顺序，工作面推进采用后退式，回采顺序合理，减少了采空区漏风，有利于防止煤层自燃发火。 480103运输（回风）顺槽在距回风绕道口以里30处，分别设防火门墙，储备足够数量的封闭防火门材料，以防火灾扩大。 （5）在生产中，加快回采工作面的推进速度，提高回采率，工作面回采结束后立即砌筑密闭防火墙，封闭采空区，回采工作面顺槽间不得随意留设煤柱。 针对80103工作面在正常生产时、工作面推进速度减慢时和工作面停采前、回撤设备期间及封闭后的具体防火措施分别叙述如下 1 正常生产时工作面的防火 1 对工作面采空区喷洒注阻化剂； 2 加快工作面推进速度。 2 工作面推进速度减慢时的防火 在工作面下隅角挂设风帘，减少采空区漏风； ②在下隅角堆设土袋或砂袋，建立防火隔离墙。 3 工作面停采前、回撤设备期间及封闭后的防火 工作面离设计停采线一段距离可取50-60m时，在工作面喷洒阻化剂； ②工作面停采期间，适当降低工作面风量； ③停采后45天内工作面设备要全部撤完，并完成封闭； ④在回撤设备过程中，加强回风流气体、温度监测和自燃危险性预测。 2、 通风方面的措施 本矿井通风方式为中央分列式，主、副斜井进风，回风立井回风，通风方法为机械抽出式，矿井通风容易时期和困难时期通风阻力相对较小，有利于自燃发火的管理。 1 回采工作面为后退式回采，采用“U”型通风布置，一进一回，新鲜风流与乏风均不通过采空区，漏风量少，降低自燃发火机率。 2 通风科根据煤矿安全规程规定对80103综采工作面定期和不定期进行测风，将每次测风结果记录填写在测风地点的记录牌上，并根据测风结果结合实际情况合理调节风量；80103工作面风量必须符合煤矿安全规程规定要求，保证工作面风量满足生产需要。 3 同时采取措施降低采区进、回风巷之间，以及区段进、回风巷两端的负压差，以减少漏风。 4 随时检查进、回风两顺槽及采空区，煤柱和裂隙漏风，防止向这些地方供氧，促使煤的氧化自燃,使之有良好的通风系统控制自燃倾向性火灾的发生。 5 在合适的地点设双向风门，使矿井既可实现全区反风，也可实现局部反风，以防止火灾事故扩大。 6 主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40％。 7 同时，要加强矿井日常通风管理，对通风机定期进行性能测定，掌握其特性，并随着季节变化及时调整主通风机工况，控制内部漏风，降低通风阻力等综合措施，确保用风地点供风稳定、合理。 3、 密闭管理 （1）停采后45天内工作面设备要全部撤完，并完成封闭； （2）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，每周进行监测一次。 （3）密闭墙要求 防火密闭采用双墙充填式结构，墙厚2.5m。 防火密闭墙之间填充物土湿度不宜过大，且应随砌随填，层层用木锤捣实。 用砖砌墙时，竖缝要错开，横缝要平整，排列整齐，砖块之间要用沙浆抹匀，灰缝要均匀一致。 墙体平整1m内凹凸不大于10mm；无裂缝雷管脚线不能插入、重缝和空缝。 墙体必须用砖、沙灰不燃性材料砌筑。 防火密闭墙体与巷道周边接触紧密，不得漏风，帮槽深度为见实煤后0.5米，顶槽深度为见实煤后0.3米，底槽深度为见实煤后0.2米，掏槽宽度大于墙厚0.3米，墙面覆面盖层厚度应大于20mm，四周应抹裙边，宽度应大于200mm。 三、防灭火方法 一黄泥灌浆 1、灌浆材料选择土源采用附近地表黄土，经铲车取土至注浆站堆土场，过筛后由铲车运至注浆站；水源采用抽至地面经澄清处理后的矿井排水。 2、灌浆系统 在风井场地设KDZS-1型多功能煤矿防灭火灌浆系统一套，为全矿灌浆服务，灌浆方法采用采后灌浆，即等回采结束后，将整个采空区封闭起来后进行灌浆。在正常生产条件下不注浆，但预埋管随着工作面的推进用回柱绞车逐渐牵引往外移，工作面有出现灾变异常现象，采用多轮适量，间隔进行灌浆；工作面已出现自燃实行连续足量，充分灌注；工作面回采密闭后进行闭墙插管灌浆充填。 3、灌浆方法 采用采后闭墙插管灌浆，在工作面两端的密闭墙上分别预设1～2个φ100mm的注浆孔，实行“连续足量，充分灌注”，大量向闭墙内灌注浆液，可以起堵漏风作用，同时防止发生自燃火灾。 4、 灌浆时机的确定 当出现自燃发火征兆时，开始灌浆，煤层自燃发火一般有以下征兆 由于煤炭自燃出现火灾烟雾、煤焦油味等现象； 由于煤炭自燃使环境空气、煤炭、围岩及其它介质温度升高，并超过81℃； 巷道中出现雾气或巷壁“挂汗”； 由于煤炭自燃在采空区或风流中出现一氧化碳，其浓度超过矿井实际统计的自燃发火临界指标，并有上升趋势。 5、工作制度 采后灌浆采用两班灌浆，一次灌浆时间为6～8h（暂按8小时考虑），若矿井自燃发火严重，一次灌浆时间可延长为10h。回采期间一旦出现发火征照，采用随采随灌方式灌浆。 灌浆材料需求量计算 1、灌浆量计算公式为 式中Q回采工作面灌浆量，m3/h； G工作面日产量，504t； W工作面灌浆宽度，本矿取100m； h灌浆材料覆盖厚度，本次设计取0.05m； δ水土比倒数，本次设计取5； M泥浆制成率，应取0.9； ρc煤的密度，8号煤为1.4t/m3； H工作面回采高度，8号煤为4m； L工作面长度，8号煤为150m； N灌浆添加剂防灭火效率因子，本次设计取1； t灌浆时间，按8h/d计算。 经计算Q 2.025 m3/h 2、灌浆量计算公式为Q班 Q* t Q班2.025*816.2 m3 t每班灌浆时间，按8h/班计算。 6、灌浆措施 1 灌浆防灭火效果考察 灌浆区温度检测。派专人定期检测灌浆灭火区、灌浆防火工作面及其采空区内的气温、煤温和出水温度。 灌浆区气体检测。利用火灾束管监测系统和地面气体分析实验室定期对灌浆防火区域进行气体成分的监测。 2 灌浆后防止溃浆、透水事故的措施 严格控制灌浆比例和灌浆量。灌浆材料应满足相关规定的要求，严格控制浆液泥水比，并控制灌浆量不能过大。 ②加强水情观测，对采空区的灌浆量与排水量进行观测记录。若排水量过少，灌浆区内可能有泥浆水积存，应停止灌浆，采取放水措施；排水中含泥量增大，说明采空区中可能形成了泥浆通道，使泥浆不能均匀充填空隙，而直接流到采空区下部被排出，处理方法有 a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。 ③灌浆区下部采掘前探放水。在灌浆区下部进行采掘前，必须对灌浆区进行探放水，一旦发现有积水，必须打钻放水后，才能进行采掘工作。 7、建立健全灌浆记录台帐 各项记录台帐是灌浆管理工作中关键的原始资料，是分析灌浆工作的基础，主要包括灌浆区位置、灌浆量等记录。 2 喷洒阻化剂 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； 阻化率高，阻化寿命长对人、设备及正常生产无影响； 具有较好的渗透性和附着性；目前，我国常使用的阻化剂有水玻璃Na2OnSiO2、氢氧化钙CaOH2、工业CaCl2及卤块工业MgCl2等。其中水玻璃模数n严格要求在1－2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、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、阻化剂防灭火系统选择 80103回采工作面设计选用移动式喷洒压注系统。 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。 5、 阻化剂防火装备 序号 设备名称 型 号 单 位 数 量 1 喷洒泵 BH-40/2.5 台 2 2 钢管 38.1mm m 150 3 压力胶管 中低压 m 300 4 闸阀 2寸 个 8 5 喷枪 QWF3 个 2 6 压力表 5MPa 个 2 7 流量计 2m3/h 个 2 液压泵是阻化剂防火技术中的关键设备，BH-40/2.5型煤矿用液压泵。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阻化剂。 6、阻化剂防火工艺 在工作面回风顺槽适当位置尽量靠近工作面安设2个阻化剂配置箱，按需浓度20将工业CaCl2倒入阻化剂配置箱内，用临时供水管路（通过三通、闸阀接通工作面顺槽内消防洒水管路）按比例加足清水，配成溶液搅拌均匀后，用BH-40/2.5型煤矿用液压泵将阻化液沿顺槽和切眼电缆槽下方铺设每20m安一三通接一截止阀的φ10mm高压胶管压至工作面，与φ10mm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。正常回采期间每周喷洒一次，安排在检修班进行，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。 7、阻化剂喷洒量计算 V＝QyηρcLHS 式中V喷洒量（m3/d） Qy吨煤用液量，一般取0.04m3～0.06m3，取0.04m3； η工作面丢煤率，8号煤取5； ρc阻化剂密度，1.05t/m3； L工作面长度，150m； H工作面高度，80103工作面平均高度为4m； S工作面日推进度，0.6m；（早班检修、夜班取消生产，故工作面日推进度，取0.6m） 将以上参数代入公式可得 V9、10＝QyηρcLHS＝0.040.051.0515040.6＝0.756m3 矿井每日喷洒阻化剂量为0.7561.05＝0.7938t＝793.8kg,矿井每日所需阻化剂为793.820＝158.76kg。 8、防止阻化剂腐蚀机械设备、支架等金属构件的措施在喷洒过程中，可用不燃性材料对机械设备及支架金属构件进行遮挡，或利用工作面防尘洒水中管路的水进行清洗，但要严格掌握好放水量勿过多，以防影响工作面运煤和支护工程质量。如清洗不掉可人工重点擦洗。对阻化剂溶液的浓度、数量在使用时要严格控制。喷阻化剂的管路及设备投入使用前做密封性试验，防止阻化剂发生漏失。 9、安全技术措施 配备阻化剂溶液时，应精心操作，集中精力，杜绝出现药剂溅到眼睛里或皮肤上，万一溅到皮肤上或眼睛里，应立即用清水冲洗，严重的情况下及时送医务所救治。 回采工作面，喷洒阻化剂作业前，应用布料覆盖住机电设备设施，杜绝出现阻化剂药物损坏机电设施。 喷洒阻化剂前，必须清理工作面人员，不得有其他人在工作面进行其他作业。 喷洒阻化剂要两人相互配合，一人在后拖装有阻化剂溶液水流的高压胶管，另一人控制喷枪，对工作面浮煤进行喷洒。 工作面进行阻化剂喷洒作业时，要全面有效覆盖工作面浮煤，确保煤体能充分吸收阻化剂。 喷洒阻化剂作业人员要集中精力，看清地面，不得出现绊倒、跌伤或碰头等事故。 在逆风流中作业人员，要戴好防护眼罩和雨衣，防止工作面风流将阻化剂溶液吹到作业人员身上或皮肤上。 喷洒阻化剂作业结束后，应用清水冲洗水箱，并保持高压胶管中清水流动不少于10分钟，以便清洗水管和喷枪。 喷洒作业完毕后，将喷枪和高压胶管放置在指定位置，液压开关必须闭锁，严防其他人员误操作，开关应挂牌管理。并清理现场，工作面和巷道不得出现积水和淤泥。 每班喷洒阻化剂工作结束后，当班班长组织人员对喷洒质量进行验收。 10、其它安全技术问题 ①在施工过程中应制订各工序操作规程和安全技术措施。 ②预防水、电、机械等人身伤害事故。 ③对操作人员进行培训教育，确保工程质量。 ④材料要防雨、防风；包装袋要收集，以免造成环境污染。 ⑤灌浆站及材料库要建立在洪水水位线以上。 ⑥各工程在施工过程中按各自行业规范操作。 ⑦施工期间要严格监控地面灌浆浆液是否流入井下工作面和巷道，并加固所有与采空区联通的密闭。 四、外因火灾预防 1、加强电气设备管理，严防电气火灾发生。 2、工作面严禁使用电、氧气焊。 3、加强采煤机、转载机、刮板机、皮带机等设备所使用的齿轮油等油类管理，工作面范围内不得存放1桶以上油类。 4、各设备点应配备两台以上干粉灭火器，皮带机头、泵站等设备集中点应配备沙箱等灭火器材。 5、电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。 6、工作面所有电气设备及接线都不得出现失爆。 7、严禁工作面由于任何形式出现电火花。 8、采煤机内外喷雾齐全，割煤时喷雾必须正常开启，防止割煤时截齿撞击岩石产生火花。 9、严禁用铁锤敲击设备。 10、工作面前后刮板机及转载机必须运转良好，不得摩擦产生火花。 21