煤矿防灭火专项设计.docx

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煤矿防灭火专项设计

山西灵石国泰红岩煤业有限公司

防灭火专项设计

实施时间：

2012年度

红岩煤矿防火专项设计

为有效防止矿井火灾，根据煤矿煤层条件、井田采掘计划安排，特编制此2012年防灭火设计。

一、矿井概况：

矿井采用斜井单水平开拓，采煤方法为倾斜长壁一次采全高综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。

煤炭种类为焦煤。

矿井瓦斯等级属低瓦斯矿井，煤层属一级自燃发火煤层，自燃发火期为3-6个月。

防灭火方法以灌浆为主，以喷洒阻化剂、移动式注氮防灭火系统为辅的防灭火方法，灌浆防灭火系统现在建设中。

二、防灭火总体要求

根据2012年度的采掘计划安排，防灭火重点为：

矿井各采掘工作面为有效防止煤层自然发火，防灭火设计本着“预防为主，防消结合，依靠科技进步，采取多种形式防灭火”的原则，具体规定如下：

1、2012年度，井下所有掘进巷道高冒区、巷道透采空区或接近采空区、有自然发火征兆的其它架棚巷道及综采采空区、老采空区必须采取装帮顶灌浆措施；对部分灌浆地点使用凝胶防灭火新材料替代黄泥灌浆或与黄泥灌浆混合使用。

2、矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统，管路必须按规定铺设到

位。

井下消防管路每隔100米设置支管和阀门，皮带道消防管路每隔50米设置一组支管和阀门。

消防管路距离采掘工作面不超过20米。

3、矿井必须有完整的灌浆系统，灌浆管路距掘进工作面不超过100米，采煤工作面风道必须接至距工作面40米，运输道必须接至停采线位置。

2012年度主要灌浆地点：

掘进工作面透老塘及巷道高冒区和自然发火隐患地点。

4、灌浆防灭火是按适当比例混合制成一定浓度的浆液，并通过管路注入到容易自然发火区域，利用浆液中的固体沉淀充填浮煤缝隙堵塞漏风通道，减少供氧量，并且包裹浮煤，隔绝氧气与煤体的接触，防止氧化。

浆液中的水分能够抑制煤自热氧化发展，利用浆液中的沉淀及其粘性和包裹性，与周围破碎煤岩形成再生围岩，加强了围岩的稳定性，从而减少了压裂、侧裂的产生。

同时，采用灌浆防灭火能够达到减少漏风，提高围岩整体完好性的目的。

5、灌浆质量要求：

黄土粒度直径不大于2mm，1mm的粒度占75%，相对密度2.4—1.8T/m3，塑性9—14，胶体混合物占25%—30%，含沙量25%—30%，易脱水。

灌浆浓度泥水比为1:

5左右。

6、灌浆防灭火坚持少灌、勤灌，以灌满不漏浆为止，并认真做好注浆记录，仔细检查注浆地点的压力、疏水情况，灌浆跑漏泥浆要及时清理。

工作面灌浆

疏水系统，必须与灌浆系统同时进行安装，并充分利用泄水巷疏水、施工临时水仓增设排水设备进行灌浆疏水，保证文明生产。

7、防火墙位置选择：

必须尽可能缩小封闭范围，构筑防火墙的数量尽可能少和施工快的原则。

火区进风防火墙的位置要选择在距火源尽可能近且支护完好的地方，切忌防火墙与火区间有连接火区前后的通道。

8、防火墙封闭火区及采空区顺序：

进、回风侧的防火墙可先后构筑，但必须留有通风孔以稀释瓦斯，最后同时封闭两侧的通风孔，并在封闭后，立即全部撤离灾区，尽量将火区进、回风侧通风短路。

对封闭后的火区要按《瓦斯管理制度》对其进行瓦斯监测。

9、防火门的位置、井下消防材料库、机头硐室等地点使用的消防器材种类、数量必须符合《煤矿安全规程》和《矿井灾害与处理计划》规定。

10、健全和加强瓦斯检查，特别是预防自燃发火预防预报制度，做到定线、定人、定点检查，井下交接班，重点地点重点检查，特殊地点专人长期检查，随时汇报。

自燃发火预告内容包括温度、标志性气体、阻化剂浓度配比、注氮量、氮气浓度、注氮时间及质量等。

11、完善KJ73N矿井安全监控系统，建立健全自然发火观测点，采掘工作面及自然发火隐患地点设置CO传感器，传感器设置在距工作面回风片口10—15米。

矿井所有自然发火隐患地点必须增设瓦斯检查牌板，加强防灭火检查工

作，实现“人机互检”。

12、完善束管监测系统，矿井采用的自燃火灾束管监测系统是利用2BE103型真空泵和一束多芯的塑料管缆远距离的抽取监测地点的气样，实时测定各测点的气体组分浓度，同时可以对监测地点煤自燃过程中标志气体浓度超值时发出警报的成套装置。

主要由地面气体分析中心和井下束管取样系统组成。

三、防灭火总体设计

1、掘进巷道冒顶区、透采空区或接近采空区时的巷道防灭火设计

⑴、掘进巷道冒顶区必须装顶灌浆；掘进巷道透采空区及接近采空区的巷道必须进行装帮顶注浆；其它有自然发火隐患架棚巷道必须进行装帮顶注浆；对于揭穿老空、周围5米内有老空旧巷、沿空送巷等准备巷道，采取随掘随装帮顶随灌浆，装帮顶滞后掘进工作面50米，灌浆滞后掘进工作面不小于70米,质量要求是所有灌浆处的内部形成一层至少30mm厚的连续黄泥封闭带，并经常补浆，达到消防火的目的。

主要砌碹巷道实施碹后灌浆。

必要时，要同时对巷道进行打钻注浆。

⑵、装帮顶施工安全技术措施

1）根据包帮、顶处的地点、面积制定材料计划，并将所需材料预先运至施工地点，并带齐所需的材料、工具。

2）、装帮顶前，要检查周围安全状况。

确认帮顶完好、支护牢固，方可进行装帮顶工作。

严禁在无风区、微风区或瓦斯及其它有害气体超限区域进行装帮顶作业。

在有自然发火征兆地点从事装帮顶作业时，必须有专职瓦斯检查员随时检查一氧化碳浓度。

火区装帮顶时，要制定安全措施，由矿山救护队监护或由矿山救护队完成装帮顶工作。

3）、装帮顶时，要注意过往车辆。

车辆通过及设备运转时，要保证装帮顶安全，否则停止装帮顶工作。

4）、装帮顶前清理所要施工地点的浮煤、杂物；准确测量棚距，根据棚距的大

小锯出所需木板长度。

如果巷道是木支护，必须在棚梁的两侧分别钉上50X

30mm以上的方木，用以托住木板。

如果巷道是工字钢支护可在工字钢槽上直接挂木板来封闭帮顶。

然后将木板鱼鳞式的铺在职预先钉好的方子木上或钢梁的槽中。

在被包帮顶的最高点预留注浆孔，装帮顶地点的注浆管路顶端必须接

近冒顶区顶部。

5）、装帮顶完毕后，必须用水泥进行勾缝，直至全部封闭为止，装帮顶处必须能够全部封闭具有自燃发火倾向的冒落空洞、透老塘等地点，严禁漏风。

6）、装帮顶施工完毕后要彻底清理施工现场，并清理好附近的水沟，以及准备的相应的排水设备，以便注浆时的水能够及时的排除。

7）、清理施工现场，保证文明生产。

⑶、对接近老空或透老空附近的巷道，采用打钻灌浆方法进行防灭火。

钻孔长度根据实际情况确定，用煤电钻或钻机打眼后，选择1.2寸前端设置几个灌浆孔的管路，设置在钻孔中，连接管路后即可进行灌浆。

钻孔初步设计为每组三根，5—10米一组。

钻孔数量、角度、距离等设计要根据现场实际情况在作业规程中具体确定。

⑷、钻孔灌浆安全技术措施

1）钻孔施工前，要仔细检查钻孔施工的工具、材料是否齐全完好。

2）、钻孔施工前必须检查施工地点的安全状况，确认无危险后方可作业。

3）、使用钻机打钻前，要加强钻场附近巷道的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。

清理施工现场的巷道，挖好排水沟。

当钻孔施工地点位于巷道低洼处时，必须配备相应的排水设备。

4）、打钻地点附近必须有专用电话，并保证电话畅通，以便钻孔注浆时能及时取得联系。

5）、钻孔施工时，技术人员必须亲临现场，以便确定钻孔位置、方位、角度和深度等数据。

钻孔时要严格按照测量人员标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度、孔深等进行施工。

6）、严禁在瓦斯超限区域作业。

无风地点必须安设局部通风机或采用导风筒通风，在打钻过程中不准停风，且要有可靠的风电闭锁装置。

7）、使用钻机深孔灌浆时，钻机必须在地面进行试运转，经机电部门验收检查合格后，方可装运入井。

钻机运输时要在专用的平车上，捆绑牢固由专人负责运送至工作地点。

8）、钻机必须安装在专用的台架上，调整好方位角度以后用戗柱及压柱将钻机稳牢，以防止钻机钻进时晃动造成钻孔偏差。

机身安放平稳后，应上紧底固螺丝，各机械转动部位要安装防护栏、保护罩。

9）、钻进过程中，发现煤岩松动、片帮、来压、见水或孔内水量、水压突然加大或减小以及顶钻时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，要立即派人监视水情，并迅速向有关部门汇报。

10）、钻孔透采空区发现有害气体喷出时，要停钻加强通风，并用黄泥封孔，同时向矿调度室汇报。

11）、往钻孔下管前必须清除孔内煤、岩粉，注浆孔所下管子必须设置阀门，

以控制泄水量和灌浆量。

⑸、报废巷道必须在24小时内封闭并灌浆，密闭施工标准及要求同采煤工作面两道采终密闭。

2、开采过程中采空区防止自然发火设计

⑴、为控制采空区自然发火，综采工作面月推进度不小于45米。

⑵、采煤工作面两道直头放顶线必须符合作业规程规定，严禁超距离空顶作业。

进风顺槽直头必要时要强制放顶或施工局部挡风帘（墙）。

3、回采工作面采终后采空区防止自然发火设计

⑴、采煤工作面采终后必须在45天内进行永久性圭寸闭，并进行加强性灌浆，密闭采用料石或砖砌筑密闭位置要尽量设计在距片口入风侧不超过6米、回风

侧不超过5米的位置，避免产生局部需风点，在密闭上部、中部、下部分别布置好管粗不小于3寸的注氮孔（灌浆孔）、观察孔和排水孔，最上面中央处设置维护口，注氮孔管必须设在密闭里边高顶处并固定牢固，在闭内长度平巷应大于5m。

闭处孔口管处露应不小于0.5m。

⑵、采煤工作面（顶分层除处）采终时，在其停采线、工作面要分别向采空区及其附近巷道打钻注浆并及时封堵上下隅角。

⑶、米煤工作面风道距离米终100米、运输道距离米终50米时，在上下两道埋设灌浆管路，管路每隔12米加一个三通，在封闭工作面后向采空区灌浆。

⑷、所有回采工作面采终线附近要加强灌浆工作，一是防火墙内加强灌浆，二是在采终线附近打钻注浆，钻孔设计为每隔3—5米向巷道顶部及工作面侧各打一组钻孔进行灌浆，三是在采终线附近巷道内埋设灌浆管路30米，进行埋管灌浆。

4、注氮防灭火设计

（1）、防灭火机理

氮气是一种良好的灭火用惰性气体.当氧含量降低到5%—10%时，可抑

制煤的氧化自燃；当氧含量降低到3%以下时，则可以使煤炭燃烧熄灭并阻止其复燃。

将具有惰性的氮气注入工作面采空区，形成采空区微负压或微正压，防止或杜绝新鲜空气流入，使其氧含量降到煤自燃临界值以下，使采空区缺氧和惰化，降低煤炭氧化自燃的速度，破坏煤炭自燃条件，达到了防止煤自燃的目的；将氮气注入火区，降低氧气含量，控制火势或使火区熄灭；将氮气注入被控制区域，维持火区稳定，缩封和启封火区.

（2）、注氮工艺及参数

1）、一般采取埋管方式进行注氮防火，可在井下巷道敷设注氮管路，埋入采空区内或火区，即注氮系统：

井下移动式制氮机-输送管路-综采面运输顺槽—采空区。

2）、保证注氮设备区域内风量，注入的氮气浓度在97%以上。

3）、在综采面回采的过程中，采用“拉管移动式”注氮方式，即埋管移动周期与工作面推进速度保持同步，使注氮孔始终在采空区氧化自燃带内注入氮气。

4）、在回采结束至封闭期间，对综采采空区进行注氮，降低采空区内氧气浓度，有效的防止采空区内浮煤氧化自然。

（3）注氮条件：

工作面在初米初放阶段米用米空区预防性开放式注氮；当工作面日推进度连续7天小于3m/d的安全推进距离时；在工作面或采空区出现自燃发火征兆（挂汗、煤焦油昧、浓烟等）时；工作面上隅角或采空区出现CO,且呈连续上升趋势，其质量分数达到50X10-6以上时；采空区出现高温，但高温区域距工作面距离大于20m，且工作面回风流中CO质量分数小于24X10-6时；经自燃发火预测预报，采空区存在自燃发火危险时。

5、凝胶防灭火设计

⑴、2013年，我矿有可能建设使用MEA系列凝胶进行煤层防灭火，其主要技术指标满足《煤矿安全规程》规定。

1）、MEA系列凝胶呈固体白色粉末状，无毒、无味、无污染、无腐蚀性，对工作环境无影响。

2）、配水倍率：

按质量30—300倍水量，当配水倍率大于100倍时，本材料具有流淌性，当配水倍率在150—200倍时，具有较强的流淌性和渗透性。

3）、成胶时间：

初凝：

1.5—2min，终凝：

3—8min。

4）、附壁性：

配水倍率在20—300倍时，有较强的附壁性，100—150倍时附壁性能最强。

5）、胶体热稳定性好，能在800度左右的高温下，伴随煤层自燃或燃烧的全过程持续有效，具有极强的保水能力和失水再生能力。

⑵、凝胶防灭火机理

1）、凝胶胶体具有致密性、成膜性、较强的附壁性，以确保降温、隔氧、隔气、稀释可燃气体及氧浓度的功效。

2）、凝胶胶体在一定温度下能促使煤体表面焦化，能形成一层隔热、隔气的焦化层，以全面提高阻燃效果和防灭火功能。

3）、凝胶胶体含有能抑制燃烧时的烟雾及阻断自由基链式反应的物质，大大提高了灭火的效能和速度，并有效阻止复燃。

⑶、凝胶防灭火剂的使用环境及配比

1）、喷洒采空区、停采线时，配比控制在200-300:

1,此时胶体稀浆状，流动性强、渗透性好。

若在黄泥浆中添加部分凝胶，效果则更好。

2）、封堵溜煤眼和打双层密闭时，配比控制在120-180:

1。

3）、治理巷道顶板高冒区时，防灭火剂和封堵剂配合使用。

封堵剂配比控制在30-40:

1，防灭火剂配比控制在180-200:

1，先注封堵剂，胶体固化成胶后，在注防灭火剂，具有很好的防灭火功效。

⑷、凝胶防灭火剂操作工艺

1）、选择合适压力、流量的泥浆泵和两个水箱。

2）、在料箱中选择使用配比将防灭火剂同水混合均匀，料剂入水后，不要急于搅拌，而让其自行吸水。

要求加水和加料剂的速度相同，加满水时，料剂必须也允速、均匀地同时加完。

在加料剂时，要注意向水流同水面交汇处加料，以达到均匀混合、致密成胶的目的。

⑸注意事项

1）、防灭火剂易吸水，运输储存时要注意防潮、防水，严禁破坏外层包装袋。

防灭火剂可保存18个月。

2）、严禁MEA系列防灭火剂与水玻璃等凝胶混用。

3）、MEA系列防灭火剂对水质有较高要求，PH值要求在6.5-7.5，水的成分中若含有较多的钙、镁离子，则必须专门配置特殊型号的MEA产品，或对水质进行处理才行。

5、自然发火火灾处理

⑴、现场处理：

任何人发现井下火灾时，应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法直接灭火，控制火势，并迅速报告调度室。

矿调度室接到井下火灾报告后，应立即按照“矿井灾害预防和处理计划”的规定，将所有可能受火灾威胁地区中的人员撤离，并组织人员灭火。

电器设备着火时，应首先切断电源，在切断电源前，只准使用不导电的灭火器材进行灭火。

抢救人员和灭火过程中，必须指定专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘、氧气以及其它有害气体和风向、风量的变化，还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。

在撤除人员时要有序的进行，不能撤出或未接到通知的人员立即做好自救和互救工作。

⑵、保证救灾人员的安全。

严格执行《煤矿安全规程》、《矿山救护规程》中关于救灾灭火的有关规定，并在所有通往灾区的通路上设置警标，警戒区内除救灾外不许作其他工作。

必须坚持快、准、稳的作风和原则。

⑶、灭火方法：

首先要尽可能采用直接灭火法，即分挖出可燃物、用水灭火、灌浆灭火、泡沫灭火、胶体材料灭火、隔绝灭火。

确认无法直接灭火时，可采用封闭灭火方法进行处理，即采用断风封闭法、通风封闭法进行封闭处理。

1）、断风封闭灭火方法：

即不维持火区通风而进行封闭的灭火方法。

适用条件：

救灾中确定火区中的空气贫氧而且低于失爆界限。

此时以最快速度在火区进、回风侧贫氧区边界建立临时防火墙封闭火区，并尽快使风流短路使火区从网路中脱离。

2）、通风封闭火区方法：

即保持火区通风条件下封闭火区，在火区的进、回风侧同时构筑带通风孔的防火墙，以保持封闭区内通风。

适用条件：

火区有可能形成可燃气体聚积达到爆炸下限的情况下使用。

以尽量稀释瓦斯并排往回风侧，并在封闭过程中，只留通风孔加强通风作用。

封闭通风孔时应以最少人员最快速度同时完成圭寸闭。

3）、联合灭火法：

火区管理主要是对火区气体、温度等进行连续检测，对

火区周围采掘进行管理，必须严格执行《煤矿安全规程》第246、250条之规定。

启封火区必须严格执行《煤矿安全规程》第208、249条之规定。

启封方

法可分通风启封和锁风启封。

7、所有作业规程编制必须按《采区防止煤层自然发火设计》要求，对作业地点和区域进行具体详细的自然发火设计，并与作业规程同步进行审批、贯彻后严格执行，确保本年度杜绝自然发火事故，为矿井安全生产创造有力条件。