矿井防灭火措施.doc

平顶山裕隆三泰煤业有限公司
防 灭 火 措 施
二〇一二年二月
矿井防灭火
第一节 概况
根据本矿历年开采情况及平煤(集团)公司通风实验室作的煤尘爆炸性鉴定报告,二1煤层和三9-10煤层煤尘均有爆炸危险性,二1煤爆炸指数39.42%,三9-10煤爆炸指数49.55%,据平煤(集团)公司通风实验室作的煤炭自燃倾向等级鉴定报告,二1煤层自燃等级为II类,属自燃煤层。该矿在今后开采时必须加强管理和防范。该矿所采三9-10煤层自燃倾向等级未作鉴定,建议建设单位尽快提请有资质的部门作出鉴定,以供下阶段设计使用。
为了保证安全生产,避免生产安全事故发生,本矿煤层暂按自燃煤层管理,设计拟采用综合防灭火措施,在地面构筑注浆站,铺设专用管路至工作面,井下装备移动式灌浆系统一套,对采空区实施注浆,及时封闭采空区,防止煤炭自燃。
第二节 开采煤层自燃预测及防治措施
一、煤层的自燃预测分析
二1、三9-10煤层属腐质煤类,其原始原料为高级植物的遗体分解转化而成,由于泥炭堆积复水程度深,还原作用强,在厌氧的水介质条件下,菌解作用强,植物遗体分解充分。因此,多形成无结构的镜质类物质,丝质类物质较少,煤的抗氧化能力较强,不利于煤层自燃。
二1煤层结构简单,煤质松软易碎,煤层顶板为砂质泥岩或砂岩,底板砂质泥岩。二1煤层呈灰黑色,块状、粉末状,参差状断口,节理较发育,含黄铁矿结核,坚固性系数0.16~0.2,容重1.39t/m3,属中灰,低硫,高发热量的焦煤。三9-10煤层属低硫,中高灰中等发热量的烟煤,适用于动力及民用煤。
煤的机械强度低,煤质松软,多以粉煤为主,不利于空气进入煤体,对煤层自燃有一定阻碍作用。
矿井采用三立井下山单水平开拓全井田,通风方式为抽出式通风,主、副井进风,风井回风。根据该井田煤层赋存特征将井田二1煤层和三9-10煤层各划分为一个采区进行单独开采。三9-10煤层的采区为二1煤层采区的接替采区。开采二1煤层时,副井-64m水平井底车场沿煤层顶板走向布置,层位处于二1煤层顶板岩层中。在二1煤层布置有两条下山,即轨道下山和皮带下山。采区内回采工作面之间采用跳采,以便改善回采工作面顺槽的维护条件和采区之间的接替准备工作,减少采、掘工作面之间的相互干扰。采区内采煤工作面采用后退式回采,为了减少上、下顺槽之间的煤柱损失,布置采煤工作面顺槽时,相邻两个工作面上、下顺槽之间留设5~7m的煤柱,以保证隔绝采空区,防止采煤工作面向已回采的采空区漏风,造成煤层自燃发火。在开采二1煤层时,采取跳采顺序的开采。这些都对预防煤层自燃发火是有利的。
二、煤的自燃预防措施
(一)开拓开采方面的措施
1、采用三立井开拓,主、副井进风方式,结合本矿特点,井下巷道除井底车场、硐室及主井井下主要硐室以拱形断面砌碹外,其它巷道全部采用金属梯形支架支护;井底车场、萁斗装载硐室、井底煤仓、井下变电所、主排水泵房、火药发放硐室、水仓、消防材料库等均采用混凝土支护,断面形式为半圆拱,强化顶板管理,确保掘砌质量,从根本上预防煤层自燃的可能。
2、回采工作面采用走向长壁后退式开采,全部冒落法管理顶板。
3、由于采煤工作面采用跳采,回采巷道采用沿空掘巷,留5~7m的煤柱。为防止向采空区漏风,生产单位应通过观测和试验确定沿空掘巷的位置掘进和回采的间隙时间,采用放小炮,减少空顶面积,加大支护密度等方法,减少巷道破坏煤柱变形而发生漏风现象。
4、井下爆破严格遵守有关规定、规范规定,防止井下爆破引发火灾。
5、加强工程质量,防止巷道顶板局部冒顶留有空洞,以免引发自燃。
6、及时封闭采空区,防止向采空区漏风,按照《煤矿安全规程》第240条,采煤工作面回采结束后,必须在45天内进行永久性封闭。
7、煤层注水也可起到减缓煤层氧化自燃的作用。
8、设计中井下有完善的消防洒水系统。
(二)通风方面的措施
1、本矿井通风采用抽出式通风系统,漏风量少,通风管理较容易;有完备的通风设施,能保证各作业地点有充足的风量,主井与风井联络车场设有双向风门,正向风门设置连锁装置。矿井一旦发生火灾,可以立即反风。
2、矿井主要通风机设有反风装置,确保矿井一旦发生火灾瓦斯灾害时,能够实现矿井反风或区域反风,反风量不小于正常风量的40%。
(三)监测方面的措施
矿井设有监测监控系统,其中含有温度、一氧化碳等探头和报警装置。详见第八章。
矿井设计配备有AT2型一氧化碳检定器,AZJ-91型便携式瓦斯检测报警仪,JJY-1型瓦斯、氧气检测仪等。
三、防灭火方法
回采工作面存在多种发火原因,矿井能否安全回采,防灭火是关键之一。目前煤矿生产中常用的防灭火方法主要有:黄泥灌浆防灭火、惰性气体防灭火、喷洒阻化剂防灭火、均压防灭火等。经过各防灭火系统进行综合比较,本设计考虑除井下设有完善的消防洒水系统外,采用以灌浆防灭火为主的防灭火系统和CO与温度预测预报系统。
1、灌浆防灭火
(1)设计依据
全矿井划分为一个采区,采用抽出式通风,主、副井进风,风井回风。该矿开采二1煤层和三9-10煤层,其中二1煤层倾角4°~8°,煤层厚度比较稳定,平煤集团大庄矿已采上分层(采2.2米左右),根据矿井揭露,该煤层在平煤大庄矿开采一层后,残余煤厚为2~4.2米,煤层比较稳定,全区可采。开采的三9-10煤层为原平煤集团大庄矿采后的边角区段煤柱煤层。据井下巷道揭露,三9-10煤层剩余厚度为0.5~3.2m,煤层倾角6°~9°左右,煤层属较稳定煤层,大部分可采。根据煤层的赋存特点,回采工作面采用长壁后退式采煤法,工作面采长50m,煤层厚度平均3.0m,年推进度为841.5m,平均采高2.5m,日推进度为3m/d,回采率97%。
(2)灌浆系统的选择
地面固定式灌浆防灭火系统,存在初期设备投资较大,运行费用高,不易管理等问题。井下移动式灌浆系统解决了上述不足,机动灵活,灌浆距离短,管材消耗少,故障率低;但灌浆量不大。
根据本矿井工作面产量较少,回采率高,灌浆需用量少等情况,确定本矿采用井下移动式预防性灌浆系统一套。采用埋管注浆法,据采空区气体监测情况随采随注,并利用洒浆法补充。
(3)灌浆参数
——灌浆工作制度:每天两班工作,每班纯灌浆时间为12h,或根据采空区气体监测情况而定。
——日灌浆所需量
Q1=KmIHC=0.03×2.5×3×50×97%=10.91(m3)
式中:Qt——日灌浆所需量,m3;
m——煤层采高,m;
I——工作面日推进度,m/d;
H——灌浆区倾斜长度,m;
C——采煤回采率,%;
K——灌浆系统,根据本矿实际情况取0.03.
——每日制泥用水量:
Qs1=Qt×δ=10.91×3=32.73(m3)
式中:Qs1——制备泥浆用水量,m3;
δ——泥水比例的倒数。
——每日灌浆量
Qj1=(Qs1+Qt)×M=(32.73+10.91)×0.93=40.59(m3)
式中:Qj1——日灌浆量,m3/d;
M——泥浆制成率,取0.93。
(4)设备选型
根据本矿的开拓布置及每日灌浆需用量情况,考虑到注浆实际效果及一定的安全系数,确定本矿选用KBJ—1008/2型井下移动式注浆设备一套。其主要技术参数如下:
制浆量Q=6m3/h=60m3/d;
输出压力P=0.2MPa;
额定电压V=380V;
装机容量N≈28KW。
移动灌浆站布置在采区工作面附近的进风流中,根据需要移动。泥浆制备采用机械搅拌方式,二台泥浆搅拌机随主机配套,交替使用。
(5)灌浆材料
煤矿常用的灌浆材料,一般采用粘土,亚麻土等,需要征地、买土,费用高,管理不方便。根据本地区其它矿经验,采用粉煤灰作灌浆材料,效果好,费用