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1、陈家山煤矿预防自燃发火措施及工作面防灭火设计批准：总工程师：审批：通风矿长：通风副总；安 质 科：通 防 科：编制单位：通防科编 制 人：杜营科2014年2月4日1陈家山煤矿预防自燃措施及工作面防灭火设计铜川矿业公司陈家山煤矿四采区开采的4-2#煤层，属易自然发火煤层，发火期为3-6个月，最短发火期为24天，为了有效地防止采区发生火灾，我矿采用对采区进行黄泥灌浆、采空区注氮、气雾阻化、三项泡沫和观测预报等相结合的综合防灭火措施，为确保矿井安全生产，特编制陈家山煤矿采区防治自然发火防灭火设计及防治采区自然发火措施。2013年矿井四采区回采工作面为423综采放顶煤工作面。A、423工作面防治煤炭自
2、燃发火设计结合我矿现有防灭火手段，423综放工作面采用以黄泥灌浆为主，采空区注氮、汽雾阻化、注三项泡沫、落山堵漏、观测预报等综合防灭火措施，确保工作面安全生产。 一、黄泥灌浆系统设计：1、灌浆系统：安子沟地面灌浆站安子沟1#风井东翼总回 东翼回风大巷423回顺外段423回顺通423卸压抽采巷1#横川423卸压抽采巷灌浆孔采空区。2、灌浆方法：采用随采随灌和采后灌浆法。采用随采随灌的方法，即随着采煤工作面推进，滞后工作面3040m从423卸压抽采巷灌浆孔向采空区灌浆，钻孔间距15m。3、灌浆量的确定：（1）、钻孔灌浆量QK = K L/ H M C = 0.06157.271650.756 =8
3、16.2m3式中： QK钻孔灌浆量 ，m3 L/钻孔间距，15m H采高 ，7.27m M工作面斜长，165m C回采率 ，0.756 K灌浆系数， 0.06（2）、工作面灌浆量 Q = QK L/L/ = 816.21880/15= 102297m3 式中： QK钻孔灌浆量 ，816.2m3L工作面走向长，1880m L/钻孔间距 ，15m M工作面斜长，165m Q工作面灌浆量 （3）、脱水系统：在423 运回顺排水点安设污水泵，将污水排至区段水仓。二、注氮防灭火：1、 注氮系统：（1）安子沟制氮站，一套KGZD97-1000和KGZD-1000制氮设备，其制氮量为均1000m3/h,（2
4、）注氮系统（管路150 mm钢管），安子沟制氮站安子沟2#风井东翼总回东翼回风大巷423反风道423运顺采空区。2、注氮工艺：回采工作面采空区采用埋管注氮，即：工作面运顺铺设一趟150注氮管路，当管路埋入采空区10 m时开始注氮，当管路埋入40 m时，开始埋设第二趟管路，当第二趟管路埋入10 m时向采空区注氮，同时停止第一趟管路注氮，这样循环往复，直至工作面采完为止。3、注氮方式：回采工作面注氮采用连续性注氮。4、计算423工作面回采所需的注氮量： 按产量计算：QN = A/(24pth1 h2)(c1/c2 -1) =1500000/(241.43300.90.8)(0.2/0.07-1)=
5、348(m3/h)式中：QN 注氮流量，m3/h A 年产量 ，t; t年工作日，取330d p 煤的密度，t/m3; h1管路输氮效率，% h2 采空区注氮效率，% c1空气中氧含量，一般取20%； c2采空区防火惰化指标，取7%。 按吨煤 注氮量计算 QN 5Ak/33024 =515000000.756/33024 =715(m3/h)式中：Q N注氮流量， m3/h； A年产量，t； k工作面回采率，75.6%。现矿井制氮装备能力为1700m3/h， 注氮体积：V = LHMK1K2 =18801657.270.7560.8=1363917m3式中：V 423采空区注氮体积 m3 L
6、采空区注氮走向长度 1880m H 采空区注氮倾斜长度 165m M 工作面采高 7.27m K1 工作面回采率 75.6% K2采空区空间率 80% 注氮量 Q V（C1 - C2）/ C21363917（0.08-0.03 ）/0.03 2273195m3式中：Q注氮量 m3 C1注氮前采空区氧气平均浓度 8 % C2注氮后火区熄灭氧气浓度指标 3 %5、注氮监测：（1）每日三班派人在回风巷进行检查，发现O219%时，立即撤出人员，减小注氮量（或者停止注氮），待风量中O219%时方可恢复工作。（2）每天三班检查工作面、上隅角及回风流中的瓦斯情况，发现采空区内大量涌出瓦斯时，风流瓦斯超限，立
7、即撤出人员、减小注氮量（或者停止注氮），待瓦斯降到1%以下时方可恢复工作。三、汽雾阻化防灭火：1、汽雾阻化系统：在423工作面运顺安设汽雾阻化泵一台，2 m3储液搅拌箱一个，沿运顺铺设汽雾管路至工作面喷雾点，在喷雾点安设汽雾发生器进行喷雾。2、汽雾发生器安装数量及位置：根据我矿实际，结合工作面漏风情况，在工作面前、后落山、20#、40#、60#架处各安装一个汽雾发生器，通过漏风将雾化液带到采空区，起到防灭火作用 3、汽雾阻化工艺过程：将氯化镁按20%比例加入储液搅拌箱中溶解后，经过滤进入喷雾泵，加压后进入各喷雾点，经汽雾发生器将药液转化为汽雾，随漏风带入采空区。 4、每班喷药量计算（423工作
8、面）根据工作面煤的厚度、采煤高度，采空区遗煤量计算喷药量，每吨煤喷雾化液5-10kg，计按6kg，则每刀喷阻化液量为：V MHBPCK/ RD 1657.270.61.40.256/0.810501.8m3 式中: V 每刀割煤喷阻化液量； M 工作面倾斜长度( 165m)； H 工作面平均煤厚 (7.27m)； B 每刀割煤宽度 ( 0.6m)； P 煤的容量 (1.4T/m3)；C 煤损失率（25%）； R 雾化率 （80%）； K 吨煤吸药量（6kg/T）； D 阻化液比重（1050kg/m3）；每班喷阻化剂量G=vDFL=1.8105020%2=756（公斤）式中: V: 每刀割煤喷阻
9、化液量；D - 阻化液比重 （1050kg/m3）；F-阻化液浓度 （20%）L每班平均割煤刀数（2）每刀割喷阻化剂时间： T V/（mQ） 1.8/（50.25）1.44（小时） 式中: T - 每刀喷阻化剂时间 （小时）； m - 汽雾发生器的个数 （ 5个）； Q - 汽雾发生器的流量 （0.25 m3/h）；V - 每刀割煤喷阻化液量 （1.8 m3）；四、观测预报：1、423采面观测预报：根据我矿现有装备和技术，在423工作面回采过程中火区观察员对423采面落山、回风及高位抽采巷口闭、卸压抽采巷正头闭的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气等气体和温度进行观测预报，做到早发现、早预防、早处理
10、，防患于未然。每天四点班由救护队观察预报点进行采样。采集的样本监测组必须及时进行分析，并将分析结果报矿长、总工及通防科。采样观察预报点为：采面上隅角、高抽巷闭里、卸压抽采巷卸压抽采孔、卸压抽采巷闭墙、采空区闭墙等地点。 2、监测监控（1）束管监测分析矿井安装KSS200束管监测系统一套，束管监测系统中心机房设在平硐井口广场，该系统辅设12芯束管9270m至423回顺外段，3芯束管敷设2300m至423后落山，在后落山埋设1个采样头，后落山沿切眼方向50米埋设1个采样头，在距落山50米的回顺安设1个采样头，并随着工作面的推采而移动；随着工作面的推采，每50米埋设1个。通过采样头抽取气样，对采空区
11、、落山及回顺的气体进行分析。（2）传感器监测监控在423工作面后落山，423回顺各安设CO传感器1个，对工作面及回顺风流CO进行连续监测监控；423工作面回顺回风以里1015m处，安设温度传感器1个，对工作面回顺风流温度进行连续监测监控；风速传感器1个，对工作面回顺风流风速进行连续监测。五、构筑防火门墙：在423回顺、运顺、排水巷、卸压抽采巷口以里60m和1100m处各做防火门一道，用砖做防火门墙，墙厚不小于750mm，运顺防火门墙中间留2.72m（宽高）的通道，回顺防火门墙中间留22.2m（宽高）的通道，卸压抽采巷、排水巷防火门墙中间留22.2m（宽高）的通道。墙5米范围内要备够的防火板及封
12、口的材料，并码放整齐。六、423采空区注三相泡沫防灭火由423卸压抽采巷向采空区施工注三相泡沫钻孔，每间隔30米施工1个，向采空区30范围内注三相泡沫，。终孔位置在回顺顶板3米利用灌浆注氮系统向采空区内注三相泡沫进行防灭火。1)、每孔注三相泡沫量：V=LHL1C=1657.27300.750.3=8096.9 m3式中：V钻孔注三项泡沫量；L工作面倾斜长度：165m；L1钻孔间距30m；H采煤高度：7.27m；C回收率：75%； K孔隙率：30%。2）、每孔注三相泡沫时间：发泡系数为1500 m3/h计算（注氮管路流量300-1200 m3/h，压力0.2-0.7MPa,灌浆浓度3:1-6:1
13、，流量10-30m3/h）我矿参数为：注氮管路流量1000 m3/h，压力0.9MPa,灌浆浓度4:1，流量60m3/h、满足要求T=V/=8096.9/1500=5.4(h)式中：T 每孔注三相泡沫时间，单位h；V每孔注三相泡沫体积：单位m3；发泡系数：单位m3/h；3）、每孔注发泡剂量：d=hq=5.4100=540Kgh每孔注三相泡沫时间，单位h；q每小时注三相泡沫剂量，取100Kg；、矿井防灭火措施（一）、采区防灭火措施1、采空区、上、下顺槽冒落空间、停采线等处必须有防止遗煤自燃的预防措施。2、开采煤层的上方及邻近采空区和其它漏风源必须有处理措施。3、防火队火区观察员每天必须对矿井所有闭墙进行一次全面检查，发现问题及时处理。通防科每旬组织通维区、防火队、救护队对井下所有闭墙进行一次全面检查。4、综放工作面尽可能地提高顶煤回收率，采面煤层回收率应大于80%，工作面上、下顺槽、开采线和停采线的浮煤必须清净。5、回采工作面投产前必须有煤层注水设计，并严格执行，设计有完整的注氮、黄泥灌浆、注三相泡沫、注凝胶和疏水系统
