织金县少普岩脚煤矿年度防灭火工作计划.doc

织金县少普岩脚煤矿2012年第一季度防灭火工作计划
根据贵州省煤田地质局实验室提交的织金县少普乡岩脚煤矿M6、M21煤层的《煤炭自燃倾向等级鉴定报告》；M6、M21煤层的自燃倾向性为Ⅲ类，即不易自燃煤层； M16、M23、M27未鉴定，暂按容易自燃设计。建议业主及时对M16、M23、M27煤层取样鉴定，并根据鉴定结果调整矿井防灭火方案。
一、概述
1、采区巷道布置方式
回风斜井（为利用巷道）从M16煤层露头开口以8度的倾角施工至+1447m标高；主斜井（为利用巷道）从M16煤层底板开口以14度的倾角施工至1447m标高，然后施工运输石门至揭穿M16煤层，在主斜井见M21煤层处施工M21煤层运输上山（为利用巷道）至+1485m标高，再以27度的倾角施工排水斜巷（为利用巷道）至+1507m标高；副斜井（为利用巷道）从M16煤层底板开口以20度的倾角施工揭穿M23煤层后顺煤层施工至1470m标高，再顺煤层施工中部车场（为利用巷道）、轨道上山（为利用巷道）、井底车场（为利用巷道）至与主斜井贯通，在中部车场内施工轨道斜巷1（为利用巷道）、轨道斜巷2（为利用巷道） 、回风斜巷（为利用巷道）与回风斜井、排水斜巷贯通，在中部车场内施工轨道斜巷3（为利用巷道）至揭穿M16煤层，然后顺煤层施工M16煤层轨道上山与回风斜井贯通，形成一采区的开拓系统。在M21煤层运输上山+1490m标高布置首采工作面的运输巷、1507m标高布置首采工作面的回风巷；M16煤层轨道上山+1495m标高布置11601回风巷掘进工作面、+1478m标高布置11601运输巷掘进工作面。
在主斜井井底布置水泵房和井底水仓，水泵房底板的标高为+1447.5m；轨道上山上口布置绞车房，绞车房底板标高为+1472m；M21煤层运输上山内布置溜煤眼。
2、隔离煤柱尺寸
区段间留设15m的煤柱。
3、预筑防火墙的位置
当采煤工作面形成后，在12101回风巷、12101运输巷距12101联络巷口以里15m处构筑好防火门墙，并储备足够数量的封闭防火门的材料。
6、采掘顺序
1)采区间的开采顺序：一采区→二采区→三采区
2) 煤层间的开采顺序：M16→M21→M23→M27→M6
3）区段内的开采方式：区段下行式。
二、灌浆防灭火
1、设计依据及主要技术资料
由于该矿M16、M23、M27未鉴定，暂按容易自燃设计。矿井煤层按容易自燃设计。
2、灌浆系统及方法
预防性灌浆是防止煤自燃发火的一项传统的、也是最为有效、稳定可靠的重要措施，其方法多种多样，这里采用注浆站边采边灌的方法，即使用在采煤工作面推进的同时向采空区灌注泥浆，灌注方式为埋管灌浆及洒浆。
（1）埋管灌浆：在放顶前沿回风巷道在采空区预先铺好灌浆管，放顶后立即进行灌浆。随着工作面的推进，按放顶步距用回柱绞车逐渐向外牵引灌浆管，牵引一定距离灌一次浆。出浆口距工作面的距离应不小于15m。埋管灌浆系统布置 见 图6－2－1。

图6—2—1 埋管灌浆系统布置示意图
（2）洒浆：从灌浆管接出一段胶管，沿工作面方向向采空区均匀地洒浆，洒浆量要充足，使采空区新冒落的矸石能被泥浆均匀地包围。洒浆作为埋管灌浆的一种补充手段，使整个采空区，特别是采空区下半部分也能灌到足够的泥浆。浆液出口压力应不大于0.3MPa。洒浆系统布置 见 图6－2－2。

图6—2—2 洒浆系统布置示意图
3、主要注浆参数
（1）灌浆系数
防火灌浆系数为3％～12％，灭火灌浆系数相应加大。这里取8%。
（2）土水比

矿井防灭火注浆浆液的土水比应为1:2～1:5；在回采工作面洒浆防火时，土水比应为1:2～1:3。
（3）灌浆所需土量
1）采面注浆量：
Q＝K×m×L×H×C
式中Q--灌浆用土量m³;
m—煤层开采厚度m；按M21煤层1.47m计算
L—灌浆区的走向长度，m;按最大走向长度670m计算
H—灌浆区倾斜长度，100m
C—煤炭回收率，95%
K—灌浆系数，取8%
则Q＝0.08×1.47×670×100×0.95＝7485m3
2）采面日灌浆需土量
Q日=K×m×l×H×C
式中Q日—日灌浆用土量m³;
l—工作面日推进度，4m/d
则Q日＝0.08×1.47×4×100×0.95＝44.69m3
（4）注浆流量
回采工作面灌浆、洒浆防火土水比取1:2.5，采煤面作业方式为“四、六制”，边采边准。灌浆站四班灌浆，纯灌浆时间6h。
所采面日灌浆需水量：Qj=44.69×2.5=89.38m3
则所需注浆流量：Qj=（44.69+89.38）/6=22.35m3/h
4、注浆材料
该矿注浆材料选用黄土、页岩、矸石等；
注浆材料成浆性能指标(0.1mm以下级别的样品)应达到如下规定：
（1）沉降速度1～10mm/min；
（2）临界稳定时间为20～60min；
（3）塑性指数7～14；
（4）粘度系数(1～2)×10-3Pa.S；
（5）氧化镁胶体混合物含量20％～35％；
（6）含砂量10％～30％。
5、浆液的制备方法
（1） 取土方式
采用人工取土，用岩石电钻打眼放炮，抓斗装载，汽车运输至堆土场。
（2） 灌浆站的主要设施、制浆的主要设备、泥浆制备、灌浆站制浆系统与流程
灌浆站为固定式，在主井工业场地附近建泥浆搅拌池；长3m、宽深各1m，分为两格，轮换使用（池底标高为＋1523m）。采用行走式泥浆搅拌机（5.5kW）。利用井下水处理站的水，建水沟自流至泥浆搅拌池。

6、输送浆液的管路系统
（1）管道计算及选择
管径：d＝（4Qj1÷v÷3600π）0.5＝（4×22.35÷1.8÷3600÷3.14）0.5＝0.066m
＝66.0mm
式中：d――管径，m；
Qj1――小时灌浆量，m3/h；
v――泥浆流速，取1.8 m/s；
选择φ76×4镀锌钢管（900m）。
（2） 注浆管路布置
注浆管路沿主斜井、M21煤层运输上山、采煤工作面回风巷布置。
（3） 泥浆泵选择
Hj＝AHs＝1.1×350＝385Pa
式中：Hj――输送泥浆所需扬程，Pa；
A――换算系数，取1.1；
Hs――泵输送清水时扬程＝10λsh0＝10×1×35＝350Pa；
λs――清水密度，为1t/m3；
h0――清水提升高度，为35m。
根据以上计算，选用2NB－200/4－30型矿用泥浆泵2台（1用1备），泥浆泵技术参数；流量12m3/h，最高压力4MPa，配套电机15kW。灌浆系统主要设备和器材见下表6-2-1：
灌浆系统主要设备和器材配备表 表6-2-1
名称
型号
单位
数量
技术参数
泥浆泵
2NB-200/4-30
台
2
流量30m3/h，最高压力4MPa，配套电机15kW
镀锌钢管
φ76×4
m
900
管壁厚4mm
高压胶管
DN50
m
100
内径50mm
破碎机
PE-250
台
1
生产能力7.5m3/h，功率15kw
球磨机
MQJ900×1800
台
1
生产能力2t/h，功率18.5kw
7、矿井注浆防灭火效果考察
派专人定期检测注浆灭火区、注浆防火工作面及其采空区内的气温、煤温和出水温度。
矿井应建立完善的火灾束管监测系统或地面气体分析实验室。气体分析成份主要有:氧气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳。
采集气体的地点为:
1）回采工作面的回风巷、上隅角、采空区氧化带回风侧；
2）通向火区的密闭墙内侧或钻孔内；
3）其他需要的地点。
采用人工取样在地面进行气体分析时，应符合以下要求:
1）取样必须使用专用取样袋或取样器，取样后应在5h内送到地面实验室进行分析；
2）注浆防火区域应定期对各取样点取一次样；
3）注浆灭火封闭区域内每天取一次样；
4）回采工作面或其他地点在发火期间(未封闭的情况下)每班取一次样。
8、注浆防灭火区的管理
建立防灭火注浆台帐，主要内容应包括
1）注浆区位置；
2）钻孔工程；
3）注浆工程；
4）防灭火密闭墙工程；
5）气体分析及温度记录；
6）泥浆分布状况等。
9、矿井注浆防灭火安全措施
（1）加强灌浆管理对保证灌浆质量，提高灌浆效果至关重要。灌浆时注意观察灌入水量与排水量比例，如果排出水量过少，则说明灌浆区可能有泥积存，应停止灌浆。如果排出水里含泥量过大或过于集中，说明采空区已形成泥浆沟，灌浆不均匀，应移动管口位置。
（2）灌浆后应再灌几分钟清水，清洗管道，以免泥浆在管道内沉淀。
（3）各工种包括取土、运输泥土、搅拌、灌浆泵、灌浆操作等工种必须按要求编制安全操作规程，并严格按照操作规程操作。
（4)灌浆前疏水
确保运输巷、主斜井、副斜井水沟畅通，使工作面采空区的水沿水沟排出。
（5)防止溃浆、透水措施
①在灌浆区下部巷道中必须用滤浆密闭将灌浆区和工作区隔开，而且要求滤浆密闭有一定的强度，防止溃浆事故发生。
②在灌浆区下部进行采掘前，必须对灌浆区进行检查，一旦发现有积水，必须打钻放水后，才能进行采掘工作。
③在灌浆地点附近安设专用电话。
三、流动汽雾阻化剂防灭火
1、设计依据
由于该矿M16、M23、M27未鉴定，暂按容易自燃设计。矿井煤层按容易自燃设计。
2、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，抑制煤表面活化物氧化反应速度，达到防残煤自燃的目的。
3、阻化剂的选择
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、喷洒压注工艺系统、设备
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6—2—1。
表6—2—1 系统所用设备型号参数
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

图6－2－3 流动汽雾阻化剂灭火系统示意图

5、喷洒量计算
（1）工作面一次喷洒量可按下式计算：
V1=Kl·K2·A·L·H·S·r/R
式中：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，取1.0t/m，取遗煤样实测；
A——吨煤吸液量，0.058t/t；
r——阻化剂溶液容重，1.05t/m3；
L——工作面长度，100m；
H—采空区底板遗煤走向长度；
S——采空区底板遗煤厚度，0.1m；
R———雾化率％，取R=80％；
V1＝Kl·K2·A·L·H·S·r/R＝1.2×1.0×0.058×100×2.0×0.1×1.05/80%＝1.84t
（2）工作面一次喷洒所需阻化剂用量
V2＝V1×ρ＝1.84×20%＝0.37 t
选用卤块(片)作为阻化剂，阻化剂溶液浓度为20%，阻化率为80%。
实施时，每班2只喷枪对采空区喷雾，喷雾工作时间为2小时/班。
6、工作面日喷洒次数
该矿工作面作业形式为：边采边准，喷洒工作安排在回柱放顶前进行，工作面上下口喷枪相向喷洒，在工作面中部相遇喷洒完毕。
7、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。
8、防腐措施
采用阻化剂防灭火时，应遵守下列规定：
⑴选用的阻化剂材料不得污染井下空气和危害人体健康。
⑵必须在设计中对阻化剂的种类和数量、阻化效果等主要参数作出明确规定。
⑶应采取防止阻化剂腐蚀机械设备、支架等金属构件的措施。
①高压胶管、喷雾器必须保持完好，严禁泄露。
②喷雾器必须伸入采空区喷雾，不得在采面风速较大的地点开启喷雾器。
③喷洒工作安排在回柱放顶前进行，不得在放顶后再喷洒
④每班喷洒完毕后，要及时用清水冲洗采面单体支柱，防止因风速较大点的雾状阻化剂漂移附着在单体支柱上。
四、防治临时矸石场自燃的方法
本次设计不考虑设永久排矸场，只设一矸石临时堆放场地，井下矸石用于回填场地，其余用于矸石砖厂。矸石经副斜井运出后，排放在临时矸石堆放场地，再由汽车装车外运至矸石砖厂制砖。

织金少普岩脚煤矿
2012年2月11日

织金县少普岩脚煤矿

2012年
第
一
季
度
防
灭
火
工
作
计
划