度矿井防灭火专项设计.docx
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度矿井防灭火专项设计
大兴安岭漠河宏伟矿业有限公司
防灭火专项设计
编制人：
审批人：
2019年度
大兴安岭漠河宏伟矿业有限公司
防灭火专项设计
第一节煤层自然发火危险性及防灭火措施
一、煤层自然发火危险性及预测
根据《资源储量检测说明书》，还原样燃点与氧化样燃点之差值△T1－3℃及还原样燃点Ｔ１℃判断，井田内所开采煤层均属易自燃煤层。
2010年4月、12月，我矿委托黑龙江省煤田地质测试研究中心分别对本井田4号、5号煤层爆炸危险性、自燃倾向性等级进行了鉴定，结论为I类容易自燃煤层，煤尘有爆炸危险性。
二、煤层的自燃预防措施
1.开拓开采方面的措施
（1）回采工作面采用后退式回采，减少采空区漏风。
（2）尽可能提高盘区和工作面煤炭回收率，减少采空区丢煤。
回采工作面发火的主要地点是采空区浮煤氧化自燃，因此，提高回收率，减少采空区丢煤量，对降低回采工作面采空区发火机率有较明显的功效。
（3）选择合理的工作面推进度，防止浮煤自燃
采空区按煤层的自燃条件分为冷却带、氧化带和窒息带。
一般来说，在工作面外部条件不变的情况下，冷却带和氧化带的宽度只在一个有限的范围内波动，并随工作面一起推进。
因此加快工作面的推进度，可以缩短采空区浮煤在氧化带内的暴露时间，有效地防止煤层自燃。
（4）回采巷道口处设防火门墙，储备足够数量的封闭防火门材料，以防火灾扩大。
2.通风方面的措施
（1）采用合理的工作面配风量，减少采空区漏风，缩短氧化带宽度
采空区氧化带宽度在浮煤厚度和地温一定的情况下，主要受采空区漏风影响，而采空区漏风量在特定工作面则主要取决于工作面供风量。
根据有关生产矿井和科研机构提供的统计资料显示，采空区漏风量与工作面供风量的平方成正比关系。
因此，回采工作面合理的配风量是有效减少采空区漏风，缩短氧化带宽度，防止采空区浮煤自然发火的主要措施之一。
本设计采煤工作面配风量为5.85m3/s，矿井在实际生产过程中，应根据工作面实际的瓦斯涌出量进行合理调整，在保证安全生产的前提条件下，尽量减少工作面的配风量，以降低工作面发火的危险性。
（2）密闭堵漏和喷浆堵漏措施
为了杜绝或减少工作面及采空区漏风，工作面采完后及时在回采巷道设密闭墙对采空区进行封闭。
在煤柱产生裂隙的地方及时挂网喷浆，以防向采空区漏风和煤层氧化。
当上层煤采完后，在废弃巷道口设密闭墙，防止人员进入。
矿井绝大部分巷道布置在煤层中，如巷道产生裂隙或高冒顶时，易造成向巷道帮或顶内漏风，引起巷帮或巷顶内煤层氧化自燃。
（3）对服务年限长的巷道进行锚喷支护，封闭巷道煤壁，防止巷道煤壁因与空气接触而氧化自燃。
（4）本矿井工作面采用一进一回的通风系统，上一个工作面的辅助运输巷兼做下一工作面的回风巷。
为了防止作面巷道之间联络巷向采空区进风，工作面回采结束后应及时对联络巷进行密闭处理和对复用巷道因采动影响产生的裂隙等进行二次维护，确保工作面风流与采空区的隔绝。
（5）由于本区煤层埋藏较浅，工作面推进过程中地面不可避免地会出现采动裂缝，要求在地面采用装载机及时进行填埋，以减少漏风。
（6）各片盘设片盘专用回风巷，回采巷道口处设防火门墙，储备足够数量的封闭防火门材料，以防火灾扩大。
3.监测及其他
本矿井设有安全监测、监控系统，发现有发火征兆时，可及时采取相应的措施，防止火灾发生或火灾进一步扩大。
本地区处于永久冻结层范围内，虽开采易自燃煤层，但地温常年处于零下，对矿井预防煤层自燃有极大的帮助。
第二节防灭火方法
本矿井采用灌浆防灭火为主，喷洒阻化剂、均压通风为辅的综合防灭火措施；同时井上下建立相应的防灭火系统和安全监测、监控系统。
一、灌浆防灭火
1、灌浆系统的选择
预防性灌浆是目前我国使用较广泛的一种行之有效的预防煤炭自燃的方法。
灌浆材料主要为黄土或电厂粉煤灰代用。
灌浆系统基本上分为集中灌浆和分散灌浆。
地面钻孔灌浆和分区灌浆适用于煤层埋藏浅、灌浆区分散、土源丰富，可就地采土或运距近；井下采用移动灌浆方式，适用于灌浆量小，输浆困难的条件。
根据灌浆注胶防灭火系统相关资料，灌浆中加入胶体，可对粉煤灰或黄土浆液进行改性，提高其利用率，改善其防灭效能，避免“溃水、溃浆”等次生事故的发生。
因此，设计灌浆注胶系统。
2、灌浆参数计算及选择
灌浆参数选择：
灌浆系数0.027m3/t；
水土比4：
1；
矿井日灌浆所需黄土量：
Q土1＝K·
＝0.027×410÷1.32＝8.38m3/d
式中：
Q土1——灌浆所需土量，m3/d
G——矿井日产量，取值410
γ——煤的密度，5#煤层为1.41t/m3；
K——灌浆系数，取0.027m3/t
矿井日灌浆所需实际开采土量
Q土2＝α·Q土1＝1.1×8.38＝9.22m3/d
式中：
Q土2——日灌浆实际所需开采土量，m3/d;
α——取土系数（土壤中杂质和开采运输中的损失）一般取1.1。
每日制泥浆用水量：
QS1=Q土1·δ＝8.38×4＝33.52m3/d
式中：
δ——泥水比的倒数，取4。
每日灌浆用水量：
QS2＝KS·Q土1·δ＝1.1×8.38×4＝36.87m3/d
式中：
QS2——灌浆用水量，m3/d；
KS——用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数，一般取1.1～1.25，取1.1。
每日灌浆量：
每日灌浆量：
Qj1＝（Q土1＋QS1）·M＝（8.38＋33.52）×0.910＝38.13m3/d
式中：
M——泥浆制成率，取0.910。
4、灌浆材料
煤矿井下常用的灌浆材料，一般多采用粘土、亚粘土、轻粘土等，在粘土缺乏时，也可以采用粉煤灰代用。
本矿井灌浆材料就地选用黄土。
5、胶体材料
胶体材料按照性能分类有固水降稳性、渗透和堵漏性、阻化性、热稳定性、充填性等，为了更好地发挥水、灌浆材料和胶体材料的防灭火性能，针对不同的现场环境、使用条件、应用工艺和原料，经矿井反复试验及商榷，最终选用哈尔滨华千易安居建材有限公司生产的YJ-502植筋胶。
二、阻化剂防灭火
阻化剂多为化学物质，以CaCl2、MgCl2、NaCl等表面活性剂为主，归类为盐类，其化学性质稳定，不易与氧发生氧化反应。
阻化剂能粘附于煤的表面，阻止煤的氧化，降低煤的氧化能力，起到防止自燃作用。
1.阻化剂选择
目前，用于煤矿防灭火的阻化剂主要为CaCl2、MgCl2、ZnCl2、AlCl3、P2O5、NaHPO4、NaCl、KCl、Ca（OH）2、H3BO3、水玻璃（Na2O.nSiO2），以及铝厂的炼镁槽渣、化工厂的硼酸废液、造纸厂的氯化锌废液、酿酒厂的废液等。
其中以工业氯化钙（CaCl2.5H2O）和卤块、片（MgCl2.6H2O）的阻化效果好，货源充足，运贮方便，使用较广泛。
经试验，褐煤、烟煤最适宜的阻化剂为工业氯化钙和卤块、片；
本井田内煤层以烟煤为主，5#煤层为长焰煤41号（CY41），工业氯化钙和卤块、片对其阻化的效果相差不大，数值接近，故设计确定阻化剂采用工业氯化钙或者卤块、片。
2.喷洒工艺系统
根据本矿井煤层赋存条件及开拓方案、虽然井田范围不大，工作面采用条带式布置、井下辅助运输采用矿车运输等特点，设计选择移动式喷洒压注系统，相对地面设置永久性喷洒压注系统不仅管路短，且灵活。
工作面采空区阻化剂溶液防灭火有两种方式，一种是向采空区直接喷洒，另一种是采用高压雾化器把溶液变成汽雾随漏风漂洒到采空区。
采用溶液直接喷洒时，药液消耗量大，占用人力多，喷洒不均匀，效果较差，但对液压支架立柱损害小，操作工艺简单，投资小；采用雾化时，药液消耗量小，雾化采空区范围大，喷洒均匀，效果较好，但阻化剂汽雾飘洒到液压支架立柱上，对支架立柱有一定的腐蚀作用（操作时应立即擦净支柱），操作工艺复杂，投资大。
经过综合考虑，设计确定采用阻化剂直接向采空区喷洒方式，防止对机械设备的腐蚀。
系统由阻化液箱、阻化剂发射泵、高压胶管、三通、闸阀、喷枪、压力表、流量计等组成。
3.参数计算
（1）阻化剂溶液浓度
根据目前一些矿井调研及实验结果证明，药剂浓度越大，防灭火效果越好，但吨煤成本也将提高。
一般浓度为10～20%即能满足防灭火的要求。
超过20%，阻化效果提高不大，而成本将大幅度增高。
结合本矿井煤层特点和采煤方法等，设计确定阻化剂溶液浓度采用15%。
矿井在生产过程中可根据实际阻化效果，调整阻化剂溶液浓度，选择经济合理的浓度。
（2）阻化剂溶液用量
阻化剂雾日喷洒量计算：
V1=K1K2K3LHDγ/R（m3/d）
式中：
V1——日喷洒量，m3/d；
K1——喷洒加量系数，K1=1.2；
K2——每吨遗煤喷洒汽雾量，阻化剂浓度为20%时，取0.02t/m3；
K3——工作面采空区丢煤率，工作面按10%；
L——工作面长度，采面长100m；
H——工作面采高，采面采高平均2.25m；
D——工作面日进度，采面日进度1m；
γ——煤容重（5#煤层）1.41t/m3；
R——汽雾转化率，85%。
则综采工作面阻化剂雾日喷洒量为：
V1=1.2×0.02×0.1×100×2.25×1×1.41÷0.85
=0.90m3/d
（3）设备选择
根据矿井每天阻化剂溶液用量及开采条件，阻化剂喷洒设备选型如下：
贮液箱：
由厚钢板焊接成矩形箱体，容积5m3。
阻化剂喷射泵：
选用WJ-24型喷射泵，其压力为2～3MPa，流量为2.4m3/h，最大射程15m，电机功率2.2kW。
第三节井下外因火灾的防治
一、电气事故引发的火灾防治措施
1．井下机电设备硐室防火措施
主要机电设备硐室有中央变电所、主排水泵房，防火措施如下：
①硐室采用不燃材料支护。
②硐室两头设向外开的防火门，防火门外5米内巷道用不燃材料支护。
③每一硐室配备2台灭火器及一个0.2立方米的砂箱。
④硐室内严禁设集油坑，带油电器设备漏油，必须立即处理。
⑤硐室内严禁堆放易燃易爆物器。
2．井下电气设备的防火措施
①井下电气设备防爆等级，按《规程》第444条规定执行。
②井下中央变电所应有两回路供电，其中一路工作，一路带电备用。
每一路应能承受该区域最大负荷电流。
③井下变压器禁止中性点接地。
④电压等级选择符合下列要求：
高压不超过10000V；低压不超过1140V；照明、信号、电话、手持式电器不超过127V；远控线路额定电压不超过36V；
3．井下电缆
①按长期允许电流选择电缆截面，按三相短路电流校电缆热稳定性。
②电缆敷设按《规程》第467-471条规定执行。
③电缆连接按《规程》第472条规定执行。
④所有电缆不准带电盘放，严禁出现“鸡爪子”、“羊尾巴”、“明接头”等现象。
4．井下电气设备的各种保护
①36V以上电气设备的外壳、构架，铠装电缆的钢带、铠皮，橡胶电缆的接地芯线或屏蔽套均必须接地。
②高压电气设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。
③低压电机控制设备应具备短路，过负荷、单相断线，漏电闭锁及远程控制装置。
④各变电所、配电点馈出线上应装设短路过负荷和漏电保护装置。
⑤必须用最远点两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。
5．井下电气设备的检修、维护和调整
①高压电器设备的修理和调整工作，应有工作票及施工措施。
②防爆电气设备防爆性能必须良好，不符合要求的严禁继续使用。
③电气设备和电缆的检查周期，依照《规程》第490条规定执行。
④电气设备绝缘油物理、化学电气性能每年测试一次，操作频繁的每半年一次，分断三次短路电流的油开关加试一次。
二、其它火灾的防治措施
1．防止地面明火引发井下火灾的措施
⑴井口20m内禁止明火，严禁携带打火机、火柴、香烟等入井，井下严禁明火；井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。
⑵主斜井应装设防火铁门，防火铁门必须严密并易于关闭，打开时不妨碍提升、运输和人员通行，并应定期维修。
⑶井下和井口房严禁采用可燃性材料搭设临时操作间、休息间。
⑷井下和井口房不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作。
如果必须进行此项工作，每次必须制定安全措施，并遵守《规程》223条规定。
2．防止地面雷电波及井下
⑴入井的地面架空线在入井处要设避雷装置。
⑵入井的各种管路在入井处装设不少于两处的集中接地极。
3．其它措施
⑴布置在煤层中的主要巷道及硐室、机电设备附近，采用砌碹、锚网喷等不燃性材料支护。
⑵按《煤矿安全规程》有关规定设置了井下消防材料库，按规定配备了灭火材料与器材。
⑶禁止一切人员携带烟草和点火工具下井，井下及井口房内一般不准进行焊接作业，如必须进行，应按《煤矿安全规程》的有关规定进行。
⑷采用阻燃和防静电胶带、不延燃电缆、风筒和不燃液。
⑸井下不存放汽油、煤油和变压器油。
井下擦抹机械用过的棉纱和布头等必须放在盖严的桶内，定期送往地面处理。
第四节井下防火构筑物
在井下主变电所、主排水泵房、爆破材料发放硐室等硐室两端、主井井口及回采巷道口均设防火门。
在井下设消防材料库。
表1 防火设施及构筑物一览表
序号
名称
单位
数量
使用地点
1
防火铁门
座
1
用于主斜井井口
2
防火栅栏两用门
个
3
用于主排水泵房、主变电所
井下设有自动洒水装置，按照规范的有关规定，在井下中央水泵房、中央变电所和其它机电设备硐室等处，均配有一定数量的灭火器材，以便及时处理发生的火灾。
井下灭火器材配备见表2。
表2井下灭火器材配备表
序号
灭火器种类
单位
数量
配备地点
备注
1
CO2灭火器（MT5）
台
2
井下主排水泵房
8kg干粉灭火器（MF8）
台
1
2
CO2灭火器（MT5）
台
2
井下主变电所
8kg干粉灭火器（MF8）
台
2
3
50kg干粉灭火器（MFT50）
台
2
井下消防器材库
井上、下消防材料库中存放的消防材料的种类与数量，根据矿井具体条件参照《矿井防灭火规范》确定。
详见表3和表4。
表3井上消防材料库备用品表
序号
备品名称
单位
数量
备注
1
Φ100mm消防水龙带
m
100
2
Φ75mm消防水龙带
m
200
3
Φ52mm消防水龙带
m
200
4
Φ52mm多用消火水枪
支
2
5
Φ52mm喷雾消火水枪
支
2
6
Φ100/75mm变径管节
个
4
7
Φ75/52mm变径管节
个
10
8
Φ110mm喷嘴
个
6
9
Φ750mm喷嘴
个
8
10
Φ52mm喷嘴
个
14
11
分流管
个
3
12
集流器
个
1
13
消火阀门主栓
个
4
14
斜喷消火阀门
个
4
15
Φ110mm垫圈
套
10
16
Φ75mm垫圈
套
10
17
Φ52mm垫圈
套
10
18
管钳子
把
6
19
救生绳
根
4
每根长20m
20
撬棍
根
2
21
木锯
把
2
22
平板锹
把
4
23
伸缩梯
副
1
24
LOL泡沫灭火器
台
15
25
CO2灭火器
台
10
26
8kg干粉灭火器
台
15
27
4kg干粉灭火器
个
14
28
喷雾喷嘴
个
4
29
泡沫灭火器起泡药瓶
个
50
30
岩粉
kg
2000
31
石棉毯
块
5
32
风筒布
m
500
33
水泥
t
5
34
水玻璃
t
1
35
石灰
t
4
36
Φ150mm钢管
m
100
37
Φ200mm钢管
m
50
焊成快速接头
38
Φ75mm钢管
m
500
焊成快速接头
39
Φ75mm胶管
m
300
40
Φ52mm胶管
m
500
41
Φ50mm伸缩风筒
m
150
接管工具
套
1
42
Φ15mm胶管
m
200
43
Φ10mm胶管
m
200
44
安全带
条
5
45
钢绳梯
副
2
46
Φ12mm镀锌钢丝绳
m
70
47
麻袋或塑料编织袋
条
100
48
砖
m3
10
49
砂子
m3
2
50
方木
m3
2
51
木板
m3
5
52
铁钉（2″3″4″）
kg
5
升级会员 