防灭火设计.docx
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防灭火设计
贵州松河煤业发展有限责任公司
松河西井
矿井防灭火设计
编制人：
卢庚忠
审核：
编制单位：
编制日期：
年月日
会审意见
名称：
时间：
地点：
主持人：
会审意见：
会审人员签字：
机电副区长：
年月日；
生产副区长：
年月日；
安全副区长：
年月日；
技术副区长：
年月日；
区长：
年月日；
公司会审意见
名称：
时间：
地点：
主持人：
会审意见：
会审人员签字
安监：
年月日采掘：
年月日
通防：
年月日机运：
年月日
分管副总工程师：
年月日
机电副总经理：
年月日
生产副总经理：
年月日
总工程师：
年月日
前言5
第一章：
编制依据5
第一节编制依据5
第二节指导思想5
第二章井田概况6
第一节井田境界6
第二节矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃概况7
第三章 火灾防治
第一节矿井火灾分类
第二节对火灾引火源分析
第三节煤炭自燃过程分析
第四节煤炭自燃倾向性鉴定
第五节影响煤炭自然的外在条件分析
第六节自然火灾的预兆特征分析
第四章自燃火灾的预测预报
一、矿井内气温日检和气体检测分析
二、火灾系数计算
三、火灾系数
四、气体分析
第五章矿井防灭火方法
第一节阻化剂防灭火
第二节其它综合防灭火措施
第六章火灾监测预报
第七章防灭火措施
第一节井下外因火灾的防治及装备
第二节通风措施
第三节火区的管理及灭火措施
第四节井下消防洒水系统
第八章发生火灾时采取的措施
前言
新园井煤矿位于红果东北35Km，行政区划属六盘水市盘县松河乡管辖。
松河西井属复采改造井区，隶属于贵州松河煤业发展有限责任公司，开采矿种为煤炭。
矿井所在地理位置
松河煤业发展有限责任公司松河西井开发土城向斜北翼中段的松河井田F34～F35号断层之间的勘查区，以黔国土资矿管函[2007]978号《关于“贵州松河新成煤业复采有限责任公司”矿界范围的请示》的批复”划定的矿界为界，井田境界西至F34断层，深部以+1400m标高为界，浅部峨嵋山玄武岩组第一段顶界露头线为界，井田走向长1.91km，倾斜宽1.5km，面积2.86km2。
矿井地理坐标：
东经104°35′38″～104°36′17″，北纬26°2′30″～26°1′36″。
为落实国家安全生产方针，坚持“先安全，后生产”的原则，在建设生产过程中，切实做好灾害预防和处理工作，根据新园井煤矿煤层自燃倾向性及煤炭自燃发火期，编制矿井防灭火设计。
第一章：
编制依据
第一节编制依据
一．法律、法规，《煤矿安全生产法》、《煤矿安全规程》和《煤矿防灭火条例》。
二．《贵州省新园井煤矿生产地质报告》。
三．根据贵州省煤田地质局实验室鉴定报告。
四．根据该矿井多年的开采及采空区发火情况。
五．依照“安全第一、先治后采”的原则。
第二节指导思想
1、贯彻执行《煤矿安全规程》相关的防灭火规定
2、针对本矿井下开采条件和不安全因素，积极采取安全有效地方法，保证防灭火安全、快速、有效。
3、依靠科技进步，采用相适应的新技术、新设备、新工艺、新材料，优化设计，确保矿井安全设施先进、合理、实用。
4、认真分析本矿井安全条件，按照预防为主的原则，采取相应安全技术措施。
第二章井田概况
第一节井田境界
井田境界
矿井地理坐标：
东经104°35′38″～104°36′17″，北纬26°2′30″～26°1′36″。
根据省煤炭管理局下发的黔煤规字〔2007〕56号文件“关于贵州松河新城煤业复采有限责任公司复采改造规划的批复”和贵州省国土资源厅文件“对《关于“贵州松河新成煤业复采有限责任公司”矿界范围的请示》的批复”（黔国土资矿管函[2007]978号），松河煤业发展有限责任公司松河西井井田境界由9个拐点坐标构成，井田走向长1.91km，倾斜宽1.5km，面积2.86km2；开采深度至+1400m标高，其拐点坐标见下表。
井田境界拐点坐标表（北京坐标系）
拐点
X（m）
Y（m）
0
2880779
35461651
1
2880160
35462905
2
2880790
35463939
3
2879957
35465013
4
2880183
35465027
5
2881005
35464114
6
2881326
35464491
7
2881919
35463676
8
2881720
35462223
第二节矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃概况
煤层瓦斯赋存及规律
根据松河井田精查（补勘）地质报告，井田内1+3～18号煤层瓦斯含量为0.26～32.65ml/g，27～32号煤层为1.05～7.53ml/g。
矿井+1400m标高以上各煤层可燃物瓦斯含量表
序号
煤层
w0平均原始瓦斯含量（m3/t）
序号
煤层
w0平均原始瓦斯含量（m3/t）
1
1+3
0.26～14.38
11
15
5.0～12.89
2
4
11.71
12
16
6.5～13.7
3
51
13.30
13
17
1.64～32.65
4
61
6.96
14
18
9.4
5
62
4.0～9.75
15
271
1.05
6
9
9.2～11.60
16
272
1.05
7
10
9.93
17
291
7.53
8
11
8.10
18
292
7.53
9
12
6.5～14.28
19
293
1.26
10
13
8.06
20
32
2.62
邻近的土城煤矿和金银煤矿（原复采四井）曾发生过瓦斯爆炸及煤与瓦斯突出事故。
矿井应加强瓦斯鉴定工作，分析和掌握瓦斯赋存和涌出规律，给瓦斯治理提供可靠依据。
根据贵州省矿山科学研究院对松河矿井中央采区已揭露煤层巷道的实测资料，+1490m标高几个煤层的瓦斯统计见表。
压力和含量
松河矿井中央采区+1490m标高瓦斯压力和含量表
煤层标号
标高
瓦斯压力（MPa）
瓦斯含量（m3/t）
3
+1490m
2.0
14.65
1.4
12.59
17
0.6
14.0
18
2.6
14.73
二、瓦斯含量梯度
根据贵州省煤炭科学研究所和原盘江矿务局1995年所进行的《盘江矿区瓦斯赋存规律及防治措施的研究》省级科研项目的结论，垂直方向上，随着煤层埋深的增加，瓦斯含量逐渐增大，瓦斯含量梯度为0.0352～0.0844m3/t·m；在相同标高的不同煤层，下伏煤层的瓦斯含量一般比上覆煤层的瓦斯含量大；在地质构造带附近，煤层瓦斯含量变化较大，不成规律性分布。
三）矿井瓦斯等级
根据《防治煤与瓦斯突出规定》，对本井田可采煤层瓦斯突出性按下表进行预测：
预测突出危险单项指标
突出危险性
破坏
类型
瓦斯放散
初速度（△p）
煤的坚固性
系数（f）
瓦斯压力
（Mpa）
瓦斯含量
（ml/g·r）
有突出危险
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ
≥10
≤0.5
≥0.74
≥8.0
无突出危险
Ⅰ、Ⅱ
＜10
＞0.5
＜0.74
＜8.0
矿井应在生产期间进行煤层瓦斯含量测定，必须加强瓦斯含量、瓦斯涌出量的测定，定期进行瓦斯等级鉴定工作，如鉴定为煤与瓦斯突出矿井，则需调整矿井巷道布置，并依据瓦斯测定情况，校核矿井通风系统与生产系统等相关系统能力。
1、矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性
该矿为整合矿井，根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件－黔安监管办字[2007]345号－《关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见》，本矿井位于煤与瓦斯突出区域。
同时，根据原贵州省煤炭管理局和贵州省能源局对六盘水市煤矿2004年、2005年、2006年和2009年的瓦斯等级鉴定报告批复，整合前煤矿以及整合后的松河西井均为高瓦斯矿井。
因此，松河西井按突出矿井进行管理。
2、其它有毒有害气体情况
生产地质报告未提供矿井其它有毒有害气体情况。
矿井有毒有害气体通常包括一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、硫化氢（H2S）、氨（NH3）及甲烷（CH4）等。
3、各煤层煤尘爆炸指数及爆炸危险性
1）根据贵州省煤田地质局实验室提供的《贵州松河煤业发展有限责任公司煤炭自燃倾向等级鉴定报告》和《贵州松河煤业发展有限责任公司新园井煤炭自燃倾向等级鉴定报告》，1+3、4、51、62、9、11、12、17、18、291、293号煤层属II类自燃煤层，15、292号煤层属III类不易自燃煤层。
见附件。
2）松河西井在生产过程中未发生煤层自燃现象，没有煤层自燃发火期的参数资料。
3）该矿的各煤层自燃倾向性等级鉴定为具有鉴定资质的贵州省煤田地质局实验室及国家安全生产重庆矿用设备检测检验中心所作，资料来源可靠。
本设计考虑煤层自燃倾向性按二类进行设计和管理。
第三章 火灾防治
第一节矿井火灾分类
（一）外因火灾。
（二）内因火灾。
第二节对火灾引火源分析
（一）外因引火热源
常见有明火、明电。
气焊、喷灯焊接、机电设备安装撞击产生的火花，摩擦火花，违章爆破，非阻燃材料高温发火、瓦斯、煤尘爆炸等。
（二）内因火灾
煤炭自然发火，主要来自煤炭存在的自燃倾向性，在一定的环境下，经低温、氧化、蓄热、干馏等一系列物理化学过程，就能形成煤炭自燃。
（三）火灾特点
（1）外因火灾：
发生突然，没有预兆，发展蔓延迅速，如果灭火及时得当可很快灭除，否则则造成不可估量的损失。
（2）内因火灾：
发展过程缓慢，发火地点隐蔽，存在有易于低温氧化的煤炭，并有连续供氧和蓄热的条件，发火前有明显预兆。
（四）引起火灾的条件
引火源、一定量的可燃物、助燃气体。
第三节煤炭自燃过程分析
一、煤在正常的温度条件下进行氧化，能散发一定的二氧化碳，水分和热量，媒体温度不高；但是煤经历长时间的缓慢氧化，温度会降低。
该阶段为潜伏期。
二、煤经过潜伏阶段后，氧化能力提高氧化生成热量增加，这时若供氧及时、充足，且散热不良，则煤会因高温加速氧化，煤的温度达到60～80°C时，氧化高温迅速增加，能达到300～500°C，此时若通风及时或洒水降温则不会引起自然。
该阶段为自热阶段。
三、煤炭经过前两个阶段氧化后，已达到着火温度，如不采取通风降温措施，就必须做到封闭严密，否则就会酿成火灾。
第四节煤炭自燃倾向性鉴定
为了掌握煤炭自燃的所有因素，以便采取相应的对策，防止引燃。
必须对煤的自燃倾向性进行测定。
每层煤的自燃倾向性应由具备资质检测部门进行鉴定，给煤矿防火提供依据，并根据鉴定级别，加强防灭火管理。
第五节影响煤炭自然的外在条件分析
一、煤层地质构造复杂，煤层松软破碎，有利于自燃。
二、巷道多，回采率低，回采速度慢，有利于自燃。
三、煤层倾角大，厚度大，采空区不易封闭，有利于自燃。
四、预留煤柱不符合技术要求，对煤柱破坏多，有利于自燃。
五、矿井通风阻力大，进、回风巷压差大，且存在较大漏风，有利于自燃。
第六节自然火灾的预兆特征分析
一、矿井内突然温度上升，有发火危险地点附近巷道产生雾气，在煤炭自燃区域外较冷的巷道表面上凝结水珠，巷道壁挂汗。
二、空气中出现煤炭与坑木的干馏产物，散发煤焦油气味。
三、井下涌水的酸度不断增加，巷道中空气温度上升。
四、矿井空气流经自然区氧气明显减少，二氧化碳、一氧化碳浓度增加，这些气体可以作为火灾预防、预测依据。
第四章自燃火灾的预测预报
一、矿井内气温日检和气体检测分析
（一）气温日检：
加强防灭火管理，严格执行防灭火制度，即要从思想上提高防范意识，还要从实际工作中做好气体检测，及时采取安全技术措施以消除安全隐患。
（二）工作要求：
制定防灭火制度，建立防灭火档案，坚持每日对矿井的自燃发火区、老巷、井下各防火墙、采空区密闭墙和高温区不少于三次检查监测，并做好记录。
（三）指定专人配合瓦检员、测风员按照《规程》规定测定矿井各工作面和各巷道的气体成分，做好记录。
（四）要求每三日做汇总，上报矿长和安全技术科，由防灭火机构负责人具体落实。
二、火灾系数计算
通过所测定井下各测点的氧气减少量（-O2），二氧化碳增加量（+CO2）和一氧化碳增加量（+CO）进行预测预报。
各项指标计算如下：
1、R1=+CO2×100％
-O2
2、R2=+CO×100%
-CO2
3、R3=+CO×100%
+CO2
式中
R1为二氧化碳火灾系数
R2为一氧化碳火灾系数
R3为第三火灾系数
-O2为矿井中进回风流中的氧气含量
+CO2为矿井中进回风流中二氧化碳含量
+CO为矿井中进回风流中的一氧化碳含量
两系数浓度相减得出。
三、火灾系数
H1=CO×Qm3/min
式中
CO——区域回风流中的一氧化碳含量%。
Q——区域回风量，m3/min。
设计根据风流中的一氧化碳的绝对量，来预测自燃火灾和煤层自燃倾向性鉴定值。
当回风流中的一氧化碳含量超过规定值时，就属着火，小于安全规定值时不发火。
四、气体分析
根据煤体放出温度的关系作为指标性气体进行煤炭自然预报。
当煤体温度为60～80℃时，必须立即采取措施进行灭火。
第五章矿井防灭火方法
第一节阻化剂防灭火
一、设计依据
M3煤层自燃倾向性试验结果表明，煤的氧化程度为0%，丝炭含量10.88%，为不易破碎的肥气煤，未见地表露头被火烧，本煤层的自燃倾向性等级属Ⅱ级自燃煤层。
自燃倾向性鉴定结果表
项目
编号
水分Mad（%）
灰分Ad（%）
挥发分
Vdaf（%）
焦渣特征
真相对密度
全硫St,d（%）
煤吸氧量cm3/g
自燃倾向性分类
M3
0.71
20.32
27.89
6
1.45
0.15
0.66
Ⅱ级
二、阻化剂选择
根据阻化效果好、成本低和资源丰富的原则，本矿井选用的阻化剂为20%的氯化钙（CaCL2）溶液，喷洒设备选用一台WJ-24型阻化剂喷射泵，流量2.4m3/h，压力2-3MPa。
三、喷洒压注系统
设计矿井年产量为60万吨/年，井下一个采煤工作面生产，日喷洒量不大，为减少矿井投资，设计确定选用机动性喷洒压注系统，可以满足防火的要求。
四、参数计算
1、阻化剂溶液的浓度
ρ=T÷C×100%=T÷（T+W）×100%
式中：
ρ—阻化剂溶液浓度，%；
C—阻化剂溶液量，kg）；
T—阻化剂用量，kg；
W-用水量，kg。
依据实际经验阻化剂溶液浓度取20%。
2、工作面一次喷洒量
投产工作面采用一次采全高方法，故工作面一次喷洒量主要为底板浮煤的喷洒量。
工作面底板浮煤喷洒量
G1=K1K2LBh1A1
式中：
G1—按重量计算浮煤一次喷洒量，kg;
K1—一次喷洒加量系数，一般取1.2；
K2—松散煤（浮煤）的密度，取0.8t/m3；
L—工作面长度，100m；
B—一次喷洒宽度；
h1—底板浮煤厚度，0.1m；
A1—原煤（浮煤）的吸液量，50kg/t；
G1—1.2×0.8×100×1×0.1×50=480kg
五、阻化剂喷洒工艺
矿井采用矿车运送阻化剂至工作面现场配制，阻化剂溶液箱为自制2.0m×1.0m×1.0m，选用BH-40/2.5型煤矿用灭火泵接软管和喷枪对工作面浮煤进行喷洒，每天喷洒一次。
喷洒设备设置在回风巷便于运送。
六、阻化液喷射泵工安全操作规程
A、一般规定
第一条、上岗前必须经过专门培训并考试合格，取得本工种岗位操作资格证书。
第二条、认真学习“作业规程”熟悉作业环境，生产系统施工方法，质量标准和安全注意事项，具备自保，互保的意识和能力。
第三条、熟练掌握所用阻化液喷射泵构造，特征，技术性能，安全注意事项,掌握维修和保养技术。
B、准备工作
第四条、在使用前应认真阅读阻化液喷射泵使用说明书，卸下防护罩，检查各部件螺丝不得松动，，注意三角皮带应松紧适宜必须与二轮平直（可用液泵及电机的低角螺栓调整），再装好防护罩。
搬运时将前后四根抬把抽出即可。
第五条、打开曲轴箱加油盖，注入清洁的N10-N32机械油，
加到油窗的油位线为止。
每次使用前都应检查润滑油的油位，如低于油位线时，应及时添加。
第六条、检查电源是否接好，电机是否返转。
第七条、将带有吸液滤网的吸液管与液泵的吸液口接上，带有吸液网的一端置入装满阻化剂溶液的箱内，将Φ13mm的高压胶管与液泵的排液口接上，再连接喷枪或雾化喷头。
C、阻化剂的配制
第八条、自制的阻化液箱为：
长2.0m、高1.0m、宽1.0m、容积2.0m3、重量为0.20t，每次全工作面喷洒2/3箱。
第九条、每袋氯化钙（CaCL2）重量为100kg，要使用的阻化剂液为20%溶液，每箱应加氯化钙（CaCL2）为2袋。
每次全工作面应使用氯化钙（CaCL2）360kg。
D、起动各调压
第十条、液压泵与动力机配套时，不需要考虑旋转方向，因液泵在顺时针或逆时针方向旋转时均能正常运转。
第十一条、起动前，应先将调压手轮向“低”的方向旋松几圈，
把调压手柄往顺时针方向板足“卸压”，将吸液滤网放入清水中，再送电试喷，要求各接头无渗漏且流量、压力、射程及喷洒状态应达到要求，若起动后不吸水就应停机查明原因。
第十二条、起动后，如果电动机和液压泵都运转正常，排液无问题，就可以把调压手柄往逆时针方向扳足“加压”，再把调压手轮向“高”的方向旋紧至所需压力。
第十三条、压力表所显示的压力者以由低向高调为标准，由高
向低调测误差较大，可以用调压手柄来回扳动几次，即可指出正常压力。
第十四条、液泵不可脱水空转，欲停止工作时，必须将调压手柄扳到卸压位置，待淮泵压力降低后主可停机以免损坏设备。
E、操作
第十五条、喷射前要检查喷射抢前方有无人员，操作人员要站在液压支架下面向采空区内喷射。
第十六条、喷射阻化液时必须均匀的喷洒在空区浮煤上，严禁因支架挡着不好喷而导致部份地点未喷洒到。
第十五条、需搬动喷射时必须关掉阻化液喷射泵，将电缆、管路顺好，移够后才能搬动，严禁在阻化液喷射泵工作中搬动。
F、停阻化液喷射泵
第十六条、每次工作结束后，需用清水继续喷洒数分钟，祛除液泵和管路内的残液，停机后拆下吸水管，再转动几下皮带轮以排出液泵内的存水，延长设备的使用寿命。
D、注意事项
第十七条、定期更换润滑油：
当液泵实际使用200h左右（不足200h应每季度）须更换曲轴箱内润滑油一次，更换时，先旋下油塞和加油盖，将污油放净，从加油口，将内部清洗干净，再注入规定的机械油切勿其它油类代替，若换油时间未到，发现吸水座下小孔滴液、油位上升、变白或成乳化状液体等（说明曲轴箱内有药液进入）应立即换油，并更换吸水座内的出水密封圈。
第十八条、注意观察箱内阻化剂溶液的剩余量，液泵不可无液空转。
第十九条、润滑油要按要求更换，并保持与油位线一致。
第二十条、工作结束时，必须将调压手柄调至降压位置，待压力降低后再停机。
第二十一条、更换活塞碗应注意活塞碗和活塞碗托的方向，并把进水阀片拧紧，装上弹簧垫圈后再拧紧螺母。
第二节其它综合防灭火措施
根据本矿工作面的因素，设计采取的综合措施有：
1、均压灭火
采用均压防灭火，需按下列规定和程度进行：
（l）采用均压防灭火之前，查明需要均压的区域风流压能分布和漏风状况，然后方可制定均压方案和措施，付诸实施。
实施中应进行均压效果实测，以便检验和修正原制定的方案。
修正方案实施后，还应重新进行效果观测，出现不符合均压要求时，要随时采取风压调节措施，保证达到预期的均压防灭火目的；
（2）绘制通风压能图时，要进行井下巷道阻力实测。
绘制通风压能图和查明漏风状况的工作，应在有实践经验的人员的指导下完成；
（3）实行区域性均压时，应顾及邻区通风压能的变化，不得使邻近采空区、采煤工作面、采空区或扩巷煤柱的漏风量有所增加，严禁火灾气体涌入生产井巷，因此对所有漏风点都要与之均压；
（4）回采工作面采用增压法均压时，必须保证均压风机持续稳定地运转，并制定均压风机突然停止运转时保证人员安全撤出的措施；
（5）采用均压技术灭火时，实施之前必须查明火源位置、瓦斯流向，并制定防止瓦斯流经火源而引起爆炸的措施。
（6）当局部实施均压时，应采用风窗或辅助风机调压法进行均压防灭火。
A、升压时，风窗应设在回风顺槽工作面停采线以内；降压时，风窗应设在进风顺槽工作面停采线以内。
为了提高均压效果，应设两道风门或风墙，间距8m。
在风门或风墙的上部设一个矩形带拉板的窗口，其下设置自动闭锁风门。
B、辅助通风机处于工作状态时，由于前方风压呈正压状态，后方风压呈负压状，一般都采用升压调节。
一般通风机设在靠风巷一侧，在通风机进、出风口处各设置一道板墙或轻质预制块墙，墙中间设风门，风门因运输设备不同而选择不同的布置形式。
设置的板墙要尽量严密，以避免因产生循环风流而引起风压损失。
严禁设通风机不设墙的布置形式。
2、加快工作面推进度
采空区次氧化带的氧化带长度一般为60～90m左右，为使在发火期内将浮煤甩入采空区窒息带，应根据自然发火期确定工作面推进度。
3、加强火灾预测、预报及监控
按照《煤矿安全规程》的规定，开采易自燃和自燃煤层时，在采区开采设计时，必须明确选定自然发火观测站或观测点的位置，并建立监测系统和自然发火预测预报制度。
在生产过程中不断地积累资料和经验，并加强各种检测，是可以预测、预报火灾的，使其在萌芽状态就能采取措施加以消灭。
4、其它综合措施
（1）对主扇风机定期进行性能测定，掌握其特性，并随着季节变化及时调整主扇风机工况，确保用风点供风稳定、合理。
（2）工作面采完后及时密闭，杜绝漏风。
（3）工作面破碎煤壁及裂缝等漏风处，喷射高效速凝剂砂浆，增大漏风通道风阻等措施。
（4）发火征兆明显处，用高压泵压注或喷洒凝胶胶体，覆盖煤体，隔氧降温；对采空区顶部和巷道高冒顶部的高温点和火区，辅以注耐高温胶体措施。
（5）矿井范围内的地面塌陷坑必须及时回填、压实，以防止向采空区漏风，引起采空区余煤自燃。
主要采用推土机进行回填，压路机进行碾压，回填碾压时要由塌陷区的边沿逐步推进，防止出现事故。
上述综合防灭火方法给出的参数，只作原则性参考，具体实施时，应根据实际情况予以调整。
地面防火：
设计除对各建筑物按二、三级耐火保护措施外，对易发生火灾的机修间、器材库、木材加工房等建筑均配备一定的消防器材，并设消火栓。
第六章火灾监测预报
束管监测系统适用于煤矿井下气体监测，预报煤矿自燃发火，本设计选用KJ70N型的矿井火灾预报监测系统——束管监测系统由安装在矿井地面控制中心的数据处理装置、抽气泵及敷设在矿井中的管缆及管路附件等构成。
利用抽气泵和管缆将井下被测点气体信息取至地面进入气路控制装置，在计算机的控制下进行处理。
依据长期连续监测矿井气体成份的变化趋势和格拉姆系数，可预报煤层的自燃发火。
第七章防灭火措施
第一节井下外因火灾的防治及装备
一、电气事故
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