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1、灵石天聚鑫辉源煤业防灭火工艺及参数二一三年度防灭火方法如前所述，该矿各煤层均属易自燃煤层。因此，在开采时应增设防灭火设备，编制综合放灭火措施。目前国内主要的井下防灭火方法有：预防性灌浆、注氮法、喷射阻化剂、凝胶防灭火及均压通风法等。预防性灌浆是防止煤炭自燃的使用最广泛，效果最好的一种技术。结合该矿地处郊外农村，周围山沟荒地较多，采用黄泥灌浆成本较低（也可以用粉煤灰、页岩或其它浆料） 。因此设计对该矿各煤层采用以预防性灌浆为主，喷射阻化剂、JSG-8 型矿井火灾束管监测系统为辅的综合防灭火措施。一、灌浆防灭火1、灌浆系统本次设计在地面工业场地设集中灌浆站，为全矿灌浆服务，灌浆站由制浆车间和储土棚
2、两部分组成。灌浆方法采用随采随灌，即随采煤工作面推进的同时向采空区灌注泥浆。在灌浆工作中，灌浆与回采保持有适当距离，以免灌浆影响回采工作。灌浆站做法：在场地建2 个灌浆池，池深1.8m，直径 2m，一侧设 500mm 500mm 1800mm 下液泵坑，池四周采用MU100 机砖M75砂浆砌筑，墙体厚度 370mm， 池内壁采用 3mm的钢板制作 75 75角钢护角。人工或机械取土（也可用粉煤灰、页岩或其它浆料），在泥浆搅拌池集中制备泥浆，经输浆干管（直径102mm 或 127mm的无缝钢管） 、支管（直径 102mm 或 76mm 的无缝钢管），从主井大巷工作面回风顺槽采空区，把泥浆送到灌浆
3、点。为井下灌浆服务，2、灌浆方法采用采中灌浆，即根据灌浆制度，随采煤工作面推进向采空区灌浆。灌浆制度应根据煤层开采的特点及自燃危险区域，并根据采空区气体监测数据及周期来压情况设计和制定。一般在两线(开采线和停采线 )两道进风巷道（顺槽）和回风巷道（顺槽）之间，利用回采工作面非正常停采(如预处理顶板事故等情况)的时间段进行灌浆。具体采用埋管灌浆法：灌浆前，沿回风巷在采空区预先铺好灌浆管(一般预埋 58m 钢管)，预埋管一端通采空区，一端接胶管，胶管长一般为2030m，灌浆随工作面的推进，用回柱绞车逐渐牵引灌浆管，牵引到预定灌浆位置灌一次浆。要求工作面采空区灌浆空间能灌到足够的泥浆。3、灌浆参数和
4、灌浆设备（1）灌浆泥水比的确定灌浆泥水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，根据经验， 一般情况下为 1：4，冬季时为 l：5。（2）对灌浆材料的要求颗粒要小于2mm，而且细小颗粒（粘土：0.005mm者应占6070）要占大部分。主要物理性能指标比重为： 2.42.8t/m3塑性指数为 911(亚粘土) 胶体混合物（按 MgO 含量计）为 2530：含砂量为 2530， （颗粒为 0.50.25mm以下）容易脱水和具有一定的稳定性。不含有可燃物（3）制浆的主要设备见表6-2-1 表 6-2-1 灌浆设备一览表 序号设备名称设备型号单位数量1 水枪开滦 7
5、55 台1 2 水泵ZBA-6B 台2 3 泥浆搅拌机自制台2 4 管路（无缝钢管）10 2 6 米1600 5 污 水 泵PN 台6 供水管（软管）30米200 4）注浆量矿井注浆量按下式计算：30.032727130.9(1)13.541.45 15W ckGMQmr t式中： QW矿井注浆量， m3h；k灌浆系数，取 3%；G矿井日产煤量， 2727t； 土水比的倒数，取3；M浆液制成率，取 0.9；rc煤的密度， 1.45tm3；t矿井日注浆时间， 15h。4、采用灌浆防灭火时，应遵守下列规定：1）采区设计必须明确规定巷道布置方式、隔离煤柱尺寸、灌浆系统、疏水系统、预筑防火墙的位置以及
6、采掘顺序。2）安排生产计划时，必须同时安排防火灌浆计划，落实灌浆地点、时间、进度、灌浆浓度和灌浆量。3）对采区开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区，应加强防火灌浆。4）应有灌浆前疏水和灌浆后防止溃浆、透水的措施。主要是经常观测水情，对采空区灌水量和排出水量均要做详细记录；设置滤浆密闭。在灌浆区下部，构筑滤浆密闭墙，以便将泥沙阻流在采空区内而使水排出。5）灌浆前后，应冲洗灌浆管路， 保证管路畅通， 阀门正常使用。6）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。二、其它综合防灭火措施1、阻化剂防灭火(1)阻化剂
7、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；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(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
8、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。不同品种煤最适宜的阻化剂及适当的浓度详见表6-2-2。表 6-2-2 不同品种煤最适宜的阻化剂及适当的浓度褐煤长烟煤气煤高硫烟煤 最适阻化 剂浓度 （%）阻化率 （%）浓度 （%）阻化率 （%）浓度 （%）阻化率 （%）浓度 （%）阻化率 （%） 工业氮化 钙10 20 7080 7590 10 20 4050 4560 10 20 7080 7590 10
9、 20 80 90 卤块、片、 粒10 20 7080 7590 10 20 4050 4560 10 20 7080 7590 10 20 80 (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
10、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；半永久式：在采区上下山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
11、自燃。(5)阻化剂防火装备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阻化剂。其主要技术规格如下：型式：煤矿井下轻便型担架式；外形尺寸： (长宽高 )1500360450mm；转速： 700800r/min；额定流量： 40L/min；工作压力： 12.5MPa；电压： 380/660V；功率： 2.2kW (6)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
12、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BH-40/2.5 型煤矿用液压泵 (置于平板车上 )将阻化液沿顺槽和大溜电缆槽下方铺设 (每 20m 安一三通接一截止阀 )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，必须对采空区加大喷洒频率。喷洒系统工艺图如下图所示。图 6
13、-2-1 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-阻化多用泵； 6-高压胶管； 7-阀门； 8-三通； 9-喷枪(7)阻化剂喷洒量计算工作面一次喷洒药液量的计算：/21L S H AKKV式中: V采煤工作面一次喷洒阻化剂的药液量，m3；K1易自燃部位药液喷洒加量系数，一般取1.2；K2采空区遗煤容重 (按采区遗煤煤样实测 )，t/m3；L工作面长度， m；S一次喷洒宽带， m；H遗煤厚度， m；A遗煤吸药量， (在采空区采取煤样，由试验确定)，8 6 5 4 3 2 2 采空工作面1 7 9 t/t；阻化液容重， t/m3。（8）阻化剂防灭火的方法压
14、注阻化剂防火对于巷道帮壁出线的高温处、采煤工作面开切眼外侧煤壁、停采线煤壁等易发生自燃的局部地点，可采用打钻孔注入阻化剂的方法灭火。将阻化剂与水配置成要求的浓度，用压力泵将阻化剂溶液经插管注入发热区。采煤工作面采空区喷洒采煤工作面放顶后，人工拉上洒浆管沿采空区浮煤上喷洒阻化剂。气雾阻化采空区填充不实，空隙大，漏风多的综采工作面，有护顶煤、顶板夹有不可采的薄层的工作面，可在采煤工作面进风侧隅角处设置雾化喷嘴，将阻化剂雾化后，借助漏向采空区的风流带入采空区内，在重力、静电力等力作用下，降落附着在浮煤上。这种方式在应用之前，应确定采空区的漏风量。雾化器的喷射量不得大于漏风量，否则将对采空区的空气动力
15、状态产生影响。（9）防止阻化剂腐蚀设备的措施喷洒阻化剂时尽量避免把阻化剂喷在设备上。在喷洒阻化剂前，在设备上罩上防护罩。若阻化剂不小心被喷洒在设备上，应立即清洗干净。（1) JSG-8型矿井火灾束管监测系统组成该系统既具有原束管系统的功能，又克服了原束管系统的一些不足。系统经济适用，维护方便，适用于中小型矿井自然发火的预测预报，也适用于大型矿井高产高效工作面的自然发火预测预报及火灾治理过程中火灾信息的连续检测。该系统由以下三部分组成：抽气束管；抽气泵；采样柜；气水分离器。详见图6-2-5、6-2-6。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. 水泵出气口
16、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 （2）JSG-8型矿井火灾束管监测系统技术参数供电电压： 660/380V 功率： 4kW；供水量： 1m3/h；抽气量： 1.35m3/min；负压： 0.087MPa；抽气距离： 5000m。（3）GC950 型煤矿专用色谱分析系统技术特点和参数主要特点该仪器采用日本岛津技术，具有性能稳定、功能齐全、自动化程度高等优点；可以测定 H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2共 9 种气体；选用氩气作载气，实现了测定氢气这一重要火灾气体，对于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 及镍转化炉，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
