综采工作面灌浆防灭火安全关键技术专项措施.doc

81201综采工作面灌浆防灭火安全技术办法一、工程概况81201综采工作面为我矿12#层煤首采工作面。依照山西省煤炭地质研究所对我矿煤层自燃倾向性鉴定成果为：12号煤层自燃倾向性煤吸氧量0.80cm3/g,自燃倾向性级别I类,为容易自燃煤层。由于工作面采用是综采放顶煤开采，采空区遗留煤炭较多，为采空区遗煤自燃埋下了重大安全隐患。为防止综采工作面采空区发生煤炭自燃，特制定专项安全技术办法如下：二、施工方案为防止采空区遗煤发生自燃现象，采用如下方案：1、配备KSS-200煤矿自然火灾矿井自然火灾束管监测系统；2、在回采过程中采用灌浆为主，并辅以阻化剂防灭火等办法防止采空区浮煤自燃；3、在回采结束后将采空区永久封闭。三、防止自燃发火办法（一）、生产方面办法1、合理采煤办法回采工作面采用综采长壁后退式采煤，巷道布置形式简朴，由于采煤工艺简朴，工人操作纯熟，工作面推动速度快，工作面回收率高，煤壁暴露时间短，面积小，对于防治自燃发火十分有利。2、控制矿山压力，减少煤体破碎。在采掘过程中尽量减少裸露巷道时间，在某些顶底板来压较大地方加强支护，减少顶、底板来压对煤体破碎，减少煤体与空气接触面。3、坚持正常回采顺序，工作面推动采用后退式，回采顺序合理，减少了采空区漏风，有助于防止煤层自燃发火。4、在生产中，尽量提高回采率，工作面回采结束后及时砌筑密闭防火墙，封闭采空区，回采工作面顺槽间尽量少留煤柱。（二）、通风方面办法本矿井通风方式为中央并列式，主、副斜井进风，回风斜井回风，通风办法为机械抽出式，矿井通风容易时期和困难时期通风阻力相对较小，有助于自燃发火管理。1、回采工作面为后退式回采，采用“U”型通风布置，一进一回，新鲜风流与乏风均不通过采空区，漏风量少，自燃发火机率低。2、随时检查进、回风两顺槽及采空区，煤柱和裂隙漏风，防止向这些地方供氧，促使煤氧化自燃，使之有良好通风系统控制自燃倾向性火灾发生。3、同步，要加强矿井寻常通风管理，对通风机经常进行性能测定，掌握其特性，并随着季节变化及时调节主通风机工况，控制内部漏风，减少通风阻力等综合办法，保证用风地点供风稳定、合理。四、外因火灾防止1、加强电气设备管理，严防电气火灾发生。2、工作面禁止使用电、氧气焊。3、加强采煤机、转载机、刮板机、皮带机等设备所使用齿轮油等油类管理，工作面范畴内不得存储1桶以上油类。4、各设备点应配备两台以上干粉灭火器，皮带机头、泵站等设备集中点应配备沙箱等灭火器材。5、电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。6、工作面所有电气设备及接线都不得浮现失爆；7、禁止工作面由于任何形式浮现电火花。8、采煤机内外喷雾齐全，割煤时喷雾必要正常启动，防止割煤时截齿撞击岩石产生火花；9、禁止用铁锤敲击设备；10、工作面先后刮板机及转载机必要运转良好，不得摩檫产生火花。五、黄泥灌浆防灭火设计（一）、灌浆机理防止性灌浆，就是将水、浆材（粘土、砂等）按照恰当比例，制成一定浓度浆液，借助输浆管路送往也许发生自燃采空区以防止自燃火灾发生。防止性灌浆作用，一是隔绝氧气，二是散热。浆液进入采空区之后，固体物沉淀下来，充填于煤壁裂隙中间，可以有效封堵裂缝漏风；沉淀物包裹遗煤，隔绝了遗煤与氧气接触，切断了遗煤氧化反映过程；而浆水能增长遗煤外在水分，抑制氧化过程放热。（二）、灌浆办法普通状况下，煤矿所采用灌浆办法有如下三种：采前灌浆、随采随注、采后灌浆。采前灌浆：即采煤之前对老空区采区防止自燃发火办法，普通用于特厚、易燃煤层；随采随注：随着工作面回采向采空区灌浆，普通用于煤层自燃发火期短工作面；采后灌浆：运用在密闭墙上预埋灌浆管向采空区灌浆。为了保证及时、简便解决解决自燃隐患，本工作面设计采用随采随注中埋管灌浆法。1、灌浆系统在回风斜井地面场地设有灌浆站，为全矿灌浆服务，灌浆办法采用随采随灌，即随采煤工作面推动同步向采空区灌注泥浆。在灌浆工作中，灌浆与回采保持有恰当距离，以免灌浆影响回采工作。灌浆站建设：在回风井场地建2个搅拌池和1个灌浆池（灌浆池设在较低水平），池深和直径均为2m，池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接，其上固定搅拌器。搅拌池底部留有出料口，在浆液流入灌浆池前设双层过滤筛子（孔径为10mm），灌浆池侧面设500mm500mm1800mm下液泵坑两个，各安设离心式液下泥砂泵一台。灌浆站布置如图6-2-1所示。2、灌浆办法采用埋管灌浆法，在放顶前沿回风巷于采空区预先铺好灌浆管(普通预埋1020m钢管)，预埋管一端通采空区，一端接胶管，胶管长普通为2030m，灌浆随工作面推动，用回柱绞车逐渐牵引灌浆管，牵引一定距离灌一次浆，规定工作面采空区能灌到足够泥浆。3、灌浆参数选取（1）、工作制度与矿井工作制度相匹配，但需注意如下原则： 灌浆工作是与回采工作紧密配合进行。设计灌浆为三班灌浆，每天灌浆时间为10h，若矿井自燃发火严重，且所需灌浆工作面较多，宜采用四班灌浆，每天灌浆时间为15h。（2）、浆液水固比选取泥浆水固比是反映泥浆浓度指标，是指泥浆中水与固体浆材体积之比。水固比大小影响着灌浆效果和泥浆输送。泥浆水固比越小，则泥浆浓度越大，其粘度、稳定性和致密性也越大，包裹遗煤隔离氧气效果也越好，但同步流散范畴也越小，输浆管路容易堵塞；水固比大，则输送相似体积土所用水量大，包裹和隔绝效果不好，矿井涌水量增长，在工作面后方采空区灌浆时容易流出而恶化工作面环境。浆液水固比应依照泥浆输送距离、煤层倾角，灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过实验拟定，普通状况下为4:1，冬季为5:1。（3）、日灌浆所需浆材量日灌浆所需浆材量按下式计算：式中 Q材日灌浆所需浆材量，m3/d； m煤层采高，1.91m； L工作面日推动度，5.4m； H灌浆区倾斜长度，90m； C回采率，95%； K灌浆系数，为灌浆材料固体体积与需要灌浆采空区容积之比，普通取0.050.15，取0.1。（4）、日制浆用水量式中 Q水1制浆用水量，m3/d； 水固比，取5。（5）、日灌浆用水量式中 Q水2日灌浆用水量，m3/d； K水用于冲洗管路防止堵塞水量备用系数.普通取1.101.25取1.2。（6）、日灌浆量式中 Q浆1日灌浆量，m3/d； M泥浆制成率，取0.88；（7）、小时灌浆量 式中： Q浆2每小时灌浆量，m3/h； n每日灌浆班数，3班/d； t每班纯灌浆时间，3.3h/班。（8）、每小时最大灌浆量考虑到此后生产规模扩大和煤层发火不拟定等因素，灌浆主管路按当前所需能力1.5倍设计，则每小时最大灌浆量为： 式中：Q浆max每小时最大灌浆量，m3/h。 4、灌浆材料选取（1）、颗粒要不大于2mm，并且细小颗粒（粘土：0.005mm者应占6070）要占大某些。（2）、重要物理性能指标比重为：2.42.8t/m3塑性指数为911(亚粘土)胶体混合物（按MgO含量计）为2530：含砂量为2530，（颗粒为0.50.25mm如下）容易脱水和具备一定稳定性。（3）、不具有可燃物当前惯用灌浆材料有黄土、粉煤灰等。与黄土相比，粉煤灰粒度较粗，但体积密度小。就灌浆灭火而言，粉煤灰质轻，颗粒表面具备一定光滑度，容易搅拌成浆，便于管道输送。注入火区后流动性、稳定性较好；粉煤灰具备一定火山活性，其密封性能较好；粉煤灰亲水性差，粒度又不不大于黄土，灌浆后浆体达到静态时脱水快，并随着水泄流带走一某些热量。因而粉煤灰用于灌浆灭火，可以起到隔绝、包裹、降温作用。此外，使用粉煤灰，既解决了废料，又有助于环保。（三）、灌浆管路选取1、灌浆管路布置回采面采空区是本矿灌浆重点区域，因而，灌浆主管路应针对回采面进行铺设，其他地点灌浆，则依照需要从主管路上分叉连接。从风井由地面灌浆站铺设一趟管路至回采面，管路铺设路线为：地面灌浆站回风斜井12#层回风绕道12#层盘区回风大巷81201 回采面回风顺槽工作面2、灌浆管道重要灌浆干直径是依照管内泥浆流速来选取。在设计中，泥浆给定后，先拟定泥浆在管道中流动临界流速，再求出泥浆实际工作流速，使之不不大于临界流速即可。实际工作流速：式中：v管道内泥浆实际工作流速，m/s； Q浆max小时灌浆量，m3/h， d管道内径，m；取108mm。该实际工作流速处在临界流速最大值（泥浆钢管临界流速普通为14m/s），可满足工程需要。地面灌浆管道普通选用铸铁管；井下灌浆管道采用无缝钢管，其钢管直径取108mm；支管直径取75mm；工作面管道直径取4寸胶管。（四） 、制浆重要设备见下表，灌浆系统布置如下图所示：（五）、采后灌浆工作面回采结束永久封闭后，采用密闭墙上插管灌浆法，即在工作面两端密闭墙上分别预设办法孔，实行“持续足量，充分灌注”，大量向闭后灌灌浆液，灌浆量按充填20m采空区计算，防治最易自燃停采线自燃和密闭漏风。此时，密闭墙强度应满足灌浆规定，灌浆时应派专人监护，一旦发既有溃浆征兆时，应及时停止灌浆。至钻孔泥浆泵滤网搅拌池搅拌器水管灌浆池潜水泵输浆管料场至钻孔 灌浆系统布置示意图 灌浆设备一览表序号设备名称设备型号单位数量1潜水泵ZBA-6B台22泥浆搅拌机自制台33减速器台34下液式泥浆泵80NYl50-20J台25无缝钢管D1084.0米10826无缝钢管D754.0米500 74寸胶管DN100米100 8供水管（软管）30米500 六、阻化剂防火技术（一）、阻化剂防火原理阻化剂大都是吸水性很强溶液，当它们附着在易被氧化煤体表面时，吸取了空气中水分，在煤体表面形成了含水液膜，从而制止了煤与氧接触，起到了隔氧阻化作用；同步水在蒸发时吸取热量，使煤体降温，从而抑制煤自热和自燃，延长自然发火期作用。（二）、阻化剂选取1、原料来源广泛，价格便宜，制备、使用以便，不会大幅增长采煤成本；2、对人、设备及正常生产无影响；3、具备较好渗入性和附着性；4、阻化率高，阻化寿命长。当前，国内常使用阻化剂有水玻璃（Na2OnSiO2）、氢氧化钙Ca(OH)2、工业CaCl2及卤块（工业MgCl2）等。其中水玻璃模数n严格规定在12之间，且其成本较高，吨煤成本高；氢氧化钙溶解度较小，和水混合而成是混浊液，且碱性强，具备很强腐蚀性，对注液设备防腐蚀性规定高，又由于其溶液是颗粒悬浮状混浊液，颗粒大小对使用泵和封孔器正常运营产生影响；而工业CaCl2来源广、供应稳定、成本低，故选用工业CaCl2作为阻化剂。（三）、阻化剂浓度拟定阻化剂浓度合理性是减少成本、提高阻化效果重要方面。依照国内矿井使用效果来看，20%溶液阻化率较高，阻化效果较好；10%阻化液也能防火，但阻化率有所下降，因而，阻化剂浓度控制在15%20%之间，普通不不大于10%，可暂定把浓度控制在20%，后来依照实际阻化效果进行恰当调节，并采用重量法进行浓度测定。（四）、阻化剂防火系统选取当前国内煤矿惯用永久式、半永久式和移动式三种喷洒压注系统。1、永久式：在地面建立永久性储液池，从储液池铺设一趟管道到采煤工作面上下口。运用静压或泵加压进行喷洒或压注，合用于井下范畴小，采煤工作面距地表较浅矿井；2、半永久式：在采区上下山或硐室内设立储液池和注液泵，从注液泵出口到采煤工作面上、下口铺设管道，阻化液从储液池经加压泵输送到工作面平巷，经喷洒软管和喷枪，喷洒在采空区浮煤上；或经软管，注液钻孔，压注于煤体或发热区，可为一种采区或一种区域服务；3、移动式：储液箱和注液泵安装在平板车上，放置在采煤工作面平巷中，距工作面30m左右，通过输液管路将阻化剂输送到工作面进行喷洒，该系统工艺简朴、施工快、投资小、机动性大。因而，选用移动式阻化剂喷洒压注系统，在采煤工作面向采空区遗煤喷洒阻化液防止煤炭自燃。（五）、阻化剂防火装备液压泵是阻化剂防火技术中核心设备，BH-40/2.5型煤矿用液压泵体积小，重量轻，运送携带以便，特别对于井下自然条件较差，设备和人员运营不以便，难以运进较大设备地点最为适当。该泵可用喷枪直接向残煤喷射阻化剂，又可运用雾化喷头喷雾，还可用于向煤体压注阻化剂。其重要技术规格如下：型式：煤矿井下轻便型担架式；外形尺寸：（长宽高）1500360450mm；转速：700800r/min；额定流量：40L/min；工作压力：12.5MPa；电压： 380/660V；功率：2.2kW（六）、阻化剂防火工艺在工作面运送巷恰当位置（尽量接近工作面）放置两辆矿车作为阻化剂药箱，互换使用，按需浓度（20%）将工业CaCl2倒入1吨矿车内，用暂时供水管路按比例加足清水，配成溶液搅拌均匀后，用BH-40/2.5型煤矿用液压泵（置于平板车上）将阻化液沿顺槽和大溜电缆槽下方铺设（每20m安一三通接一截止阀）25mm高压胶管压至工作面，与13mm胶管和喷枪相连。一台泵配一支喷枪，由专人手持喷枪，从支架间隙向采空区喷洒，每间隔5组支架喷一次，每次喷洒至少6min，流量不不大于35L/min。正常回采期间每班喷洒一次，安排在检修班工作面放顶后进行，如遇停产、过断层、收尾等状况时，必要对采空区加大喷洒频率。（七）、阻化剂喷洒量计算工作面一次喷洒药液量计算：式中 V采煤工作面一次喷洒阻化剂药液量，m3； K1易自燃部位药液喷洒加量系数，普通取1.2； K2采空区遗煤容重（按采区遗煤煤样实测），1.0t/m3； L工作面长度，90m； S一次喷洒宽带，m；按工作面循环进度考虑，取0.6m； H遗煤厚度，m；取0.02m； A遗煤吸药量，（在采空区采用煤样，由实验拟定），0.047t/t；阻化液容重，1.05t/m3七、安全技术办法 (一)地面某些 1、重要危险源（1）、未按规定比例配备泥浆。 （2）、未按规定操作设备。（3）、井下检查管路时没有携带便携式报警仪。（4）、浆池防护设施不牢固或操作不当掉入浆池。2、上岗条件（1）、必要通过专业技术培训，考试合格上岗。（2）、应掌握如下知识：、熟悉制（注）浆工作原理。、掌握煤矿安全规程对制（注）浆关于规定。、熟悉浆液制作流程、操作程序。、熟悉制浆设备参数以及对浆液规定。、熟悉煤矿安全规程中对防灭火关于规定。、掌握煤矿自然发火机理及防治知识。3、安全规定（1）、泥浆中固体材料可以采用含砂量不超过25%黄土、泥页岩或粉煤灰，加入少量水就能制成易于脱水，渗入性强、收缩量小、不助燃、不可燃浆液。（2）、灌浆人员要时刻注意设备运转状况，当设备运转浮现异常时，应及时停机，进行检查解决。4、操作准备（1）、制浆前所用各种设备应完好；各阀门应处在对的开关位置；供水系统应畅通；照明设备应齐全；各岗位人员应到齐上岗。（2）、制黄泥浆前必要检查制浆材料与否符合质量规定，并且不准有石子、草根等杂物。（3）、制浆前，一方面将浆池底清理干净，将遗存脏、杂物清理好，关闭下浆孔、泄水孔阀门。5、正常操作（1）、地面用固定机械搅拌制浆工艺应：、人工采土，运至灌浆站。、人工用水枪直接冲黄土，将泥浆冲入带有铁箅子沟内，土水分别进入两个泥浆搅拌池。、给土同步要加适量水，经1、2号搅拌机均匀搅拌46min。、搅拌好泥浆，通过经管道进入泵站泥浆泵，再经管道送入副斜井至井下采煤工作面。、石块及大块土块，排入矿车，运至弃石场。（2）、开动搅拌机进行搅拌同步，用密度计检查泥浆浓度，并调节到规定水土比。普通规定在进行洒浆时，水土比不低于4：1，灌浆时，水土比定为5：1。（3）、下浆孔要提前按设好篦子，制浆过程中要随时清理草根、树皮、石子及其他杂物，防止下浆时堵孔、堵管。（4）、接到井下停浆电话后，停止冲浆，然后给水冲洗管路(冲洗时间普通不少于20分钟)，清理、冲刷灌浆池。并把水枪和管路中水放干净。（5）、其他防火浆材制取，必要按办法规定进行操作。6、收尾工作（1）、工作结束后，要核算本班灌浆量、浆液浓度、土量、水量，并将灌浆量及其他状况记入灌浆记录，将当班状况向调度室值班人员报告。（2）、下班前做好场地整顿工作，并按规定管理好设备，保证蓄水池里有足够水量。(二)、井下某些1、重要危险源（1）、管路不畅通。（2）、未按规定检查管路。（3）、管路不完好或管路连接不严密导致迸浆伤人。2、上岗条件（1）、必要通过专业技术培训，考试合格后，方可上岗。（2）、应掌握如下知识：、熟悉制（注）浆工作原理。、掌握煤矿安全规程对制（注）浆关于规定。、熟悉浆液制作流程、操作程序。、熟悉制浆设备参数以及对浆液规定。、熟悉煤矿安全规程中对防灭火关于规定。、掌握煤矿自然发火机理及防治知识。3、安全规定（1）、灌浆工要理解工作范畴内管路系统（涉及管径、接头方式、阀门型号及安装地点等）；准备管钳、扳手、丝锥、钳子、铁丝等工具材料。（2）、灌浆工到达工作地点后，一方面检查管路系统状况，发现问题及时解决；然后检查灌浆地点顶、帮支护状况，有不安全因素要及时解决，解决不了要报告跟班安全员，禁止蛮干。（3）、应先由瓦斯检查员检查工作地点瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、温度等，符合关于规定期，再进入工作地点。依照安全员安排灌浆孔号及每个钻孔应灌浆量进行作业。4、操作准备（1）、准备工作就绪后，打开闸门，用电话与制浆站联系，先要清水，待管路畅通后，第二次打电话要浆，并依照本班工作量及调度室布置任务拟定灌浆量。（2）、灌浆前，先进行冲孔，水量应逐渐加大，每孔冲水时间普通不少于20分钟。进水畅通后安上灌浆管，将各处闸阀打开并记下流量计读数，然后向制浆站要浆。5、正常操作（1）、灌浆期间，灌浆工应密切注意管路及各处阀门状况，发现堵孔或管路漏浆时，应一方面告知井上停止下浆，同步派人关闭上一道阀门，然后进行解决。正在灌浆钻孔，如发现进浆不正常，应暂停灌浆进行给水。（2）、灌浆时，不要在高压胶管附近停留，以防止管子崩坏伤人。（3）、尽量在无浆水状况下拆管子，特殊状况需在有浆水状况下拆管子时，平接先松下方螺丝、吊挂管子先松靠帮螺丝，并用胶皮等盖住法兰盘，防止喷水伤人。（4）、灌浆过程中要做好下列检查：、灌浆前，对清水酸碱度、浆液密度等参数进行测试，必要在符合规定前提下才可以进行灌浆。 、对浆液杂物、过滤网前杂物进行清理 、充填灌浆时速度适中，切忌忽大忽小；接近布满时，恰当减小流量。、灌浆时，依照所用灌浆管路长度适时安排人员巡逻管路，与否有漏液处；灌浆地点先后50范畴内除监护人员外，别的人员不得逗留。、检查泄水闸门完好状况、水沟畅通状况等。、每个工作班在下班前，必要先告知地面制浆站停止下浆，然后将管内存浆所有灌入钻孔内。钻孔停止灌浆时应用水冲孔，冲孔时间普通不少于20分钟（先小水后大水），冲孔后将各处管路、阀门等解决好。、在回风系统灌浆时，必要随身携带瓦斯检测仪或瓦斯检定器，应随时检查工作区域内瓦斯状况，随时检查二氧化碳状况。、洒浆前，在确认胶管和输浆管连接严密牢固后，打开主管路（工作面顺槽内）阀门，用电话同制浆站联系要水，水流畅通后再要浆。、在综采工作面洒浆时，应注意如下问题：a、应在支架下方沿工作面倾向铺设软管，每隔23个支架安设一种三通阀门，每个三通阀门处接一根12米短管伸入架子后尾处。b、洒浆过程中，应有专人看守管路和阀门，有异常状况时及时关闭阀门。c、工作面看守小阀门人员，在泥浆到达工作面后来，应注视现场，并不断摆动管子，以洒满所有角落、不留死角，将浮煤所有覆盖后方可开动下一级阀门（每次开阀数量普通24个）。洒到距工作面下端30米时，应告知制浆站停止送浆，然后浆管内所存泥浆所有放完。管子内不应存浆，并用水冲管，先小水后大水；d、工作结束后应将阀门关严，在检查管路无其她状况后方可离开现场。e、工作面洒浆普通应每个循环进行一次。f、放顶前，应沿回风巷在采空区预先铺好灌浆管，灌浆管末端距采煤工作面煤壁保持1015米距离。埋管可用50毫米钢管，钢管上要有拉管用拉头。g、采煤工作面放顶后，灌浆人员用电话告知制浆站开始送浆；运送巷有水流出时，即以为采空区已灌好浆，这时方可停止灌浆。h、随着采面推动应及时拉出埋管，拉管时必要将绳套子牢固地固定在埋管拉头上，规定各根绳子长短一致、受力均匀，待所有工作人员撤到绞车以外安全地带后，再开动绞车向外拉管。l、开工前应检查使灌浆设备及管路完好，运转正常、润滑油充分等。m、灌浆时，泥浆要均匀、沙泵运转应正常，遇碹缝跑浆时要及时堵塞。如果沙泵距泥浆地点较远，应设直通电话。n、停浆后，要用清水冲洗沙泵和管路，直到灌浆管出水口微清水为止，冲洗时间长短应依照灌浆地点远近而定。（三）、其他未尽事宜严格按煤矿安全规程、81201综采工作面采煤作业规程及集团公司、矿关于文献规定执行。