【文章內(nèi)容簡介】 災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的布設(shè) 從 8301 綜放工作面回風(fēng)側(cè)采空區(qū)、上隅角、頂回風(fēng)巷共布置 6 個(gè)測點(diǎn)， 對(duì)8301 工作面及采空區(qū)的氣體進(jìn)行抽樣檢測，包括 5301 上隅角一路、古塘四路，實(shí)現(xiàn) 60m間隔， 2301 古塘四路，實(shí)現(xiàn) 60m 間隔，頂回風(fēng)巷 1 路。 6個(gè)測點(diǎn)分別用單管鋪設(shè)到 西輔運(yùn) 大巷口 沿 南運(yùn)輸巷 至 副 斜 井，進(jìn)入真空泵房，抽出的氣體進(jìn)入氣體分析采樣控制柜，再接入氣相色譜儀分析，分析數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)存貯，打印報(bào)表。實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)入 同發(fā)東周窯 礦井綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)。 見 附 圖 424： 8301工作面束管監(jiān)測系統(tǒng)示意圖 見 附圖 425： 8301工作面束管采樣 點(diǎn) 布置示意圖 （ 4） 人工檢測 人工檢測是指每班派專人使用便攜儀 及取氣球膽 巡回測定工作面、上隅角、回風(fēng)巷等處的 O CH CO、 CO2 和放頂煤溫，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)告，以便采取相應(yīng)措施進(jìn)行處 理。 綜合防滅火措施 （ 1） 注氮防滅火 氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)的實(shí)質(zhì)是將氮?dú)馑腿霐M處理區(qū)，使該區(qū)域空氣惰化，氧氣濃度降低到煤自然發(fā)火的臨界濃度以下，以抑制煤的氧化自燃，直到火區(qū)窒息的防滅火技術(shù)。 根據(jù)塔山礦、同忻礦防滅火技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，注氮防滅火目前是同煤集團(tuán)石炭二疊紀(jì)特厚煤層防治自然發(fā)火的有效技術(shù)手段。 14 ○ 1 制氮能力的確定 a． 設(shè)計(jì)依據(jù) 根據(jù) 同發(fā)公司 設(shè)計(jì)年 生 產(chǎn)能力為 10Mt ，其中 2 個(gè)綜放工作面 ， 按 8301 綜放工作面的生產(chǎn)能力來計(jì)算注氮防滅火流量，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)際中，為了保障 工作面的順利投產(chǎn) 及安全推進(jìn)，本著滿足 8301 綜放面 注氮防滅火需要， 又兼顧 全礦達(dá)產(chǎn)后防滅火 的 需 要， 制氮能力的確定主要依據(jù) MT/T 7011997《 煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范 》 ，現(xiàn)依據(jù) 8301 綜放面的設(shè)計(jì)能力為 萬噸， “ 三八 ” 工作制，按 330 天計(jì)算，日產(chǎn)原煤 萬 t。 b． 防滅火注氮流量的計(jì)算 氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)已作為綜采和綜放工作面的主要防滅火措施，由于每個(gè)礦井的地質(zhì)條件、煤層開采條件及外圍因素各不相同，因此，確定防滅火注氮流量就成為一個(gè)比較 棘手 的問題。從理論上講，注氮流量越大，防滅火（特別是滅火）的效果就越好，反之 就越差，甚至不起作用。要使選用的制氮能力既能滿足防滅火所需注氮流量的要求，又能充分體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的合理性，根據(jù)我國應(yīng)用氮?dú)夥罍缁鸬慕?jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮以下幾個(gè)指標(biāo)。 Ⅰ 采空區(qū)防火惰化指標(biāo) 預(yù)防綜放面采空區(qū)內(nèi)煤炭自然發(fā)火，重點(diǎn)是將采空區(qū)氧化 自燃 帶進(jìn)行惰化，使氧含量降到阻止煤炭氧化自燃的臨界值以下，從而達(dá)到使氧化帶內(nèi)的煤炭處于不氧化或減緩氧化的狀態(tài)。 按煤炭氧化自燃的觀點(diǎn)，采空區(qū)氣體除氧氣外，氮?dú)?、二氧化碳等均可視為惰性氣體，對(duì)煤炭的氧化起抑制作用。氧氣是煤炭自燃的助燃劑，注氮后采空區(qū)氧化帶內(nèi)氧氣濃度的高低反 映出注氮效果的好壞，把氧含量臨界值作為惰化指標(biāo)是合理的。當(dāng)空氣中氧含量降到 7%— 10%時(shí)煤不易被氧化，煤礦安全規(guī)程也明確規(guī)定，注氮后采空區(qū)氧化帶內(nèi)氧含量應(yīng)小于 7%，因此煤礦安全規(guī)程將采空區(qū)防火惰化指標(biāo)定為 7%是合理的，并將其指標(biāo)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 Ⅱ 火區(qū)惰化指標(biāo) 采空區(qū)或巷道一旦發(fā)生火災(zāi)，采用注氮方法滅火時(shí)，在注氮的初期注氮流量要大，這是因?yàn)椋阂环矫嬉杆賹⒒饏^(qū)空間惰化，另一方面注入的氮?dú)膺€要惰化漏進(jìn)的新鮮風(fēng)流?；饏^(qū)惰化后，繼續(xù)注入的氮?dú)庵饕鸲杌╋L(fēng)的作用，注氮流 15 量就相應(yīng)減少。通常滅火注氮量可按封閉火區(qū)體積的 3 倍計(jì)算。 實(shí)驗(yàn)研究表明：氣體成分中當(dāng)氧含量低于 5%時(shí)就能阻止煤炭的氧化和燃燒，為防止采空區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w因明火而發(fā)生爆炸，因此，煤礦安全規(guī)程將火區(qū)惰化指標(biāo)定為以氧含量低于 3%是合理的，并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 Ⅲ 預(yù)防性 注氮防火流量的計(jì)算 工作面防火注氮流量的大小主要取決于采空區(qū)的幾何形狀、氧化帶空間大小、巖石冒落程度、漏風(fēng)量大小及 采空 區(qū)內(nèi)氣體成分的變化等諸多因素。MT/T7011997 標(biāo)準(zhǔn)中推薦的計(jì)算方法為按采空區(qū)氧化帶氧含量計(jì)算，其余的計(jì)算方法僅作參考。 ⅰ、 按采空區(qū)氧化帶氧含量計(jì)算（ MT/T7011997 標(biāo)準(zhǔn)中推薦的計(jì)算方法） 此法計(jì)算的實(shí)質(zhì)是將采空區(qū)氧化帶內(nèi)的原始氧含量降到防火惰化指標(biāo)以下，按下式計(jì)算注氮流量。 hmCC CCk NN / 32 210 ??? ??????? ???? 式中： QN—— 注氮流量， m3/h； Q0—— 采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量， m3/min，現(xiàn)取 20m3/min； C1—— 采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度， 20%～ 10%，取 15%； C2—— 采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，取 7%； CN—— 注入氮?dú)庵械牡獨(dú)鉂舛龋?98%； K—— 備用系數(shù)， 一般取 ~， 現(xiàn) 取 。 ⅱ、 按產(chǎn)量計(jì)算 按 產(chǎn)量計(jì)算的實(shí)質(zhì)就是向采空區(qū)注入一定流量的氮?dú)?，以惰化每天采煤所形成的空間體積，使其氧氣濃度降到惰化指標(biāo)所需要的注氮流量，按下式計(jì)算。 hmCCtNNAkQN/1 0 7 9 3 0 2 4 0 0 12432121??????? ???????????????? ???????? ? 式中： QN—— 注氮流量， m3/h； A—— 年產(chǎn)量， t，取 3024kt/a； 16 t—— 年工作日，取 330d； ρ—— 煤的密度， t/m3，取 ； N1—— 管路輸?shù)?，一般?； N2—— 采空區(qū)注氮效率，一般為 — ，取 ； C1—— 空氣中的氧含量，取 %； C2—— 采空區(qū)防火惰化指標(biāo)， 規(guī)程定為 7%。 K—— 備用系數(shù)，一般 ～ ，取 。 ⅲ、 按瓦斯量計(jì)算 hmCC N /3 0 6 5 0 0601060 30 ?? ????? 式中： QN—— 注氮流量， m3/h； Q0—— 綜放通風(fēng)量， m3/min； 工作面通風(fēng)量 2500m3/min； C—— 綜放面回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛龋?%，按 %計(jì) 算 。 ○ 2 滅火注氮流量 撲滅采空區(qū)火區(qū)或巷道發(fā)火點(diǎn)所需氮?dú)饬?，主要取決于發(fā)火區(qū)域的幾何形狀、空間大小、漏風(fēng)量、火源范圍和燃燒時(shí)間的長短等因素。 a． 撲滅巷道火災(zāi)所需氮?dú)饬? 對(duì)于巷道火災(zāi)，可主要按空間量及漏風(fēng) 量計(jì)算，國內(nèi)外試驗(yàn)表明，滅火用氮量為巷道空間的 3 倍。 b． 撲滅巷道火災(zāi)所需氮?dú)饬? 撲滅采空區(qū)火災(zāi)可按下式進(jìn)行估算： ???????? ??? 1210 CCVQN 式中： QN—— 注氮量， m3； V0—— 火區(qū)體積， m3； C1—— 火區(qū)原始氧濃度， %； C2—— 注氮區(qū) 域 達(dá)到的氧濃度，取 3%。 一般按滅火時(shí)間 5～ 10d 確定滅火注氮流量，即為 ? ? )/(10524 3 hmQN?? 。 ○ 3 防滅火注氮流量的確定 ，見表 44 防滅火注氮流量 表 。 17 表 44 防滅火注氮流量 表 理論計(jì) 算結(jié) 果 按采空區(qū)氧化 帶氧含量計(jì)算 按工作面 產(chǎn)量計(jì)算 按瓦斯 量計(jì)算 防滅火注氮流量的確定 注氮流量（ m3/h） 2496 1079 3061 3700 通過上述計(jì)算， 依據(jù)同忻、塔山綜放面 應(yīng)用氮?dú)夥罍缁鸬慕?jīng)驗(yàn)， 結(jié)合我 公司的 開采條件，將 8301 工作面 防滅火注氮流量確定為 3700 m3/h。 （ 2） 輸?shù)苈? 注氮機(jī)設(shè)在地面。注氮路線為： 地面制氮機(jī)房→副立井注氮管→ 859 運(yùn)輸大巷→西輔運(yùn)巷→ 2301 巷 (鋪設(shè)至停采線位置）→工作面古塘氧化帶。 主要管路直徑、管材及長度 8301 工作面注氮需要的管路直徑、管材及長 度見表 1 所示。 表 1注氮管路參數(shù) 管路名稱 管 材 管路直徑(mm) 壁 厚（ mm） 管路長度（ m） 備 注 副立井管路 無縫鋼管 273 7 480 管路直徑為外徑 859運(yùn)輸巷 無縫鋼管 273 7 1350 管路直徑為外徑 西輔運(yùn)巷 無縫鋼管 219 6 500 管路直徑為外徑 2301 巷 無縫鋼管 159 1940 管路直徑為外徑 ○ 2 注氮工藝和方法 采空區(qū)防火注氮，采用 預(yù) 埋 雙 管 或局部三管 注氮工藝。具體作法是：在 8301綜放面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿 進(jìn)風(fēng)順槽 埋設(shè) 1趟注氮管路。當(dāng)埋入 采空區(qū) 30m后開始注氮，同時(shí)又埋入第二趟注氮管路。當(dāng)?shù)诙俗⒌?的 管口埋入采空區(qū) 30m 時(shí)向采空區(qū)注氮，同時(shí)埋設(shè)第 3 趟注氮管路， 當(dāng)?shù)谝惶斯苈仿袢氩煽諈^(qū) 90m 時(shí)停止注氮。如此循環(huán)，直止工作面采完為止。 根據(jù)塔山、同忻工作面防滅火經(jīng)驗(yàn)邁步式注氮管口的錯(cuò)距定為 30m。 。 見附圖 426： 8301 工作面注氮系統(tǒng)示意圖 8301 綜放工作面注氮方式采取開放性注氮方式，即向進(jìn)風(fēng)順槽埋管注氮工藝。工作面停采撤架封閉后向采空區(qū)采取封閉注氮工藝。 注氮方式根據(jù)對(duì)火情的預(yù)測情況， 當(dāng)工作面推進(jìn)正常的情況下，由于是開 放 18 性注氮，因此， 采取 不間斷性注氮，即每天注氮 24h。 為保證注入采空區(qū)氮?dú)饧兌冗_(dá)到《煤礦安全規(guī)程》所規(guī)定的 97％的濃度，將注氮濃度定為大于 98％。 （ 2） 注漿防滅火 灌漿防滅火方法是將注漿材料（黃土、頁巖、矸石、粉煤灰、尾礦等）細(xì)?；蠹铀苽涑蓾{，用水力輸送到煤礦井下注入需要防滅火區(qū)域內(nèi)，封堵漏風(fēng)通道、包裹煤巖阻止氧化、冷卻煤巖溫度而預(yù)防或撲滅礦井火災(zāi)的一項(xiàng)技術(shù)措施。 8301 綜放面開采煤層的特點(diǎn)：一是煤層傾角小于 5176。 ，不利于漿體沿傾斜方向的擴(kuò)散；二是工作面傾斜長度達(dá) ，注漿管口在進(jìn)、回風(fēng)側(cè)采空 區(qū)，漿體很難到達(dá)采空區(qū)中部，更不用說充滿采空區(qū)。 三 是大同礦 區(qū)冬季寒冷，水土凍結(jié)，不能 正常 開展防滅火灌漿工作。 綜上所述 ， 建立注漿系統(tǒng)主要是 為工作面停采撤架后對(duì)停采線及密閉內(nèi)的巷道進(jìn)行大量灌漿充填， 并 作為搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)， 快速處理火災(zāi)。 ○ 1 灌漿防滅火作用機(jī)理 灌漿的防滅火作用機(jī)理有以下 3 點(diǎn)： a． 漿體灌入采空區(qū)后，借助其粘結(jié)性將浮煤和其他可燃物包裹起來，隔絕空氣與可燃物接觸的機(jī)會(huì)，防止其氧化發(fā)熱而發(fā)生自然發(fā)火。 b． 漿體灌入采空區(qū)或火區(qū)的周圍煤巖冒落體的裂隙中，使其形成再生整體，加強(qiáng) 了采空區(qū)或火區(qū)的密閉性，減少了漏風(fēng)。 c． 漿體直接灌入火源點(diǎn)或高溫煤體時(shí)，漿水能冷卻煤體和圍巖，起冷卻降溫作用，能快速撲滅火源。 ○ 2 灌 漿材料 的選擇 灌漿材料主要采用黃土，火力發(fā)電廠的粉煤灰。 ○ 3 輸漿方式 注漿方式有兩種，即靜壓注漿和動(dòng)壓注漿： 靜壓注漿是利用制漿點(diǎn)與灌漿地點(diǎn)標(biāo)高不同而產(chǎn)生的自然壓差，借助輸漿管路（鉆孔）將泥漿輸送到灌漿區(qū)，最后通過采空區(qū)埋管將泥漿注入采空區(qū)內(nèi)。 由于 回 風(fēng)立井的垂深達(dá) 480m，該垂深 應(yīng) 能滿足靜壓輸注漿的要求，因此設(shè)計(jì)采 用靜壓輸漿方