张集矿1214通风设计Word文档格式.docx
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有自燃发火危险,一般发火期为3~6个月,有煤尘爆炸危险性。
大部分区段地温高于31C,局部区段大于37C,有周期性来压顶板。
二、煤层自燃发火倾向性及其火灾隐患分析
1、本工作面煤层自燃发火倾向性
有自燃发火危险,一般发火期为3~6个月。
2、火灾隐患分析
造成本工作面煤易自燃的几点因素
①顶板高抽巷抽放瓦斯,采空区漏风增大,漏风路线较长;
②当采面遇断层等地质构造带时,推进速度势必减慢,同时煤层松软,瓦斯涌出量较大等因素,也将影响采面推进速度;
③随着工作面推进度减慢,上、下两巷压力逐渐增大,特别是净煤柱仅有7m的沿空送巷的轨道顺槽压力尤为明显,导致在距工作面一定距离段内的巷道顶板下沉、巷帮位移量大、底鼓严重,加大了工作面两巷超前支护、替棚、卧底的工作量,从而又影响了工作面的快速推进。
三、防灭火措施
(一)、常规措施
为防止自燃发火事故的发生,1214(3)工作面设计建立灌浆和注氮防灭火系统。
当工作面遇断层或异常带,工作面推进缓慢,月推进度小于100米时;
或工作面后方老塘CO浓度逐渐上升有自燃发火趋势时,对工作面后方老塘进行灌浆和注氮防灭火。
1、灌浆防火
(1)、灌浆系统:
地面灌浆站→灌浆钻孔(5吋)→西翼回风大巷
(一)(5吋)→1221(3)回风斜巷(4吋)→西一煤层回风巷(4吋)→1214(3)轨顺(4吋)→工作面(4吋)。
地面灌浆站→灌浆钻孔(5吋)→西一回风大巷
(一)(5吋)→1221(3)回风斜巷(4吋)→西一煤层回风巷(4吋)→1214(3)运顺(4吋)→1214(3)运顺与运顺提料斜巷三叉门处(4吋)。
(2)、灌浆方法:
随采随灌;
埋管灌浆;
洒浆。
采后灌浆。
(3)、灌浆量:
Q=Km·
L·
H·
C
=0.01×
3.1×
3.5×
100×
95%=10.31m3/d
Q——日灌浆所需土量,m3/d;
K——灌浆系数,K取0.01;
m——煤层采高,m取3.1m;
L——工作面推进度,取3.5m/d;
H——灌浆区的倾斜长度,取100m;
C——采煤回收率,取95%;
(4)、浆液浓度:
土水比为1:
4~1:
5。
2、注氮防灭火
(1)、注氮系统
制氮设备采用地面固定式变压吸附制氮设备,设在地面注氮车间。
注氮车间由2台SA-5350W-12型螺旋式空气压缩机、2台H-1059WM型冷冻式压缩空气干燥机、2台KYZD-800型PSA空分制氮机、2座冷却塔以及离心式水泵、组合式软水装置等设备组成。
每台制氮机的产氮量为800m3/h(必要时,两台制氮机可以同时开启向井下注氮),制成的氮气(氮气浓度不小于97%)通过6吋注氮钻孔与井下注氮管路系统输送到井下计划注氮地点,井下系统干管管径为159mm。
注氮管路敷设:
地面制氮车间→注氮钻孔(6吋)→东一上回风大巷(6吋)→风井东绕道(6吋)→西翼回风大巷
(一)(6吋)→西翼回风大巷(6吋)→1215(3)运顺回风斜巷及运顺(4吋)→1213(3)出煤联巷(4吋)→1214(3)面运顺(4吋)→工作面老塘(4吋)。
地面制氮车间→注氮钻孔(6吋)→东一上回风大巷(6吋)→风井东绕道(6吋)→西翼回风大巷
(一)(6吋)→西翼回风大巷(6吋)→1215(3)运顺回风斜巷及运顺(4吋)→1213(3)出煤联巷(4吋)→1214(3)面轨顺(4吋)→工作面(4吋)。
(2)、注氮工艺埋管注氮。
在工作面的运输顺槽内沿采空区埋设一趟4吋注氮管路,当管口埋入采空区20米后开始注氮,同时埋入第二趟注氮管路;
当第二趟注氮管口埋入采空区20米时开始向采空区注氮,同时停止第一趟管路注氮,并又重新埋设注氮管路,如此循环。
(3)、注氮方式:
开放式注氮。
(4)、注氮防灭火方法:
连续式注氮。
工作面开采初期和停采拆架期间;
或因地质原因,或因机电设备原因造成工作面推进缓慢,月推进度小于100米时,进行连续式注氮。
(5)、注氮量
根据国内外经验:
防火注氮量一般为5m3/min(氮气);
灭火注氮,回风敞口时,单位时间注氮量不小于9.2m3/min。
1214(3)工作面采用24小时连续注氮,氮气浓度不小于97%,流量为500~600m3/h。
3、减漏措施
(1)、当工作面后方跨落不充分时,严格执行下隅角3刀一充填,并正常吊挂好风幛,加强对上、下隅角封堵;
(2)、均压措施是较好的减漏手段,在回采工作面回风巷煤体及顶、底板完好地点砌筑调节风窗,减少上下端头的压差。
4、堵漏措施
由于1214(3)轨顺与1213(3)老空区仅相隔7m净煤柱,1214(3)轨顺与已采的1213(3)采空区间煤柱,受采动和压力影响,煤柱破损严重,易导致回采工作面后方老塘、轨顺与1213(3)老空区沟通,形成漏风通道,为防止采空区及煤柱由于供氧引起自燃发火,决定采取以下措施:
(1)、封闭堵漏:
首先对1213(3)轨、运顺、高抽巷封闭墙面及墙外10m巷道进行喷砼,进行压注水泥浆或水泥水玻璃双液浆进行封堵,然后对1213(3)轨、运顺两处封闭墙两墙中间压注水泥浆充填对墙体加固封堵。
封堵效果要达到CH4、水不涌出为标准,并能承受灌浆抗压强度。
(2)、对1214(3)采空区及1213(3)老空区进行注氮。
坚持24小时向1213(3)回采工作面采空区及1213(3)老空区注氮,注入氮气浓度不低于97%;
必要时可利用1213(3)运顺封闭前预先埋设于其采空区的注氮管及1214(3)轨顺敷设的注氮管通过煤柱钻孔对其采空区进行注氮,让大量的惰性气体充入采空区,从而减少采空区的氧浓度。
(3)、对1213(3)采面上隅角老塘和1214(3)采空区进行注浆。
通过预先在1213(3)轨顺敷设好的灌浆管、1213(3)轨顺封闭前预先埋设在其采空区的灌浆管以及1213(3)高抽巷原放水管进行灌浆,浆液水土比为5:
1。
灌浆量及频率根据现场实际情况确定。
(4)、由于煤柱变酥,决定对煤柱加注凝胶进行封堵。
确保煤柱堵实不漏气。
并对1214(3)轨顺沿空段利用专用注浆泵注入罗克休泡沫和马丽散达到堵漏、加固的目的。
(二)、防灭火预测预报
1、温度、一氧化碳气体检测手段和检测频率
(1)工作面回采期间
回采期间,对上隅角、高冒处以及后方老塘进行设点检查,每小班检查三次。
同时对1214(3)高抽巷及1213(3)高抽巷、1213(3)轨运顺封闭墙内取样每周进行化验分析不少于2次。
检查内容包括CH4、CO2、CO、O2、气温、水温、气体流动方向等,全面掌握各指标变化情况。
并在回风巷规定位置安设一氧化碳传感器,进行24小时不间断对回风流中一氧化碳浓度进行监测。
(2)工作面收作期间
①除对上、下隅角、回风巷、高冒处设点正常检查CH4及CO、温度等参数外,还要对工作面后方老塘设点检查,从工作面上端头向下每隔10m间距设一测点,共增设6个,此6个测点位置在收作拆架期间相对固定,以便分析CO、温度等渐变趋势。
同时对1214(3)、1213(3)高抽巷每小班进行检查,掌握采空区情况,以便及时采取措施进行处理。
②正常情况下,每小班由测气员采用鉴定器或CO便携仪及温度计对工作面后方老塘空间或观察孔内进行测气、测温三次,每天抽取气样分析不少于一次,每天上报气体测定结果报表。
③完善自燃发火预测预报手段。
正常情况下,上、下隅角和工作面后方所增设测点处采用人工直接测定,特殊情况下,上隅角、老塘内可通过预埋的铁管抽取气样进行分析化验。
测温可采用红外测温仪或采用温度计直接测定。
2、管理制度
①1214(3)回采工作面在回采及收作期间、高冒处均应建立自燃发火预测预报,收集整理有关气温参数。
②工作面回风流安置一氧化碳传感器。
③回采工作面各作业地点,严禁一氧化碳超限作业,当一氧化碳浓度超过24PPm时,必须停止工作,撤出人员,切断电源,进行处理。
如发现自燃发火征兆,巷道温度、湿度增高,煤壁挂汗,有煤油味,汽油味等;
有自燃发火隐患或高温点(煤体氧化或温度上升至35度以上)都必须立即停止工作,采取措施进行处理。
(四)、阻化剂防火措施
阻化剂是一些吸水性很强的无机盐类,这些盐类附着在煤粒的表面上时,能吸收空气中的水分,在煤的表面形成汗水液膜,从而阻止煤、氧接触、起到隔氧阻化作用,同时降低了煤体了温度。
1、阻化剂的评价指标及其影响因素1、阻化率A,B--分别为原煤样和阻化煤样在规定的实验条件下氧化5小时放出的CO(pmm)或SO
2
(mg)。
2、阻化剂的阻化寿命阻化剂喷洒至煤体表面后,从开始生效至失效所经过的时间叫阻化剂寿命。
单位为月。
阻化剂的寿命可用下式表示:
V----衰减速度τ=E/V
2、阻化剂选择煤矿使用的阻化剂有:
氯化钙、氯化镁、氯化铵以及水玻璃等。
以及工业废液等。
3、阻化剂防火工艺方法主要方法是:
表面喷洒、用钻孔向煤体压注以及利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂。
(五)、凝胶防灭火
1、凝胶防灭火技术原理凝胶防灭火技术是通过压注系统将基料(水玻璃)和促凝剂(铵盐)按一定比例与水混合后,注入到煤体中凝结固化,起到堵漏和防火的目的。
混合液在凝固前,其粘度近似于水,流动较好,可渗透到煤和岩石的裂隙中,而成胶后则固结在煤体中。
该胶体具有固水性、吸热降温性、密封堵漏性、阻化性、以及成胶时间可调等主要特性。
2、材料配方防火时:
基料8
%~10%
促凝剂3
%~5
%。
灭火时:
基料6
%~8
%,促凝剂2
%~4
%
3、凝胶压注设备系统
(1)双泵凝胶压注系统双泵凝胶压注系统如图1
系统由两台相同型号的压注泵和四个水箱(水箱应放在同一水平)组成,一台泵配备两个水箱,并分别作上标记,可实现凝胶的连续压注。
(2)轻型移动式定量凝胶压注机轻型移动式定量凝胶压注机,其结构原理如图2。
设备主要技术参数:
功率5.5kW、流量5.0m3/
h、压力:
轻型移动式凝胶压注机结构原理图定量注胶设备主要特点为:
能耗小、噪声低;
体积小,易于运输;
运行稳定可靠;
使用、维护方便;
物料全自动配比,不需人工配料;
与地面灌浆系统相配合,可进行大流量胶体泥浆压注。
2 井下注凝胶防灭火工艺井下注凝胶防火工艺如图3
该注胶工艺是为井下局部煤体高温或发火的防灭火处理而开发的,如没有地面灌浆系统可用此设备对火区进行处理。
其主体是凝胶压注设备,能同时完成基料、促凝剂和泥浆的定量添加、混合压注等功能。
首先将设备与电源开关、管路及注胶钻孔连接好,把清水供上,待系统运转稳定后,将自吸泵与基料料桶连接好,添加基料。
添加量调好稳定后,两个料箱中添加基料和促凝剂,按比例调好这两个料箱的配比阀。
调整稳定后,便可及时加料,设备会按先前调好的比例自动配料。
当注胶结束时,停止基料、促凝剂及泥浆的添加。
用清水冲洗设备及管路,以防堵塞。
井下轻便型移动式注胶工艺流程
(六)均压防火措施
工作面均压通风安全技术措施
1、向调度室和有关领导汇报,由五四队跟班队长按本措施第17条规定执行。
若发生熏人事故,由安检科和调度室共同组织追查责任。
2、下巷进风眼建两道3号风门并进行联锁,在皮带头靠近卸载滚筒处建一道3号风门;
在上巷双滚筒绞车里外分别建两道调节风窗(砖木各一道)一共四道,利用上巷调节风窗和下巷风门对工作面进行均压通风。
另外上巷建风门应考虑过车问题,留有足够的安全距离。
3、工作面进行均压通风期间,风量和上下巷风门内外的压差应根据工作面的气体变化适时进行调整,应以工作面有害气体浓度和温度不超限为原则。
4、下巷局部通风机必须实行双风机、双电源、并安装自动导台装置,风机电源线一趟从变电所专用开关上引出,另一趟从1214(3)下巷变电站引出,五四队每天应对下巷风机的线路、自动倒台装置进行检查,并有记录可查,以保证风机正常运转,机电区安排专人加强监督,五四队必须安排专人负责风机的开停与看管。
5、工作面设专职瓦检员和救护队员共同负责对工作面各处的气体检查,正常气体检查每班至少每小时一次,每2小时汇报一次,一班至少汇报四次,出现问题时随时检查和汇报。
40架以下由瓦斯员负责检查,40架以上(含40架)由救护队负责检查,救护队每班保证2-4名以上队员分别在40架和上拐头值班,每处两人。
具体检查点有:
每5架一个点,前后溜子机尾,上拐头及上巷回风流。
若发现有害气体超过本措施的规定,检查人员必须立即首先向五四队跟班队长通报,然后向通风区、调度标准要求构建,并保证风门联锁牢固可靠,对水沟、管子孔等加强堵漏风工作,并在下巷车场内新建一道2号风门。
6、通风队要对下巷风门按1、工作面采用局扇——风窗联合均压的方法,局扇采用2*30KW对旋式风机,风机安放在1214(3)工作面下巷进风眼内,用直径800mm风筒穿过下巷进风眼风门墙引至下巷进行供风。
7、通风区技术组要加强对工作面的测风测压工作。
试验期间每天测定一次,调试正常后每周测定两次,发现问题,立即汇报,进行处理。
8、均压通风期间,五四队要在上下巷分别安排专职看风门工,负责看管风门。
9、均压通风期间,通风队每班要安排专职局扇工对下巷风筒和风筒裤裆叉进行维护,保证正常供风,并在现场备有一定数量的备用风筒和裤裆叉。
10、监测队必须安装风机开停传感器,以便随时掌握风机运行状态。
11、均压通风期间,下巷溜煤眼严禁放空,五四队负责安装煤仓空仓保护装置。
当煤仓存煤放至煤仓的1/3处,停止放煤,同时在煤仓上口安装闭锁按钮,皮带司机随时掌握煤仓放煤情况,煤仓一旦放空由安检队和调度室共同组织追究责任。
机二二队给煤机司机每次放煤前必须和1214(3)下巷皮带头看溜煤眼人员联系,只有经过同意,才可放煤。
12、五四队在下巷皮带头宽巷处备用一定数量的装满锯末的编织袋,一旦煤仓放空,立即将装满锯末的编织袋放入煤仓内防止漏风。
13、均压通风期间,五四队负责在下巷皮带头和上巷双滚筒绞车处安装专用电话,通讯公司确保电话畅通。
一旦下巷风机停止运转,下巷看风门工应迅速全部打开下巷进风眼的风门,同时电话通知上巷看风门工打开上巷全部风门,并通知工作面人员,如果工作面的有害气体超限,迅速撤人。
14、均压通风初期,救护队应在下巷转载机处设一救护基地,配备足够的救护物质。
15、五四队要在工作面准备至少20台化学氧自救器,同时,要组织职工进行学习,保证每个职工都熟练使用。
监测队负责为五四队配备便携式CO检查仪3台,仪器在工作面交接。
16、均压通风期间,通风区每班安排一名区队长现场值班。
17、均压通风期间,调度值班人员应加强观察开停传感器运行状态,一旦发现停运,立即通知上下巷看风门工,查明原因,并按本措施第14条执行。
18、监测队负责在上巷双滚筒绞车处安装CO传感器,上巷双滚筒车司机严密注意CO的变化,若发现CO超限立即汇报工作面进行撤人,CO报警浓度为1/万。
19、均压通风期间,防火队应加强对上下巷高温点观察检查,发现问题立即处理。
20、以下人员必须严格交接班制度:
看风门工、瓦检员、救护队员、安检员、局扇工、下巷看溜煤眼人员、通风区跟班人员、五四队跟班队长等交接班时都要向矿调度室汇报,调度室要作好记录。
21、安检队负责监督本措施的落实和执行。
22、其他未尽之处严格《规程》执行。
(七)、其他防火措施
1、运顺、轨顺的水管必须接至工作面,每50m安设一个三通。
2、对容易引起外因火灾的电源开关保护的整定值及电缆的使用要符合规定,确保准确无误。
3、皮带机必须使用阻燃输送带,皮带机下的浮煤必须及时清理,皮带机各托辊必须转动灵活,巷道环境必须干净。
4、皮带机头、泵站、移动变电站等要害部位灭火设施要齐全,要配备不少于2只的干粉灭火器和不少于0.5m3的干砂。
要害部位人员要熟悉灭火器材的使用方法和存放地点。
5、各液压联轴节的液力偶合器必须符合规定,严禁用其它物品堵塞易熔孔。
6、上、下三角及时收作,收齐工作面放顶线,冒落不充分时,用双抗胶丝袋装煤矸充填实,减少老塘漏风。
7、加强煤炭回收,提高回采率、减少采空区遗煤量。
8、加强机电运输设备管理,加快工作面推进度。
9、所有入井人员严禁穿化纤服装和带电子表,严禁携带烟火及易燃物品。
四、防灭火效果的观测
1定期测定封闭区密闭内外压差,进行漏风分析。
2指定有代表性的回风侧密闭,用气体检测管测定封闭区内、外的O2、CO、CO2和CH4等气体浓度,用分辨率不低于0.2℃的温度计测定封闭区内、外的空气温度及密闭四帮煤、岩温度,每天测定一次。
定期用采样球胆采集封闭区气样,送化验室进行气体成分分析。
3每次测定都必须仔细填写观测记录,至少记录观测地点、观测日期和观测人名,并填绘观测曲线。
五、防灭火效果的检验
1根据测定,出现下列现象之一即定为出现自燃发火隐患:
a)密闭内出现CO2且呈上升趋势;
b)密闭内水温、气温呈上升趋势;
c)密闭附近煤温、岩温呈上升趋势。
2根据测定,出现下列现象之一即定为出现发生自燃火灾,防火失败;
a)密闭内出现烟雾;
b)密闭附近煤温、岩温上升超过70℃。
3密闭灭火必须同时达到以下条件并稳定一个月以上方可确认火区熄灭:
a)各回风侧密闭取气样分析,CO浓度低于0.001%、O2浓度低于5%;
b.)各回风侧密闭内气温低于30℃或达到发火前温度;
c)各密闭内水温低于25℃或达到发火前温度。
4、火区长期封闭仅02浓度达不到熄灭条件时,可组织进行火区侦察,以确认火区是否熄灭。
火区侦察必须制定侦察方案,报上级部门批准后由矿山救护队在锁风状态下进行。
5、火区达到熄灭条件需要启封时,可以制定启封方案申报启封。
启封时发现火尚未熄灭应立即进行直接灭火,直接灭火有危险或不奏效时,应立即重新封闭火区。
参考文献
1.中华人民共和国能源部《煤矿安全规程(2005)》北京:
煤炭工业出版社2004
2.张国枢《通风与安全学》徐州:
中国矿业大学出版社2004;
3.淮南矿业集团张集矿2008年灾害预防计划;
4.淮南矿业(集团)公司张集矿安全专家“会诊”自查报告;
2006
5.淮南矿业(集团)公司张集矿1214(3)作业规程;
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