预防煤层自然发火措施 2.doc

山西灵石国泰宝华煤业
综合预防煤层自燃发火安全技术措施

宝华通风科

综合预防煤层自燃发火会审表

矿 长：

总工程师：

生产矿长：
安全矿长：
机电矿长：
通风矿长：
通风副总：
编 制：
编制时间：

预防煤层自燃发火安全技术措施
一、煤的自燃倾向性类别、煤的自燃发火期
1、煤的自燃倾向性及自燃发火期
根据本矿井10号煤层自燃倾向等级鉴定报告，10号煤层属自燃煤层（自燃倾向分类为Ⅱ级），其他煤层未作鉴定，矿井揭煤后立即采样送有资质的单位补作鉴定。在未作鉴定前，按容易自燃煤层进行管理。
煤炭自燃倾向等级鉴定结果表
煤层编号
全硫
St.d(%)
水分
Mad%
灰分
Ad%
挥发分
Vdaf%
焦渣等征
真相对密度
煤的吸氧量
(cm3/g)干煤
自燃倾
向分类
10号
2.64
1.60
42.44
14.89

1.67
0.56
Ⅱ级
备注
一类：容易自燃；二类：自燃；三类：不易自燃

二、煤层自燃预测及防治措施
（一）、煤的自燃的预测
一）、建立观测系统
为及时掌握自燃发火动向，必须做好观测站（点）的建设，气样的采集、分析、记录和火灾的判断，矿井应建立预防自燃发火观测系统，观测站（点）的布置如下图所示。在采煤工作面设置共设7个观测点，其中：固定观测点2个，设在靠近上山侧；移动观测点2个，设在靠采煤工作面侧，移动观测点3个，设在采煤工作面靠采空区侧。

观测站（点）的布置与观测应符合下列求：
1、在矿井的自燃危险区建立自燃发火观测站（点），进行系统的、定期的观测。观测站（点）应设在矿压较小的地点，至少长10m的一段巷道支护规整、断面不变，巷内无一切风阻物，以便完成气样采集、气体成分、风速测定和风温测定。井下观测站（点）分为固定观测点、移动观测点和临时观测点三种。
2、 采区、工作面固定观测站（点）：在采区、工作面的进回风流都必须各建立一个观测站（点），并符合井下测风站的要求。其观测站（点）的位置应使进风观测点能控制全部进风流，回风观测点能控制全部回风流，即两个观测站（点）间不允许有其它的进风流和回风流。
3、 移动观测点：在工作面的进回风巷内距工作面10～20m处设置，并随工作面的推进而移动的观测点。
4、 临时观测点：发生有异常现象，为缩小火区范围以便准确查找火源点而增设的观测点。
5、各观测站每星期至少采取2次气进行分析。
6、一般防火监测探头的观测气样为：一氧化碳、二氧化碳、瓦斯、氧气、风量、风温及氮气等。
7、在KJ90NA矿井安全监控系统中须配备温度传感器、CO传感器，随时监测采掘工作面风流中的温度和CO浓度一旦超限，及时采取相应的措施，防止煤层自燃。
二）、建立自燃发火束管监测系统
本矿采用重庆煤科分院生产的JSG-8型束管监测系统，该系统主要安装在采区，可作为与分站与矿井环境监测系统联网运行，也可单独运行，监测采区或工作面气体成分和预报自燃发火；可用于矿井高产高效工作面采空区气体监测或中小型矿井自燃发火预报。
该系统由采样分析柜、电源控制箱、6路采样管组成；主要安装于采区进风巷硐室，6路采样管经顺槽敷设到工作面采空区，采集回风巷及气样进行分析。
该系统可联机运行，亦可单独运行。单片机存贮15天分析数据。

束管监测系统示意图
1—取样点；2—粉尘过滤器；3—水份过滤器；4—抽气泵；5—束管

三)、其它
1、人的感官可以察觉的自然征兆
①巷道中出现雾汽或巷壁“挂汗；
②风流中出现火灾气味，如煤油味、松香味、臭味等；
③从煤炭自燃点流出的水和空气较正常的温度高；
④当空气中有毒有害气体浓度增加时，人们有不舒服的感觉，如头痛、头晕、精神疲乏等。
2．仪表检测
有下列情况之一者，定为自燃发火：
①煤炭自燃出现明火、火灾烟雾、煤油味等；
②煤炭自燃使环境空气、煤层围岩及其它介质温度升高并超过70℃；
③采空区或风流中出现一氧化碳(CO)，其浓度已超过矿井实际统计的临界指标，并有上升趋势。
有下列情况之一者，定为自燃发火隐患：
①采空区或井巷风流中出现一氧化碳，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标。
②风流中出现二氧化碳(CO)，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标。
③煤炭、围岩及空气和水的温度升高，并超过正常温度，但尚未达到70℃；
④风流中氧(O2)浓度降低，其消耗量呈上升趋势。
（二）巷道布置与开采顺序方面措施
1、主要巷道布置在岩石中
宝华煤矿采用斜井开拓，主斜井、副斜井、回风立井布置在煤层的顶板岩石中，后期开采连接采区的运输大巷、回风大巷、行人大巷及采区轨道、行人、布置在煤层的底板岩石中，与煤层采用石门联系，石门揭穿煤层后，沿煤层走向布置采煤工作面形成系统后回采。(具体详见采区巷道布置平剖面及机械配备图)。布置在有自燃、容易自燃煤层中的回采巷道，采用金属支护，煤壁采用锚喷隔绝空气。
（三）采煤工艺的措施
1、采煤方法
采煤工作面采用走向长壁式布置，采煤工作面采用放炮落煤，采面煤炭运输采用自溜，运输顺槽采矿车运输。工作面采用单体柱配合金属铰接顶梁支护，3-4排控顶，最小控顶距3.2m，最大控顶距4.2m，密集支柱切顶、挡矸，全部陷落法管理顶板。采煤工作面采用后退式的采煤方法。
2、 采煤工作面采用走向长壁后退式采煤法，在回采过程中应尽量加快推进度。不丢失浮煤和顶煤，采煤工作面采到停采线时，必须密闭采空区，且尽量采取措施使顶板冒落严实。回采过程中不得任意留设设计外的煤柱。
3、在地质构造复杂、断层带、残留煤柱等区域开采时，应根据矿山地质和开采技术条件，在作业规程中另行确定采区开采方式和开采期限。
4、在煤巷掘进中出现冒顶区必须及时进行防火处理，并定期检查。
5、在采区开采设计中，必须预先选定构筑防火门的位置。当采煤工作面投产和通风系统形成后，必须按设计选定的防火门位置构筑好防火门墙，并储备足够数量的封闭防火门的材料。
采煤工作面回采结束后，必须及时进行永久性封闭。
6、在采区开采设计中，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、确定煤层自然发火的标志气体和建立自然发火预测预报制度。所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理，发现自然发火指标超过或达到临界值等异常变化时，立即发出自然发火预报，采取措施进行处理。
（四）．通风方面的措施
1、采掘工作面均采用独立通风
矿井采煤工作面采用独立通风，采煤工作面采用“U”通风方式，采煤工作面回风巷与回风上山相连，为独立全负压通风；必须随采煤工作面的推进逐个封闭通至采空区的连通巷道。采区开采结束后45天内，必须在所有与已采区相连通的巷道中设置防火墙，全部封闭采区。
掘进工作面采用压入式通风，其掘进工作面回风流与回风上山相连，为独立通风。
2、 控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等设施必须可靠。
3、 通风设施应设置在围岩坚固、地压稳定地点还应避免引起采空区或附近煤柱裂隙漏风量的增大。
4、 加强对封闭墙的检修与维护。
5、 矿井在开采过程中要注意观察，加强煤层自燃征兆的早期识别工作。
三、 防灭火系统
本矿所采10号煤层按自燃煤层进行管理，其它未鉴定煤层按有容易煤层进行管理。设计采用以灌浆为主、以阻化剂为辅的防灭火系统和预测预报系统，配备惰气灭火装置，并在采煤工作面回风巷和掘进工作面回风流中安设一氧化碳和温度传感器，防止煤层自燃的发生。
（一）流动汽雾阻化剂
流动汽雾阻化剂防灭火技术，能充分地利用漏风通道裂隙微小漏风，使汽雾较均匀地进入釆空区，覆盖和湿润浮煤，阻止或减缓氧化。成本低(吨煤成本0.2元/t)，操作简便。对于缓及倾斜、缓-倾斜煤层均适用。
1．灭火原理
流动汽雾阻化剂防灭火技术是通过雾化器加速、加压使水溶液变为微小雾滴，雾滴以漏风风流为载体飘移到采空区，覆盖在残煤表面，对煤体产生物理和化学的综合作用，减少煤体表面与空气的接触面，抑制煤表面活化物氧化反应速度，达到防残煤自燃的目的。
2．系统组成
流动汽雾阻化剂防灭火系统由储液箱、高压泵、过滤器、电器开关、高压胶管、雾化器等组成。见图5—2—2。

系统所用设备型号参数 表5—2—2
名 称
型 号
技 术 参 数
高压泵
S0—2/150
压力150kg/cm2，流量0.5m3/h
喷雾器
QWF—II
压力0.5—0.6MPa
储液箱
1吨矿车改装

高压管

φ32mm

3．阻化剂
阻化剂的作用就是利用阻化剂分子与煤体表面活性分子的相互吸引，破坏煤体表面自由力场，促使氧原子(0)恢复到分子状态(02)，使煤表面活化物质氧化反应速度放慢或者抑制，起到阻化作用。针对本煤矿，选用卤块(片)作为阻化剂，阻化剂浓度为20%，阻化率为80%。
4．喷洒量计算
（1）工作面一次喷洒量可按下式计算：
V1=Kl·K2 ·L·B·h1·A1 /g
式中：
V1-按体积计算浮煤一次喷洒量，m3
K1——易自燃部位药液量加量系数，一般取1.2
K2——采空区遗煤容重，1.0t/m
L——工作面长度 ，100m
B-----一次喷洒宽度，2m
h1——底板浮煤厚度， 0.1m
A1——原浮（浮煤）的吸液量 0.058t/t
g———阻化剂溶液密度 1.05t/m3。
V1= Kl·K2 ·L·B·h1·A1 /g
=1.2×1.0×100×2.0×0.1×0.058/1.05=1.33( m3)
（2）工作面护顶煤一次喷洒量计算
因采煤工作面采用一次采全高不护顶板，故工作面护顶煤一次喷洒量为V2=0。
（3）工作面一次喷洒所需阻化剂用量
V2= V1+V2=0.1.33+0=1.33 ( m3)
实施时，每班2只喷枪对采空区喷雾，喷雾工作时间为4小时/班。
5．工作面日喷洒次数
本矿工作面作业形式为：边采边准，昼夜三循环，循环进度1米，喷洒工作安排在每班放顶前进行，工作面上下口喷枪相向喷洒，在工作面中部相遇喷洒完毕。
6．系统特点
机动灵活，防灭火范围大等特点。与其它防灭火方法相比，流动汽雾阻化剂具有防灭火效果好，工人劳动强度小等特点。
7、阻化剂防灭火的防腐措施
1）在喷洒阻化剂前，必须对机械设备用防水帆布进行遮挡。
2）在喷洒阻化剂时，不要对着机械设备及单体液压支柱进行喷洒。
3）对洒落在机械设备表面的阻化剂及时清除干净。

观测站（点）的布置与观测应符合下列求：
①、在矿井的自燃危险区建立自燃发火观测站（点），进行系统的、定期的观测。观测站（点）应设在矿压较小的地点，至少长10m的一段巷道支护规整、断面不变，巷内无一切风阻物，以便完成气样采集、气体成分、风速测定和风温测定。井下观测站（点）分为固定观测点、移动观测点和临时观测点三种。
②、 采区、工作面固定观测站（点）：在采区、工作面的进回风流都必须各建立一个观测站（点），并符合井下测风站的要求。其观测站（点）的位置应使进风观测点能控制全部进风流，回风观测点能控制全部回风流，即两个观测站（点）间不允许有其它的进风流和回风流。
③、 移动观测点：在工作面的进回风巷内距工作面10～20m处设置，并随工作面的推进而移动的观测点。
④、 临时观测点：发生有异常现象，为缩小火区范围以便准确查找火源点而增设的观测点。
⑤、各观测站每星期至少采取2次气进行分析，根据分析结果，采取措施防止煤层自燃。
四、预筑防火墙
预筑防火墙位置选择布置在采运输石门内，预选构筑防火墙的要求：
（1）采煤工作面形成生产和通风系统后10天内，按设计确定的位置和规格，构筑好防火门门墙，并与采区同时移交和验收。
（2）防火门墙的构筑应符合下列要求：
①防火门材料必须使用不燃性的材料构筑；
②墙体厚度不小于600mm;
③墙体四周应井壁按实，掏槽深度不小于300mm;
④墙体无重缝、干缝，灰浆饱满不漏风；
⑤防火门采用“内插拆口”结构；
⑥防火门口的断面，符合行人、通风、运输要求。
（3）封闭防火门所用的板材厚度不得小于30mm，每块板材宽度不得小于300mm，拆口宽度不得小于20mm，并要外包铁板。
（4）封闭的防火门所用的材料，排列摆放要整齐，指定专人长期进行检查，发现如有变形或丢失要及时更换和补充。

15