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1、矿井自燃煤层的防灭火措施方法煤矿安全规程第 228 条，开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须采取综 合预防煤层自然发火的措施。15 号煤层有爆炸性，15 号煤层自燃倾向性等级按就高不就低的原则确定为II级，属自燃煤层。煤层裂隙发育，孔隙较大，煤层容易自燃，故矿方不可对此 掉以轻心，应加强检查检测工作，发现情况及时上报主管部门。为确保矿井安全 生产，制定以下防治措施：（一）开拓开采方面的措施1、胶带巷、辅运巷、回风巷沿煤层布臵，胶带巷、辅运巷、回风巷均采用锚喷支护，封闭煤层，15号煤层巷道煤柱为35m，防止煤层自燃发火。2、设计 15 号煤层为采煤方法为综采一次采全高采煤法，机械化程度高，工 作面
2、推进度相对较快，可以降低采空区的遗煤自燃。开采时，应尽量减少采空区 残煤，尽量少留煤柱或不留煤柱，提高资源回采率，以利于预防采空区煤层自燃。 及时密闭采空区和受采动影响的不可采煤层。合理进行顶板管理，使采空区尽快 压实。生产中，采掘工作面应编制专项防火设计和开采作业规程，并遵守有关规 范或规定。3、井下硐室采用混凝土砌碹支护。4、回采方式为采区内采用前进式开采，工作面采用后退式开采，同一翼相 邻工作面间采用顺序开采。（二）通风方面的措施 在既定的生产条件下，矿井通风系统中漏风的数量与方向往往是煤炭自燃发展过程转化的决定性因素，防火对于通风的要求是：风流稳定，漏风量小和通风 网络中的有关区段易于
3、隔绝。采空区面积大，漏风量相当可观，但风速有限，散 热作用低，在工作面的两巷（回采工作面的运输巷和回风巷）一线（停采线）过 断层地带，煤层变薄跳面的地方有大量的浮煤堆积，最易发生自燃。所以每一煤 层回采完毕即进行封闭，以减少浮煤堆积地点的漏风量，防止自燃。设计要求加 强管理，控制内部漏风，降低通风阻力等综合措施详见（第四章）。1、 工作面采用后退式回采，15号煤层采用 “U”型通风方式，一进一回。 新风与污风均不通过采空区，漏风小。2、每个采掘工作面均有独立回风系统，它的优点是降低矿井总风阻，增大 矿井通风能力，减少漏风，易于调节风量，在火灾时期便于控制风流，隔绝火区。3、在合适地点设立双向风
4、门或预设反风风门，既可全区实现反风，也可局 部实现反风，以防火灾事故扩大。4、井下风门均安装闭锁装臵，使一组风门不能同时敞开，确保风流稳定。 井下各风门、风量调节设施等位臵进行了合理设臵，以尽量降低负压，控制漏风。（三）火灾、瓦斯爆炸与抑制措施1、合理选择封闭顺序。在有瓦斯爆炸危险时一般应采用进、回风侧同时封 闭法，在统一指挥下同时封闭进、回风防火墙上的通风口。2、合理选择封闭位臵。尽可能靠近火源进行封闭，封闭区不得存在漏风口3、加强火区气体成分的探测，正确判断瓦斯爆炸的危险程度。第二节 防灭火方法该矿 15 号煤层属于自燃煤层，根据地方煤矿特点及防灭火经验，矿井具有 完善的自燃火灾防治系统及
5、措施：主要配臵 KYSC-1 型矿井移动式束管采样系统、 GC950N 型火灾气体色谱分析系统对煤层自然发火进行采样监测；建立阻化剂防 灭火、采空区灌浆防灭火系统。一、煤层自燃监测方面的措施煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井火灾预防与处理的基础，是矿井防灭火 的关键。只要能够准确、及时地对煤层自燃火灾进行早期预报，就能有的放矢地 采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免自燃事故的发生。对于煤层火灾的预测 预报而言，采样监测技术是至关重要的。目前，煤层火灾的监测主要有矿井火灾 束管采样监测系统、煤矿安全监控系统和人工检测三种手段。地面固定式矿井火灾束管监测系统是借助束管将矿井井下各测点的气体经 抽气泵
6、负压抽取、汇总到指定地点，在借助气相色谱检测装臵对束管采集的井下 气样进行分析，实现对CO、CO、CH、C H、C H、C H、0、N等气体含量的在线 2 4 2 2 2 4 2 6 2 2 监测，其监测结果在以实时监测报告、分析日报等方式提供数据的同时，亦可自 动存入数据库中，以便今后对某种气体含量的变化趋势分析，从而实现对矿井自 燃火灾的早期预报。安全监控系统可以连续监测 CO、 CO 、 O 等环境参数，根据这些环境参数的 22变化进行煤层火灾的预报。1、KYSC-1 型束管采样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
7、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。2)KYSC-1 型束管采样系统技术参数供电电压：660V/ 380V;功率： 4kW；供水量： 1m3/h;抽气量： 1.35m3/min;负压：-0.087MPa;抽气距离： 5000m。2、GC950N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 H 、 O 、 N 、 CO、 CO 、 CH 、 C H 、 C H 、 C H 共 9 种气体;2 2 2 2 4 2 4 2 6 2 2 选用氩气作载气
8、，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、CO及烃类测定采用分时进样，双柱并联共用FID的流程，从而避免2了分流进样造成最低检测浓度达不到煤矿安全要求的不足，同时通过进样时间的 控制，可以缩短总的分析时间，减轻分析人员的工作量； 内置不锈钢丝网过滤膜，从而避免了煤矿气体粉尘较多容易堵塞管路的问 题； 检测器均采用单元化设计，先进制造工艺，具有灵敏度高、噪声低、线性 范围宽等特点； 工作站功能强大、性能稳定，直观、简单、易学。设有六种
9、定量方法（归 一法，内标，外标，修正归一法，带比例的修正归一法，指数法），可实现任意 多点标样校准，任意多点校准平均，直观显示校准曲线；灵活的峰识别和处理能 力，适应各类色谱分析应用。技术参数 最小检测浓度：H 5ppm; CO、CO 2ppm;烃类 0.1ppm22 尺寸：宽606mm x高450mm x深450mm 重量： 42 Kg 电源： 200V、 50HZ、 2100W 热导检测器（TCD）结构：半扩散式、四臂铼钨丝；电源：恒流控制方式；灵敏度：1500mV - ml/mg（正十六烷）；噪声： 0.03mV;飘移： 0.1mV/30min 火焰离子化检测器（FID）结构：圆筒形收集
10、极、石英喷口；检测限：lxl0-ng/s（正十六烷）；噪声： 5 x 10-13A;飘移： 5 x 10-i2A/30min 柱箱温度范围：10399C（增量为1C）;控温精度：0.1C ;可由键盘 设定过热保护值 检测器温度范围：10 399C （增量为1C）;控温精度：0.01C（TCD ）和0.1c（其它）；可由键盘设定过热保护值 工作站高精度：USB接口，24位的高精度A/D，分辨率luv输入通道电平范围：外置数据采集盒，输入通道2个。Tv至+lv（可扩展 2V）采样频率： 6、12、25、50 次/秒动态范围：106（1 yv为最小单位）积分灵敏度：1 y v sec（即面积的个位数
11、）。线性度： 0.1%重现性： 0.063、井下监测方案 测点布置方案 选定一工作面在进回风顺槽按一定间距布置束管采样器，测定采空区范围 大约距工作面150m左右，约50m设一个测点，保持采空区内部进、回风侧各三 个探头，上下顺槽同时观测，待距工作面最远测点进入采空区150m后，即可结 束观测。 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，测点布置如图 6-2-4 所示，对于与采空区相连（尤其是与火区相通） 的闭墙内也应设置测点进行监测。地面色谱分析井下通过束管采样仪采样并送至地面色谱分析，分析参数主要有O、N、CO、22CO 、 CH、 C H、 C H、 C
12、 H、 H 正常情况下，每天早班检测一次，工作面异常时，242 62 43 82每班检测二次。二、防灭火方法 设计建立阻化剂防灭火、采空区灌浆防灭火系统。1、对采空区进行预防性灌浆 煤矿安全规程规定，开采容易自燃和自燃的煤层时，必须对采空区、突 出和冒落空洞等孔隙采取预防性灌浆等防灭火措施。预防性灌浆就是将水、浆材按适当比例混合，配制成一定浓度的浆液，借助 输浆管路输送到可能发生自燃的区域，用以防止煤炭自燃，是使用最为广泛、效 果最好的一种技术。(1) 灌浆系统目前灌浆使用的浆液的制备主要有水力制备和机械制备两种方法。水力制备 是利用高压水枪冲刷松散的粘土层使水土混合形成泥浆，是一种操作较为简
13、单的 制浆方式，但浆液浓度难以保证，防火效果差；机械制浆是按照一定的比例将制 浆材料和水送入搅拌池，经搅拌机搅拌，输入注浆管路送至井下，但目前的灌浆 系统普遍存在易堵管、输浆力度小、浆材要求高、投资大等不足。 KDZS-1 型多 功能煤矿防灭火灌浆系统选用移动式轻型设备、多组浆池协同灌浆、经过滤后有 多个输浆出口，可用黄土、粉煤灰等多种灌浆材料，具有设备简单、投资少、建 设速度快、输浆力度大、防冻等优点。本次设计在风井场地设 KDZS-1 型多功能煤矿防灭火灌浆系统一套，为全矿 灌浆服务，灌浆方法采用随采随灌，即随采煤工作面推进的同时向采空区灌注浆 液。在灌浆工作中，灌浆与回采保持有适当距离，
14、以免灌浆影响回采工作。灌浆站建设：风井场地建2个搅拌池和1个注浆池(注浆池设在较低的水平)，池深和直径均为2m,池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接，其上固定搅拌器。 搅拌池底部留有出料口，在浆液流入注浆池前设双层过滤筛子 (孔径为 10mm)， 搅拌池及注浆池侧面设800mm x 800mm x 2000mm下液泵坑两个，各安设离心式液 下泥砂泵2 台。灌浆站布臵如图6-2-5所示。(2) 灌浆方法 预防性灌浆方法有多种，根据采煤与灌浆先后顺序关系可分为：采前预灌、 随采随灌和采后灌浆。采前预灌就是在煤未开采之前即对煤层进行灌浆，适用于老空区过多、自然 发火严重的矿井；随采随灌就是随着采煤工作面
15、推进的同时向采空区灌浆，主要 有钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆，能及时将顶板冒落后的采空区进行灌浆处理；采 后灌浆就等回采结束后，将整个采空区封闭起来后进行灌浆。为了保证及时、简 便处理处理自燃隐患，设计采用埋管灌浆法。采用埋管灌浆法，在放顶前沿回风巷在采空区预先铺好灌浆管 (一般预埋 1020m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，牵引一定距离灌一次浆，要求 工作面采空区能灌到足够的泥浆。(3) 灌浆参数的选择 浆液的水固比选择泥浆的水固比是反映泥浆浓度的指标，是指泥浆中水与固体浆材的体积之 比。水固比的大小影响着注浆的效果和泥浆的输送。泥浆的水固比越小，则泥浆 浓度越大，其粘度、稳定性和致密性也越大，包裹遗煤隔离氧气的效果也越好， 但同时流散范围也越小，输浆管路容易堵塞；水固比大，则输送相同体积的土所 用的水量大，包裹和隔绝效果不好，矿井涌水量增加，在工作面后方采空区灌浆 时容易流出而恶化工作面环境。浆液的水固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，一般情况下为4:1，冬季为5:1。 日灌浆所需浆材量QK mLHC土
