均压灭火技术在矿井防火中的应用.docx

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均压灭火技术在矿井防火中的应用

均压灭火技术在矿井防火中的应用

矿井防火是煤矿生产中的重要环节之一，因为矿井一旦失火，往往会造成很严重的人员、财产损失。

所以，我根据平时在课上所学和最近查阅的资料就“均压技术在矿井防火中的运用”结合现实案例，谈谈我自己的一些想法。

摘要：

矿井火灾矿井主要灾害之一，每一场火灾的发生，轻则影响生产，重则可能

烧毁煤炭资源和矿井设备，更为严重的可能引燃瓦斯煤尘爆炸或火烟毒化矿井，酿成人员伤亡的重大恶性事故。

因此，必须分析矿井的各种火灾的火源，以及引起火灾的各种因素，特别是对矿井内因火灾的防治。

矿井内因火灾的防治措施主要有矿井均压灭火、矿井预防性注浆等。

矿井均压技术由于其投入小、见效快而被矿井广泛使用。

同时在一定程度上矿井均压技术防止了矿井内因火灾的发生，对矿井的安全生产起到保驾护航的作用。

关键词：

均压技术；矿井防火；应用

2004年取样经抚顺煤研所鉴定，开滦钱家营矿业分公司5s、7s、8s、9s、12s属Ⅱ类自燃发火煤层，1997年7月，-450水平一采区12s-1西回风巷曾发生一次自燃发火事故，12s-1的采空区先后出现过高温点、ＣＯ等自燃发火迹像。

12s-1煤层自燃发火期为12个月，发

火危险程度为Ⅳ级。

2003年，-296采空区出现高温点、ＣＯ等自燃发火隐患。

一、煤的自燃发展过程

一般来说，煤的自燃发展要进过三个阶段，即潜伏期、自热期、燃烧期。

影响煤的自燃发火危险性的主要因素是：

第一，漏风供氧条件。

漏风风速很大时，改变了热交换条件，氧化生成的热量容易被风带走就不能发展成自燃火灾；只有在既有风流流通，而风速又不大的情况下，煤才能自燃发火。

第二，蓄热条件。

蓄热条件越好，热量易于积

聚，越易引起煤的自燃。

第三，采空区留有大量的遗煤。

综采工作面在采煤期间，必然有一些的遗煤留在采空区，在生产期间要优化回采工艺，提高煤的回收率，尽量减少遗煤量。

根据研究结果显示，采用走向长壁采煤法的工作面，采空区自燃三带的范围为：

散热带

２４－２７米，氧化带２７－１１０米，１１０米以后为窒息带。

二、防止煤炭自然的开采技术措施

合理的采煤方法能够提高矿井先天的抗自然发火能力，实践边名，降低煤层自然发

火的可能性应从以下几个方面着手。

（一）少丢煤或不丢煤，在工作面回采过程中，由于要做到不丢煤是非常困难的，因此要做到优化回采工艺，最大限度的提高煤炭的开采回收率。

（二）控制矿山压力，减少煤柱破裂。

煤柱是用来割断各采空区的防护柱，煤柱一旦破裂，采空区之间将形成互相连同的趋势，而回采工作面的采空区欧风井进入其它采空区，这样将形成采空区大面积漏风。

这对矿井防止煤层自然发火极为不利。

（三）避免上行开采，遵循先采上覆煤层，再采下覆煤层的正常回采顺序。

如果先采下覆煤层，再采上覆煤层时，由于下浮煤层已经回采，其采空区下陷，再绘彩上覆煤层时，采空区漏风将会由下覆煤层的下陷时所形成的裂隙进入回采工作面，或者由上覆回采工作面进入下覆采空区中。

这样将形成采空区漏风，进而将会形成采空区自然发火。

（四）加快工作面回采速度，是采空区子热源难以形成。

（五）及时封闭采空区。

三、防治火灾的均压技术

均压是指均衡漏风通道进出口两端的风压以杜绝或减少漏风量的措施，有人称为调压。

减少或杜绝通往有遗煤堆积区域的漏风就是取消煤炭自燃的四个必要条件之一，即可以防火也可以防灭火。

用于封闭区的均压可防止遗煤自然发火和加速火灾熄灭；用于开区的均压可以抑制工作面后部采空区遗煤自燃的发展。

同时又将均压概念用于指导调整风流方向以消除火灾气体的威胁，用于正确地选择通风系统，通风构筑物的位置等通风防火工作的多个方面。

均压防灭火技术大

体可分为两类。

（一）开区的均压在生产工作面建立均压系统，以减少向其后部采空区漏风，抑制遗煤自燃，防止CO等有害气体超限聚积或向工作面涌出，从而保证工作面正常回采，称之为开区均压防火。

针对不同形式的漏风，查清主要漏风通道、漏风范围、降低或改变其端点压差是实现开区均压的关键。

1、长壁工作面漏风形式

1.后退式回采，折返通风，采空区漏风与工作面风流形成的小并联漏风系统。

2.厚煤层分层同采，上下分层工作面采空区漏风形成的角联漏风系统。

3.厚煤层分层开采，下分层回采时，透过上分层采空区漏风形成的多并联漏风系统。

4.后退式回采，折返通风，工作面后部与相邻煤层采空区或本煤层未隔离的旧巷形成的复杂连接的漏风系统。

2、漏风通道的探测

目前检测漏风通道的最新方法是采用示踪气体法。

示踪气体SF6用于检测井下漏风，SF6是无色、无嗅、无毒的不燃性惰气，在大气中的本原含量极低，而且检出灵敏度高，使用带电子捕获器的气相色谱仪或SF-1型SF6检漏仪即可检出。

释放与采样操作简便，在地面用球胆装入SF6气体，携带井下使用。

释放SF6选在漏风通路的主要进风口，采取气样使用小号球胆或15ML的医用针管在几个预估的漏风通路出口进行。

采样针管上要注明采样的时间与地点，采取气样的针管要严密封闭，携往井上，交化验室分析。

第一次采样时间的预估十分重要，为防漏检，在放样后第一次采样时间的确定要考虑释放SF6地点与采样点的距离，漏风的速度以及SF6的扩散速度。

检测漏风的距离愈长，范围愈大，漏风的风速愈小则放样与第一次采样的间隔时间可以愈长。

但是大范围的漏风区域不应超过30MIN，小范围的漏风区可在10MIN以后，采样在同一地点时间上的间隔初期短（5-10MIN）后期可稍放长一些（30-60MIN），采样十次左右就足以检出SF6的最高浓度点。

（二）开区均压措施

调节风门均压是针对小并联漏风系统而采取的一种均压措施，在工作面的回风巷内安设调节风门后，工作面风量减少，通风压差降低。

随之而来的是采空区内原有的自燃带宽度变小，窒熄带前移，已经发展起来的自燃现象也会得到抑制。

由此不难看出，在工作面后部采空区存在并联漏风的条件下，控制自燃的有效措施是在回风道内设置调节风门。

与此同时，若能采取加快回采速度的措施使三个带迅速前移自燃就不会发生。

现场生产中，针对类似条件，除采用调节风门的均压外，还在工作面的进风巷内安设调压风机，其实这是不必要的。

应当指出的是：

工作面风量的减少是有限度的，它不能低于[规程]规定的最低风速（0.25M/S），更不允许出现瓦斯超限。

另外，还要满足降温、防尘方面的要求。

图2开区均压工作面布置方式

（三）闭区均压

在有可能发生煤炭自燃而已封闭的区域采取均压措施可以防止火灾的发生，在已经因火灾而封闭了的区域采取均压措施可以加速火区的熄灭。

前者称闭区均压防火，后者称闭区均压灭火。

1、闭区均压原理

据考查，封闭内风流的流动属于层流状态。

层流状态下风流流动的阻力定律如下：

h=R*Q

式中：

h层流流动时的阻力，Pa；Q封闭区的层流风阻，N*s/m5；Q通过封闭区的漏风量，m3/s；上式表达了封闭区域的风压、风量与风阻的相互关系，而且用于分析均压效果，故

称闭区均压特性曲线图。

2、闭区均压措施

1．并联风路与调节风门联合均压。

封闭区风口、进风口两点的压差过大，，所以漏风严重，以致有自然发火的危险。

为了控制漏风采取了两项措施：

一是同时增加工作面风运道封闭区封闭区的压力；而是同时降低工作面风运道封闭区封闭区的均压技术在矿井防火中的应用（开滦钱家营矿业分公司河北唐山063301），降低进风口压力。

这样进回风口两点压差显著减少，漏风量降低，自然发火危险得到消除。

如果封闭区内原来存在火源，也会加速熄灭。

2．调压风机与调节风门联合均压。

启动风机后，再根据需要调节窗口的大小，以消除原来防火墙内外的压差，从而阻止漏风。

防火墙内外压力的均衡可由安设于调节风门外的U形水柱计显示。

这种均压方法对已封闭的火区，限于条件无其它更好的方法时方可考虑使用；对于用之防火要慎重。

风机长期运行消耗电能，经济上很不合理。

另外，一旦发生故障，风机停止运行，均压作用消失，防火作用得不到保证。

3．连通管均压。

在可能发生在煤炭自燃的封闭区的回风侧密闭墙处面，再加筑一道密闭墙，然后穿过外部密闭墙安设管路，直通地面。

在管路出口安有调节阀门，使其阻力与进风区段的阻力相等。

则封闭区的进回风两端的压能相等而漏风消失。

四、均压技术的应用

（一）工作面概况

开滦钱家营矿业分公司1127工作面是第一个跨上山、跨区域回采的工作面，回采期为15个月，而１２s-1煤层自燃发火期为12个月，回采期超过该工作面自燃发火期，具有自然发火隐患，同时上赋1196工作面已回采完毕。

工作面布置图见图3。

一采五中20032001付采五中1127采面3图1127作面工调整前通风系统示意图

1、工作面位置：

该工作面位于-450水平1～3采区十二煤层。

2、采面走向长度：

上风道1886m，下运道1940m。

3、采面倾斜长度：

平均149m。

4、工作面掘进施工情况

1．一采侧工作面掘进：

风道自2002年10月16日开始掘进，运道自2002年11月8日开口掘进。

2．三采向辅采侧掘进：

工作面风道自2003年1月7日开始掘进，于2003年3月1日

与辅采侧贯通；运道自2003年1月9日开始掘进，于2003年3月30日与辅采侧贯通；切眼自2003年2月27日由风道开口掘进，2003年3月15日与运道贯通。

5、1127工作面自2003年5月17日正式回采。

于2003年12跨过辅采区回采。

（二）煤层自燃发火防治

1、回采初期煤层自燃发火防治

1.准备工作

（1）十二煤层自燃发火期为12个月，1127工作面回采期预计为15个月，要求对工作面防火管理更加严格，制定了相应的安全技术措施的同时，加大了该区域的火检检查密度，由原来每周检查三次改为每周四次.

（2）对运道尾巷和风道尾巷使用砖灰材料及时的进行了永久性封闭，切眼绕道采用编织袋装煤矸粉码垛的方法封闭。

（三）工作面回采前，由风道维护尾巷向切眼埋设了55米直径为108毫米注浆管路，准备在工作面推进100米（运道推过最低点）后，开始对采空区注浆。

2.回采初期工作面发火隐患的产生与排除

（1）工作面运道尾巷闭在7月22日的火检检查中发现CO气体，闭气体含量为:

CH4

﹕0.9%,、CO2﹕0.5%、CO﹕0.0007%、O2﹕20%、空气温度25℃。

（2）7月23日六点班，对辅采、三采区进行通风系统调整，从而进行采区间均压措施。

其目的在于通过提高三采区压力，降低付采区的压力，从而达到减小付采与三采间的压差，使工作面向采空区的漏风量减小。

这样可以减少1127切眼的供氧量。

其设施布

置图祥见图3。

3.效果

通过采取均压措施，运道尾巷闭内CO气体含量呈现逐渐下降趋势，治理效果明显。

经过50多天的治理工作，到9月10日，1127工作面运道尾巷闭内CO气体消失，通过2个月的

观察，没有再次出现CO气体。

2、跨上山回采后煤层自燃发火防治

1．跨上山回采前准备工作

在该工作面跨付采12s上山回采前进行通风系统调整，由原来的付采回风改为一采回风。

调整前通风系统：

付井→一采12s上山→1127运道→1127采面→1127风道→付采12s→付采五中轨斜→付采风桥→1102轨道山→-300水平回风巷→东风井→地面调整后通风系统：

1127工作面跨过辅采12s边眼时，该工作面通风方式改为下行风，工作面风流方向见图4。

即新风地面--450大巷一采12s边眼进风-1127风道-工作面乏风1127运道-一采12s上山-一采五中轨斜-1101回风上山--300回风巷-东风井-地面20012003一采五中采面2图1127作面工调整后通风系统示意图压力调整后采区压力分布及有害气体的均发生明显的变化，具体数据详见表2表2采区压力分布及有害气体浓度变化表

（三）1127回采结束后煤层自燃发火防治

1127回采结束后，一采、辅采、三采区12s所有密闭注浆，将该工作面采空区所涉及

到的范围全部封闭。

同时注意该工作面采空区所涉及到的范围密闭检查。

五、综合效果

通过采取以上措施,消除矿井自燃煤层发火隐患，确保矿井安全生产，同时为该区域人员的生产活动创造了有利环境，确保了矿井各工作面顺利完成公司生产安排的生产任务，为矿井创造效益35万多元。

六、结论

矿井内因火灾的发生，往往伴有一个蕴育的过程，根据煤层自燃发火预兆能够早期予以发现。

但货源隐蔽，经常发生在人们难以进入的采空区或煤柱内，要想准确的找到货源的位置确非易事。

因此，难以扑灭，以至火灾可以持续数月、数年、甚至数十年之久。

有时燃烧的范围逐渐蔓延扩大，烧毁大量煤炭，冻结大量资源。

因此，矿井内因火灾重在早发现、在预防、早治理。