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1、2101综采工作面防灭火安全技术措施一2号煤层概述我矿2号煤层位于山西组中部，上距K8砂岩底50.50米左右，下距4号煤层13.43米左右。煤层厚度0-2.00米，平均1.62米。仅在北部ZK2-4处尖灭。结构简单，一般不含夹矸。2号煤层顶板多为泥岩，局部为炭质泥岩、细砂岩或砂质泥岩，底板以泥岩为主，局部为炭质泥岩、粉砂岩、砂质泥岩，为厚度、层位稳定、结构简单的大部可采的较稳定煤层。二、2101综采工作面概述我矿2101综采工作面布置于一采区2号煤层内，位于一采区上组煤回风下山以东，东为矿井边界，南面为F4断层，西面为一采区上组煤回风下山，北面为实体煤。煤层倾角1118，设计运输顺槽长505m
2、，回风顺槽长537m，工作面斜长120m，工作面面积62520m2，煤容重为1.45t/m3，最大采高2.0m，最小采高1.4m，预计回采煤量15.41万吨。2010年国家煤及煤化工产品质量监督检验中心对我矿2号煤层所取煤样进行测试，检验结果为：2号煤层自燃倾向为级，属自燃煤层。2101综采工作面所在的一采区回采工作面采用条带布置，减少了煤柱留设，进而减少煤柱暴露面积，从而降低了煤柱发火的危险性。2101综采工作面采用走向长壁后退式采煤法，一次采全高，全部垮落法管理顶板，一进一回U型通风系统，巷道布置比较简单，利于机械化生产，回采速度快，工作面回采率高，能有效减少采空区漏风和丢煤，进而减少采空
3、区O2含量和残煤量，从而降低了采空区发火的危险性，回采结束后及时构筑密闭墙，并加强对采空区的密闭管理。三、工作面防灭火措施2101综采工作面防灭火措施主要有：配置KYSC-1型矿井移动式束管采样系统、GC950型火灾气体色谱分析系统对煤层自燃发火进行采样监测；喷洒阻化剂防灭火、采空区灌浆防灭火。（一）煤层自燃监测方面的措施KYSC-1型束管采样系统由以下三部分组成：(1)抽气束管；(2)抽气泵；(3)采样柜；(4)气水分离器。采样系统连接图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9.水泵进气口 10.皮管 11.负压表 12.流量
4、计 13.八路控制开关 14.气体采样口 15.出水口（1）KYSC-1型束管采样系统技术参数供电电压：660V380V；功率：4kW；供水量：1m3/h；抽气量：1.35m3/min；负压：0.087MPa；抽气距离：5000m。（2）GC950型煤矿专用色谱分析系统技术特点和参数煤矿专用气相色谱分析系统配置简图煤矿专用色谱分析系统连接示意图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；
5、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、CO2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
6、，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：H25ppm；CO、CO22ppm；烃类0.1ppm尺寸：宽606mm高450mm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：1500mVml/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：圆筒形收集极、石英喷口；检测限：110-11g/s(正十六烷)；噪声：510-13A；飘移：510-12A/30min柱箱温度范围：10399(增量为1)；
7、控温精度：0.1；可由键盘设定过热保护值检测器温度范围：10399(增量为1)；控温精度：0.01(TCD)和0.1(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1uv 输入通道电平范围：外置数据采集盒，输入通道2个。-1v至+1v(可扩展2V) 采样频率：6、12、25、50次/秒动态范围：106(1v为最小单位) 积分灵敏度：1vsec(即面积的个位数)。线性度：0.1%重现性：0.06（3）井下监测方案2101综采工作面在进、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
8、探头，上下顺槽同时监测，待距工作面最远测点进入采空区150m后，即可结束监测，测点布置如下图所示：采空区开切眼停采线采空区束管采样泵束管采样点单巷布置工作面测点布置图工作面正常封闭后，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，测点布置如上图所示，对于与采空区相连的闭墙内也应设置测点进行监测。（4）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O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、H2正常情况下，每天早班检测一次，工作面异常时，每班检测二次。采空区开切眼停采线采样束管采样泵工作面封闭后测点布置图（二）对采空区进行预防性灌浆（1）地面灌
9、浆站布置我矿在副井工业场地设KDZS-1型多功能煤矿防灭火灌浆系统一套，为全矿灌浆服务，灌浆材料为粉煤灰浆。灌浆站建设：风井旁建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800mm800mm2000mm下液泵坑两个，各安设离心式液下泥砂泵2台。灌浆站布置如图所示。灌浆站布置示意图（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
10、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，我矿采用埋管灌浆法。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。532146埋管灌浆示意图1-预埋注浆管；2-高压胶管；3-灌浆管；4-回柱绞车；5-钢丝绳；
11、6-采空区（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。日灌浆所需浆材量式中：Q材日灌浆所需浆材量，m3/d；m煤层
12、采高，2101综采工作面平均采高1.7m；L工作面日推进度，5.4m；H灌浆区倾斜长度，120m；C回采率，95%；K灌浆系数，为灌浆材料的固体体积与需要灌浆的采空区容积之比，一般取0.050.15，取0.06。则： Q材=0.061.75.412095%=62.79m3/d；日制浆用水量Q水1=Q材式中：Q水1制浆用水量，m3/d；水固比，取4。Q水1=62.794=251.16m3/d；日灌浆用水量式中：Q水2日灌浆用水量，m3/d；K水用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数.一般取1.101.25，设计取1.12。Q水2=251.161.12=281.3m3/d；日灌浆量Q浆1=（Q水2+Q
13、材）M式中：Q浆1日灌浆量，m3/d；M泥浆制成率，取0.88；Q浆1=（281.3+62.79）0.88=344.1m3/d；小时灌浆量式中：Q浆2每小时灌浆量，m3/h；n每日灌浆班数，1班/d；t每班纯灌浆时间，5h/班。Q浆2=344.1/5=68.82m3/h每小时最大灌浆量考虑到今后生产规模扩大和煤层发火不确定等因素，灌浆主管路按目前所需能力的1.3倍设计，则每小时最大灌浆量为：Q浆max=1.3Q浆2式中：Q浆max每小时最大灌浆量，m3/h。Q浆max=1.368.82=89.47m3/h需要说明的是：灌浆系统的灌浆系数、水土比等各项参数在实际生产中必须根据煤层发火情况、输送距
14、离、煤层倾角、灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过实验确定，以确保灌浆效果和生产的安全。工作制度：与矿井工作制度相匹配，但需注意以下原则：灌浆工作是与回采工作紧密配合进行。设计每35天灌浆一次，检修班灌浆，每班灌浆时间为5h，若矿井自燃发火严重，采用两班灌浆，每天灌浆时间为6h。由于2号煤层属自燃煤层，同时煤层埋藏较浅，采空区容易与地面贯通，因此回采期间需加强监测，若发现煤层自燃发火征兆要及时灌浆灭火。2101综采工作面结束后须及时砌筑永久性封闭，同时向采空区灌浆，防止煤层自燃。（4）灌浆管路的选择灌浆管路布置2101综采工作面采空区是灌浆重点区域，因此，灌浆主管路针对回采面进行铺设，其它地点的灌浆，则根据需要从主管路上分叉连接。从回风立井由地面灌浆站铺设一趟管路至回采面，管路铺设路线为：地面灌浆站回风立井一采区回风下山2101工采面回风顺槽工作面灌浆管道主要灌浆干直径是根据管内泥浆的流速来选择。在设计中，泥浆给定后，先确定泥浆在管道中流动的临界流速，再求出泥浆的实际工作流速，使之大于临界流速即可。实际工作流速：式中：v管道内泥浆的实际工作流速，m/s；Q浆max小时灌浆量，m3/h，d管道内径，m。取108mmv=489.47（36000.108）=2.7 m/s由于泥浆钢管的临界流速通常为14m/s，故该实际工作流速处在泥浆钢管允许流速范围之内，可满足工程需要。地面灌浆管道一
