防灭火设计Word文件下载.docx
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①1#煤层：
煤层厚度0.81-1.17m，平均0.91m，结构简单，不含夹矸，为稳定可采煤层，煤层顶板为细砂岩、炭质泥岩、砂质泥岩，底板为泥岩，变质程度为肥煤阶段。
②2#煤层：
煤层厚度0.61-1.71m，平均1.24m，结构简单。
含0-1层夹矸，夹矸厚0.06m-4m不等。
顶板为1#煤底板。
底板为深灰色砂质页岩，变质程度为肥煤阶段。
③9#煤层：
煤层厚度1.05-1.51m,平均1.31m，顶板为石灰岩，底板为泥岩，变质程度为瘦煤阶段。
④10#煤层：
煤层厚度4.14-6.62m，平均5.15m，含夹矸1-5层，夹矸为泥岩或炭质泥岩，夹矸单层厚度0.03-0.27m,煤层顶板为泥岩，底板为泥岩，变质程度为瘦煤阶段。
⑤11#煤层：
煤层厚度1.09-1.87m，平均1.49m，局部夹矸1层，夹矸厚度0.13m左右，顶板为泥岩、炭质岩，底板为泥岩，变质程度瘦煤阶段。
矿井可采储量5253.94万吨，目前设计生产能力45万吨/年，改造后为90万吨/年。
根据山西省煤炭工业局综合测试中心对9#煤层煤样测试结果表明：
煤的自燃倾向等级I级，倾向性质为容易自燃煤层。
自然发火期一般为7～8个月。
矿井煤层的自燃性相关指标的分析，依据了井田精查地质报告提供的相关实验数据，并结合了邻近生产矿井的实际情况，基础资料可靠，可以作为矿井防灭火设计的依据。
矿井火灾分为内因火灾和外因火灾，内因火灾是由煤层自燃引起的火灾，外因火灾是由外部火源，如明火、电缆着火、电弧火花、瓦斯或煤尘爆炸、放炮等引起的火灾。
矿井火灾的主要危害有产生大量的有害气体，引起瓦斯和煤尘爆炸、毁坏设备和资源。
因此，针对可能引起本矿井火灾的各种原因及条件，设计考虑了预防明火，加强通风管理、注氮、井下移动式灌浆以及喷洒阻化剂等综合防灭火措施。
第二章开采煤层自燃预测及防治措施
第一节、煤的自燃分析预测
影响煤层自然发火，除决定于煤层的开采技术（包括开拓方式、巷道布置、采煤方法、开采方式、开采顺序、顶板管理、通风方式、通风系统、通风强度等）因素外，还与煤层的内在因素有关。
这些内在因素对煤层的自燃倾向性影响很大，主要包括煤的化学成分及变质程度、孔隙率、地质构造和内生裂隙、水分、炭化程度、煤岩组分、硫磷含量、瓦斯含量、吸氧速度、温度等。
根据地质报告鉴定成果，结合邻近生产矿井实际情况，本矿井各煤层均具自燃倾向，因此设计按容易自燃煤层进行设防。
第二节、煤层的自燃预防措施
（一）开拓开采方面的措施
1、巷道布置与开采顺序
本矿井采用斜井开拓方式，斜井为进风井。
主要开拓巷道包括主、副斜井，井底车场等主要开拓巷道布置在岩层内；
回风井为竖井，支护形式采用网锚喷，工作面顺槽均沿煤层布置，支护形式采用锚网支护，煤层巷道均考虑了封闭措施，并要求加强维护，严防冒顶。
矿井在生产和建设过程中，应根据煤层的暴露情况合理调整煤层巷道的支护形式，原则是：
及时封闭暴露的煤层或尽量缩短暴露时间，从而减轻煤层自燃的可能性和煤层瓦斯的涌出。
尽量不掘和少掘设计外的辅助性巷道，及时密闭采空区和废弃巷道，以避免风流紊乱、串风、漏风，从而达到预防煤层自燃的目的。
本矿井可采煤层1#、2#、9#、10#、11#，设计开采顺序先采1#、9#煤层，后采2#、10#、11#煤层
2、采煤方法
本矿井9#煤采用走向长壁高档普采，10#、11#煤同采，采用走向长壁综采放顶煤，全部垮落法管理顶板。
工作面采用后退式回采方式。
9#煤工作面采用高档普采设备，10#、11#煤将采用先进的综采设备，工作面设备配套合理、先进、协调，开采过程中可以提高资源回采率，降低故障率，加快推进速度，采后立即封闭采空区，在时间和空间上减少了煤炭的氧化，降低了自然发火的可能。
开采时，应尽量减少采空区残煤，尽量少留煤柱或不留煤柱，提高资源回采率，以利于预防采空区煤层自燃。
及时密闭采空区和受采动影响的不可采煤层。
合理进行顶板管理，使采空区尽快压实。
（二）通风方面的措施
根据矿井开拓布局，矿井采用中央边界式通风，系统简单。
矿井生产能力45万吨，后期90万吨，设计要求加强管理，控制内部漏风，降低通风阻力等综合措施。
回采工作面为走向长壁后退式回采方式，全负压通风，进回风顺槽平直，支护强度良好，通风阻力小，工作面至停采线后要及时撤出所有设备、设施并进行密闭，避免向采空区漏风。
井下各通风设施进行了合理设置，以尽量降低负压，控制漏风。
主扇设有反风装置，可满足全矿井反风要求。
（三）监测方面的措施
矿井选用KJ70N型安全监测监控系统，其中含有温度、一氧化炭、风速、瓦斯、等监测探头和报警装置。
第三节、防灭火方法
回采工作面存在多种发火因素，矿井能否安全回采，防灭火是关键之一。
由于本矿煤层自燃指标为很易自燃的煤层，所以设计考虑以预防为主的防灭火方法。
设计采用注浆方法为主，并辅以井下移动式灌浆及注（喷）阻化剂和加强管理与监测并采用先进技术加快开采推进度等综合防灭火措施。
（一）注氮防灭火
本矿井开采煤层属容易自燃煤层。
设计考虑对煤层自然发火采取综合防治措施，在井上下建立相应的防灭火安全监测、监控系统，并对注浆、注氮等防灭火方法进行综合比较。
注氮防灭火，是通过高压制氮机将压缩空气制成氮气，经管路向井下采空区或掘进工作面灌注，使该区域内空气惰化，使氧气浓度小于煤自然发火的临界氧浓度，从而防止煤氧化自燃或使己形成的火区窒息。
该方案虽然初期设备投资较高，但系统简单，不需购地，安装使用方便，不产生二次污染。
采用适量的氮气注入采空区，则能迅速充满采空区氧化带的各个部位，降低采空区氧含量，惰化采空区，尤其是氮气比空气略轻，更能迅速降低采空区上部氧含量，有效抑制顶部浮煤自燃。
根据国内多数矿井应用氮气防灭火的实践表明：
氮气具有灭火速度快，既能防火，又能灭火，还能抑制瓦斯爆炸，无环境污染，对煤质无影响特点。
通过上述分析比较，结合本矿的具体特点，设计井下采掘工作面选用以氮气防灭火为主，黄泥注浆及喷洒阻化剂等为辅的综合防灭火措施。
同时加强管理与监测，并采用先进技术加快开采推进度的综合防灭火措施。
设计已配备阻化剂喷射泵和注阻化凝胶堵漏等设备作为辅助防灭火的措施。
1、氮气防灭火的技术要求
本设计将氮气用作预防性注氮，同时考虑灭火注氮。
日常根据需要进行预防性间歇式注氮，当发现有火灾征兆时，采用连续注氮直到征兆消除。
2、设计依据
矿井气侯条件、开拓方式、开采布置、开采深度、采煤方法、工作面风量、煤层赋存条件、地质构造、丢煤情况、自然条件等
3、注氮工艺系统及设备
（1）注氮工艺系统及布置
按矿井技改完成后要求制氮设备的产氮量，变压吸附式即可满足，
对于变压吸附式制氮设备，目前常用井下移动式制氮系统，将该设备放在采区附近，章省了输氮管路的投资，我矿拟定采用该方法。
（2）注氮参数
注氮防灭火隋化指标
注氮防火隋化，即注氮后采空区域内氧气浓度不得大于7%。
注氮灭火隋化，即着火区域内氧气浓度不得大于4%。
注氮量
a、按采出的空间，即在单位时间内注氮充满采煤所形成的空间使氧气浓度降到惰化指标以下计算注氮量
Qn=[A/（1440tρn1n2）]×
（C1/C2-1）
式中：
A——年产量,t，9#煤工作面35万吨/年，
t——年工作日，300d；
ρ——煤的密度，1.4t/m3；
n1——管路输氮效率，90%；
n2——采空区注氮效率，80%；
C1——采空区空气中氧的含量，20.8%；
C2——采空区防火隋化指标，7%。
9#煤Q1=[350000/（1440×
1.4×
300×
90%×
80%）]×
（20.8%/7%-1）=1.58m3/min。
经计算，并结合其他经验，本矿井9#煤工作面防灭火注氮量取6.5m3/min（390m3/h）
（3）制氮设备选择
根据本矿井的开拓布置、采区接替及矿井所需注氮量情况，结合国内采用注氮防灭火矿井的设计生产情况，考虑到矿井注氮实际效果及一定的安全系数，确定本矿井初期选用井下固定式制氮装置两套，考虑矿井后期发展，预留1套设备。
（4）注氮工艺
根据本矿井的开拓布置、煤层有自燃倾向、发火周期和工作面开采情况，在采空区深部预埋注氮管道，在自然发火期之前或有火灾预兆时，进行连续注氮，使采空区深部的氧含量降到防火惰化指标以下，然后根据工作面推进等情况，对预埋管道进行拖移。
（5）输氮管网
供气系统：
空气→空气压缩机→压缩空气→制氮站→制氮设备进气口。
（6）注氮方式和防灭火方法
根据矿井火灾发生的地点不同，灭火的方式也不同，按《煤矿安全规程》要求，编制相应的防灭火设计，同时生产中应制定安全计划、措施、管理制度、作业规程等，针对不同的发火形式，发火地点制定不同的灭火方法。
（二）井下移动灌浆防灭火
根据矿井实际情况，设计配备了井下移动式简易灌浆系统。
该系统机动灵活、灌浆距离短，管材消耗少，堵管几率小。
系统有泥浆泵、灌浆管、搅拌机等组成，灌浆材料可采用粘土、亚粘土等，也可采用炉灰、粉煤灰等代用。
灌浆地点主要在停采线附近，用于采空区封闭。
一、主要施工设备、工艺
（一）、注浆设备、材料及参数
1、注浆设备：
BW—600型注浆机
2、注浆材料：
黄土、水
3、主要注浆参数
（1）、灌浆系数
防灭火灌浆系数为5%~15%。
（2）、水土比
矿井防灭火注浆浆液的水土比应为1：
2~1：
5。
（3）、注浆量
根据注浆巷确定注浆量
4、方法：
水力制浆
黄土从地面运至注浆地点，将土疏松，经机械搅拌制浆
（二）、施工工艺
安装注浆机→制浆→设备检查→注浆→密闭巷道→回收设备→清理作业现场
二、主要安全措施
1、需注浆的地点为已经密闭的旧巷道及采空，注浆地点必须
在图上记清楚，并填写好日记。
2、向密闭巷道内注入黄土泥浆，水土比1：
5.注浆时，
必须将注浆点巷道注满为止。
如巷道两侧煤体有漏风现象，也必须注浆进行封堵，泥浆必须搅拌均匀，配比必须满足需要，注入泥浆从煤体中溢出为止。
3、打开原先密闭时，先打开一小孔，瓦斯员现场检查有害气
体浓度，确定无问题后，方可打开满足注浆管路需要的注浆孔。
4、转运卸机器设备及相关物料过程中要互相协调好，避免磕
碰。
5、施工前必须检查机器设备，确保机器能够安全工作。
6、作业现场由专人指导，现场施工人员必须学习操作规程并
听从指挥。
瓦斯员跟班检查作业地点CO、CH4、CO2浓度，并将结果告知现场人员，并汇报调度室、安置员现场监督。
7、作业点必须由调度指挥中心安装电话，方便与调度室汇报
情况。
8、每班作业完毕后必须向调度室汇报注浆情况。
9、注浆结束后，必须及时封闭注浆孔，撤出设备及人员，设置栅栏，揭示警标，将作业现场情况干净。
（三）阻化剂防灭火
1、设计依据
设计主要为煤的物理化学性质、矿井周围地理环境、气候条件、煤层顶底板岩性、煤的发火期、发火特征以及阻化剂的物理化学性质等。
2、阻化剂的选择
设计选用阻化效果好、储运方便、货源充足、价格便宜的工业氯化钙。
3、喷洒压注工艺
设计采用阻化剂喷射泵进行机动性喷洒压注。
该系统工艺简单，施工快，投资小，机动性强。
4、参数计算
（1）阻化剂溶液的浓度和密度
通常情况下工业氯化钙浓度在10~20%时，阻化效果较好，生产中应根据实际情况进行调整。
阻化剂溶液的密度应由实测取得，一般情况下，10~20%氯化钙溶液的密度为1.05t/m3～1.11t/m3。
（2）原煤吸药液量
原煤的吸药液量设计取平均10kg/t。
（3）工作面一次喷洒量
一般在准备班的放顶前进行，工作面一次喷洒量包括底板浮煤和护顶煤的喷洒量。
设计工作面一次喷洒量为300kg。
生产中可根据实际喷洒情况确定。
4、喷洒压注设备
设计选用阻化剂喷射泵及其相应的配套器材设备。
第四节、其它综合防灭火措施
氮气防灭火、阻化剂防灭火等必须与其它辅助防灭火措施相配合，采取以氮气防灭火为主的综合防灭火措施，才能取得好的防灭火效果。
结合本矿实际，设计采取的其它综合措施有：
一、堵漏
由于氮气防灭火要求注氮区域严密，因此必须采取各种措施对注氮区域进行堵漏。
一般除对巷道高冒区域巷道裂隙采取注浆或阻化凝胶外，工作面上、下隅角挂风帘，采空区后方不留任何尾巷并应严格封密所有联络巷，减少巷道间风压差，以减少漏风。
二、加快工作面推进度
采空区次氧化带和氧化带长度一般为60～90m左右，为使在发火期内将浮煤甩入采空区窒熄带，应根据自燃发火期确定工作面推进度。
本矿井煤层自然发火期一般为7～8个月。
设计的9#煤工作面月推进度为105m，能满足要求。
三、开切眼防灭火
开切眼为工作面易发火地点，必须重点预防；
掘进时应对冒顶区及时充填，开切眼掘完后应先喷洒膜阻化剂，再用泥浆进行全断面喷涂，并应加强监测。
四、加强火灾预测、预报及监控
按照《煤矿安全规程》规定，氮气防火必须有能连续不断地监测气体成分变化的监测系统。
通过生产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。
第三章 井下外因火灾的防治
第一节、电气事故引发的火灾防治措施及装备
一、井下机电设备硐室防火措施
井下所有机电设备硐室设计基本都布置在岩层内，距开采煤层一定距离，且所有硐室及通道均采用不燃性材料支护，长度超过6m的硐室均有两个以上出口。
中央泵房硐室及通道采用锚网喷支护，在其通道内设有一道密闭门，可作防水、防火用，硐室内将配备手提式灭火器。
中央变电所硐室及通道采用锚网喷支护，在与井底车场通道内设一道密闭门，可作防火和防水用，各硐室应按规定配备有灭火器。
其它机电设备硐室均按照有关规程、规范要求设置消防设施。
机电设备硐室的管理维护均应依据有关规程、规范制定相应的制度。
并按照有关规程要求严格进行管理。
严禁携带火源或易燃易爆品进入机电硐室，严禁非相关人员进入机电硐室内，机电硐室内工作人员必须进行防灭火的安全培训。
如井下发生火灾，必须遵照有关规程规定要求进行灭火救灾
二、井下电气设备的防火措施
井下电气设备均采用防爆型。
井下各变电所均为两个以上的回路供电。
电气设备和供电线路均设有保护接地、漏电等保护。
地面、井下所有线网和设备均按规程规定和要求设有防雷等保护接地网。
三、井下电缆
井下电缆均采用煤矿用阻燃电缆。
电缆的选择、敷设、连接等均按规程规定和要求进行。
四、井下电气设备的各种保护
井下电气设备需按有关规定定期检查、维护、修理。
并设有保护接地、短路、过流、过负荷、断相、漏电等保护。
第二节、胶带输送机着火的防止措施及装备
本矿井下带式输送机有主斜井带式输送机、皮带大巷带式输送机和工作面顺槽带式输送机。
一、井下带式带式输送机使用的胶带为阻燃型，其安全性能和技术要求应符合规程规定。
带式输送机托辊的非金属材料零部件和包胶滚筒的胶料，都必须阻燃和抗静电，其安全性能应符合规程规定。
二、带式输送机巷道顶部设有照明灯进行照明。
三、带式输送机巷道设有火灾报警装置及监测监控装置。
四、井下带式输送机装备考虑了综合保护措施，该保护装置具有煤位信号、速度、温度、烟雾、洒水、拉线停车开关、自动联锁控制等功能。
驱动装置和电控选用防爆型。
第三节、防止煤层自燃发火措施
一、建立健全防治煤层自燃发火管理制度，明确责任，配备专业人员。
二、建立煤层自燃观测制度，定期观测采空区防火墙回风侧，回采工作面上隅角及回风巷高冒区一氧化碳、瓦斯、二氧化碳、氧气浓度，以及气温、水温、风量。
三、设置一条专业回风巷，专门用于矿井回风，专用回风巷采用锚网喷进行支护。
四、矿井在回采过程中尽可能减少或不留煤柱，不丢或少丢浮煤，提高回采率。
五、回采工作面在回采过程中，及时清理掉一切可燃物品，对井下使用的棉纱头、布块。
各类油料以及废旧坑木及时清理出井。
六、回采工作面采用正规循环作业方式，加快回采工作面推进度。
七、回采过程中，对通向采空区的通道及时进行封闭，时间不超过10天。
八、采区结束后必须及时进行封闭，时间不超过45天。
九、密闭墙设置两道墙，墙的厚度不小于400mm道墙之间的距离不小于2米，中间用黄土填满、捣实。
十、定期对密闭墙进行观测，将检查结果记录在密闭牌板上，并及时向有关领导汇报。
十一、井下电气设备杜绝失爆现象，所以设备、电缆必须选用取得“MA”标志的矿用产品。
采区一切有效措施，避免产生外因火源。
十二、井下杜绝使用一切可燃性支护材料。
十三、完善井下安全监控系统，配齐和正确安设CO、温度等传感器，并保证正常使用，发现有异常变化，及时采取措施进行处理。
十四、井上下设置消防材料库，配备足够数量的消防材料和工具及灭火器材。
十五、矿井必须设地面消防水池，容量不小于200立方米，井下建立消防管路，每100米设置支管和阀门，主皮带机道每50米设置支管和阀门。
十六、启封火区必须制定启封计划和安全防范措施，并按规定程序组织实施。
第四节、防止和隔绝煤尘爆炸措施
1、建立健全防尘管理各项规章制度，每旬对井下进行一次全面防尘，防止煤尘积聚。
2、完善井下防尘系统和防尘设施，保证满足井下正常的防尘用水。
胶带运输巷每50米设置一个三通阀门，其他巷道每100米设置一个三通阀门，便于洒水防尘。
3、各采、掘工作面必须做到放炮前后洒水防尘，放炮使用水炮泥。
4、隔爆水槽、净化水幕的安装质量和数量必须符合规程规定。
5、井下各装载点净化喷雾装置必须齐全、雾化效果好，并正常使用。
6、综合机械化采煤机、掘进机正常使用好内外喷雾，无内外喷雾不允许生产。
7、加强机电设备管理，坚决杜绝失爆现象；
设备要定期除尘，保持机电设备整洁、卫生。
8、采、掘工作面要加强通风管理，防止煤尘到处飞扬和煤尘积聚。
9、安排专人定期冲洗巷帮，做好综合防尘工作。
第五节、其它火灾防治措施及装备
一、防止地面明火引发井下火灾的防治措施
1、杜绝火源。
严禁将烟火带入井下，不许在井下使用明火；
地面井口房附近20m范围内禁止明火；
井口房设有防火门和消火栓及灭火器；
井下严禁用灯泡、电炉等取暖。
地面临时排矸场、消防材料库、炉灰场、坑木场、井口房等的布置满足安全规程规定要求。
2、井下从事电焊、气焊等工作。
必须遵守《煤矿安全规程》的规定。
3、矿井设有地面消防水池和井上下消防管路系统。
井下消防管路系统中每隔100m设置有支管和阀门，在胶带输送机巷中每隔50m设置有支管和阀门。
地面消防水池容积为260m3，必须经常保持足量的水量。
4、井下爆炸材料发放硐室、机电硐室、检修硐室、材料库、井底车场、使用胶带输送机或液力耦合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中均配备有灭火器。
二、防止井下爆破引发火灾的措施
1、井下爆破材料必须选用正规厂家的合格产品，且必须分批次、分品种存放在爆破材料库内，并经过检验后方可下井。
2、井下爆破材料的使用必须严格管理，使用前由放炮员专人领取，当班未用完的必须送回发放室保存。
3、必须采用毫秒电雷管，炮泥要填实，放炮前必须检测瓦斯等有害气体浓度，并对其周围物料进行清理，严禁堆放易燃易爆物品。
严禁使用产生火焰的爆破材料和工艺。
4、地面下井所有管线均做防雷接地。
为防止由于雷电波侵入、静电感应、管路带电等进入井下，所有下井管道、线路等均按规范要求做接地处理。
5、在井下清洗风动工具必须在专用硐室内进行。
二0一一年一月
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