《煤矿井下火灾治理方案及其实施效果的评估和建议》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿井下火灾治理方案及其实施效果的评估和建议（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、煤矿井下火灾治理方案及其实施效果的评估和建议目录一、 矿井和综采面概况1二、 火灾发生经过及灾情分析3三、 应急救灾措施及火区封闭情况41、 井下撤人、停电应急救灾措施42、 火区封闭应急救灾措施5四、火灾治理方案及其实施效果的评估5（一）火灾治理方案要点51、 水淹灭火52、注氮惰化灭火83、 三相泡沫灭火和降温94、 注胶防复燃措施11（二）灭火方案实施效果的评估111、水淹灭火效果的评估112、内灾区灭火效果的评估123、外灾区灭火效果的评估12五、火区缩封和启封建议141、 火区缩封和启封救灾原则142、 外在区缩封和启封措施143、 水淹区缩封和启封措施16应#矿业集团有限公司和矿业
2、有限公司邀请，以为首的灭火专家组一行四人于日抵达煤矿，进行了井下火灾情况的实地考察。专家组认真听取了矿方所作的井下火情介绍和火灾治理及火区启封方 案，并就火区治理和安全启封方案与矿方广泛地交换了意见。 专家组认为，由 #矿业集团有限公司和 大学共同制定的 矿灾区缩封和火区治理及启封总体技术方案是可行的，方案中所提出的 “水淹灭火、注氮惰化、三相泡沫降温、注胶防复燃”等技术措施是合理 可靠的，所采用的矿山救护可视化装置是先进的，可以为火灾治理和 安全启封提供了技术保障。专家组对煤矿井下火灾治理方案及其实施效果作出如下评估和建 议，以供 矿业集团有限公司和煤矿领导在救灾决策工作中参考一、矿井和综采
3、面概况井田位于#矿区南部边界，地处 两县交界地带。该井田东西长约15Km,南北宽约5.8Km,面积约86.3Km2，可采储量765.68Mt,矿 井设计生产能力初期为3.0Mt/a，后期为8.0Mt/a，服务年限为92.5a。 矿井采用斜井立井混合式开拓方式。主斜井担负煤炭提升、人员下 井和进风任务，兼作安全出口；副斜井担负辅助提升和进风任务，兼 作另一安全出口；立井承担回风任务，井筒内设有梯子间，兼作又一安全出口。主、副斜井井底向南布置胶带输送机大巷一条、辅助运输巷一条及回风大巷两条，分别承担煤炭和材料的运输、行人及通风任 务。主采4#煤层属高瓦斯煤层，矿井绝对瓦斯涌出量155.49m3/m
4、in,其中风排瓦斯量占69.1m3/min,抽放瓦斯量占86.39m3/min； 4#煤层又属易自燃煤层，自然发火期短，仅为35个月；煤尘爆炸指数30.08%， 具有爆炸性。矿井通风系统为中央并列抽出式，主、副斜井为进风井，立井为回风 井，构成两进一回的通风系统（见图 1）。在立井附近的风机房内安装 GAF2511.81 型主通风机两台，一台工作，一台备用。矿井负压2130Pa，风量11517m3/min，有效风量10966m3/min，有效风量率 94.09。图1矿井通风系统示意图 目前，井下布置有40104综采工作面、40106备采面和三个综掘工作面。40104综采工作面是布置在401采区
5、的第一个综采面，开采4#煤层上 分层，其可采走向长1788m，工作面长260m，采高3.8m。该工作面 于2008年2月25日投产， 2009年2月安全推进至停采线，并拟转入 撤架工作，但由于发生火灾未能如期撤架。现埋在火区内的综采设备 有MG650/1660型采煤机一部、SGZ1000/1710型刮板输送机一部、SZZ1200/400型转载机一部、DSJ/120/220/3x400型胶带输送机一部、ZY8600/20/40型支架153架，有待于火区启封后撤出。二、火灾发生经过及灾情分析2009年2月24日15时47分，在40104回撤工作面停采线第132架，顶部瓦斯被引燃，瓦斯火迅速蔓延并优
6、先点燃支架顶部的木垛和堆积 在底板的松散煤，然后再点燃停采线附近的煤，由此形成了煤层火灾。 与此同时，工作面火灾沿顺风流方向迅速发展和扩大，并很换行快波 及到采区回风巷和总回风巷，由点火源发展成为片火源，进而形成了 由工作面与回风巷连成一片的串联火灾。由此可见，工作面停采线、 采区回风巷、总回风巷灾情十分严重，其中工作面为重灾区，所有回 风巷道无疑成为受灾牵连区域，并已形成火源，对此应予高度重视。其他进风巷或其部分是否被火灾牵连而形成为火源，暂难以判断，待 火区缩封并启封后方能查清。据初步分析，由于火灾的迅速蔓延和扩大，设置在采区内的所有通风 构筑物被破坏，造成采区通风系统紊乱，致使供风量不足
7、，瓦斯浓度 迅速上升，由此会发生瓦斯爆炸现象。事实上， 2 月 25 日在火区内共 发生四次动力现象，发生的时间和动力现象如表一所示。表1火区动力现象统计表由表 1 看出，第一次动力现象仅是瓦斯爆炸的前兆，而第二至第四次动力现象显然是瓦斯爆炸现象，因为动力现象中出现冲击波并伴随明火和黑烟。毫无疑问，瓦斯爆炸的结果会使火区内通风设施全部遭到 了破坏。三、应急救灾措施及火区封闭情况 煤矿井下发生火灾后，-矿业集团有限公司领导立即亲临现场指挥 启动了救灾紧急预案，成立了抢险救灾指挥部，并立即制定抢险救灾 方案，组织人员进行救灾。1、井下撤人、停电应急救灾措施 首先采取了井下撤人、停电应急措施：24
8、日 17 时 26 分，井下除中央 变电所、中央水泵房、爆破材料库各留一名值班人员和34 名救护队员 外，令其他人员全部升井；25 日 0 时 18 分，井下值班人员和救护队员 全部升井；25日 0 时22 分，井下全部停止供电。矿方所采取的应急救 灾措施，赢得了时间，保证了井下人员在未发生瓦斯爆炸之前升井， 从而避免了一场恶性瓦斯爆炸伤亡事故，体现了以人为本和珍惜生命 的高尚精神。2、火区封闭应急救灾措施2 月 25 日 7 时 30 分，指挥部决定实施全矿井封闭措施。25 日 13 时 05 分，主斜井封闭，采用砂袋构筑封闭墙；26 日 16 时 23 分，副斜井封 闭，先后用板闭和砂袋构
9、筑封闭墙；28 日 14 时 20 分，立井（风井） 封闭，分别封闭风井防爆盖和通往主通风机风硐的闸门，至此实现了 全矿井的封闭。四、火灾治理方案及其实施效果的评估（一）火灾治理方案要点1、水淹灭火 设计水位标高着火工作面停采线煤层底板最高标高为+ 618.58m，采高3.8m，水位预期达到支架顶部3.0m，则设计水位标高为+ 625m。 设计水淹范围标高低于+ 625m的井下所有巷道、工作面、硐室均属水淹区，具体包括辅运大巷、胶带大巷、1回风大巷、2回风大巷；40104着火面停采线、原进风顺槽和回风顺槽以及采空区；40106 备采面标高低于+625m的运顺和回顺；40108准备面标高低于+
10、625m的运顺和回顺；401 采区变电所和水泵房。 火区划分以被水淹没区域为基准，将火区划分为水淹区、内灾区和外灾区；水 淹区以里为内灾区，水淹区以外为外灾区。 设计灌水量根据矿井采掘工程平面图及其地测标高，井下标高低于+ 625m水平的 所有巷道所需灌水量为 140066m3， 40104 着火面所需灌水量为259200m3，总灌水量为 399266m3。 水源、灌水设备及其排水能力灭火用水取自泾河，泾河距斜井350m,，水量充足。泾河至副斜井共铺设0200mm型钢管6趟，每趟350m，共2100m。采用潜水泵排水，共安装6 台,每台泵流量为500m3/h。潜水泵按其效率0.7和日工作时 间
11、20h计算，则每天灌水能力为4200m3，预计灌水时间为10天。 实际灌水情况 2月27日14时15分，第一台泵开始排灌；2月28日13时49分，六 台泵全部启动排灌；月8日23时55分停泵，累计灌水量400629m3, 达到了设计灌水量。井下水淹位置示意图见图 2，图中涂黑巷道区段均为被水淹没区段，其 余未涂黑巷道均为未淹没区。图2井下水淹位置示意图2、注氮惰化灭火 氮气来源 液氮外购，单价1800元/吨，共购302.6吨；气氮自制，现备有四台制 氮机，每台制氮能力为1500m3/h，总能力为6000m3/h。 注氮范围及设计注氮量 目前水淹区和内灾区未进行注氮惰化，只对外灾区进行注氮灭火。
12、外 灾区注氮范围包括井下高于+ 625m水平以上的辅运大巷、胶带大巷、 1总回风大巷、2总回风大巷等所有未被水淹没的巷道区段。经计 算，外灾区需要注入的氮气量为90545m3。 液氮和气氮设计注入量液氮注入量：外灾区置换空气所需巷道体积为90545m3，液氮和气氮 转换比为1 : 600,液氮重量和体积换算比为0.8t/m3，则液氮注入量为90545600x0.8= 120.8t。气氮注入量：根据目前矿井封闭情况，漏风现象是不可避免的，因此， 漏风量中所含氧气量必须由氮气连续不断地补给，才能保证外灾区的 惰化度，并将氧气浓度始终保持在 5以下。矿井总漏风量估算为 200m3/min,由地面漏进
13、的新鲜风流中的氧浓度取21%,氮气补给富裕 系数取 2,则气氮连续注入量为2 00x 0 . 2 1 x 2 = 84 m 3/ m i n = 5 040 m 3/h 。因 此，现有四台制氮机同时昼夜不停地连续供气,其供氮能力为6000m3/h, 可以满足设计注氮量。 注氮灭火实际实施情况 3月4日9时30分,安装在立井附近广场上的第一台制氮机开始制气 供氮；3月5日17时52分,四台制氮机全部投运并制气供氮,供氮总 能力为6000m3/h，超过设计注氮量的要求。3月4日9时30分,液氮经气化后从副斜井灌注,至3月8日7时56 分灌注完毕，累计灌注液氮量为126.5t。3月14日13时10分
14、，液氮 移地灌注，通过瓦斯抽放站1#和2#瓦斯抽放管路灌注，至3月19日9 时停灌，累计灌注液氮176.1t,总灌注量为302.6t，其单价为1800元/t。3、三相泡沫灭火和降温 氮气灭火的基本原理，是以氮气惰化火区，使火区因缺氧而自熄，进 而达到灭火的目的。但是，火区内在着火过程中发生的大量热量是以 热传导的形式极其缓慢地散发的，热量散发所需时间少则几十天，多 则数月甚至半年以上，其所需时间视火灾程度、火灾范围以及火区周 边环境的散热条件所决定。基于上述原因，若在火区余热尚存并其温 度未达到发火前日常温度的情况下启封火区，往往会引发火区复燃， 有可能使惰气灭火工作劳而无功，甚至以失败告终。
15、因此，在实施惰 气灭火的同时，必须采取火区降温措施，以加速火区熄灭的进程。为 此，矿灭火方案中采用了氮气灭火和三相泡沫降温同时并举的措施。换 行三相泡沫是由固态可燃物粉煤灰或黄泥、液态水、气态氮气或二氧 化碳等三相组成，并用发泡剂发泡而形成为三相泡沫。本矿主要以灭 火、降温为目的，只采用两相即水和氮气，将所形成的两相泡沫充入 火区并堆积和滞留在其中，从而取得了灭火、降温的预期效果。按习 惯叫法，以下仍称为三相泡沫。 三相泡沫灌注范围及注入量 外灾区除主、副斜井和立风井外，所有巷道和硐室均列为三相泡沫的 灌注区。经计算，需灌注三相泡沫的空间体积为63953m3，灌注期间 泡沫损耗量取40%,则三相泡沫灌注总量为89500m3。三相泡沫发泡用水量、发泡剂量和氮气量供水能力及总供水量：设计灌注时间为15h，发泡倍数取25，则供水 能力为89500三15三25 = 240m3/h；设计采用两套独立系统灌注，则每套 系统供水能力为120m3/h；总供水量为240x15 = 3600m3。发泡剂量和添加剂泵：发泡剂按供水量的 1%添加，其容重按 1000Kg/m3 计算，则发泡剂量为2400Kg/h，而发泡剂总量为2400x15 = 36000Kg。 添加剂泵额定流量为400
