【文章內(nèi)容簡介】 大。合理的工作面推進(jìn)度是預(yù)防采空區(qū)自燃的關(guān)鍵，也是最經(jīng)濟(jì)有效的措施。但要保證工作面快速推進(jìn)，單靠可靠的設(shè)備還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，由于地質(zhì)構(gòu)造等不確定因素影響而引起的停產(chǎn)極有可能發(fā)生，所以，除加強設(shè)備檢修，保證開機(jī)率外，還需采取切實有效的防滅火措施。 礦井防滅火技術(shù)簡介目 前 主 要 采 用 的 防 滅 火 技 術(shù) 及 其 特 點 如 表 211 所 示 。 現(xiàn)有主要防滅火技術(shù)特點 表 211防滅火方法 主要材料 優(yōu)點 缺點預(yù)防性灌漿技術(shù)黃土、粉煤灰、水泥、高水材料、矸石、砂子、等、隔絕氧氣；；；、增加漏風(fēng)阻力；。，不能向高處堆積，對高位火作用有限；，容易形成“拉溝”現(xiàn)象；，惡化工作環(huán)境，影響煤質(zhì)。噴灑阻化劑技術(shù)MgClCaCl Ca（OH） 水玻璃等、材料來源廣；，阻止煤氧復(fù)合作用；，并使煤體長期處于潮濕狀態(tài)。；；。注惰性氣體技術(shù)氮氣、二氧化碳等，惰化火區(qū)；2.抑爆；；，可充滿整個注入?yún)^(qū)域；，難以長期滯留在注入?yún)^(qū)域；，滅火周期長；。注凝膠技術(shù) 氨鹽凝膠、高分子凝膠、封堵裂隙效果較好；；，不易流失；、安全性好。，成本高，難以大面積使用；；。均壓技術(shù) 經(jīng)濟(jì)、實用、效果高、成本低。 技術(shù)含量高，管理復(fù)雜，操作不當(dāng)，還可能引起火災(zāi)。21惰性氣體泡沫技術(shù)氮氣泡沫、二氧化碳泡沫等“拉溝”現(xiàn)象；；。；，一旦水分蒸發(fā)，防滅火性能消失。固化泡沫技術(shù)粉煤灰、水泥、發(fā)泡劑等，有一定強度；。，覆蓋面積有限；，成本高。 蘇村煤業(yè)自燃防治技術(shù)對策根據(jù)目前常用防滅火技術(shù)特點，結(jié)合蘇村煤業(yè)開采煤層的自燃特性、地質(zhì)條件、開拓條件、開采方法、通風(fēng)條件等實際情況，并根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》 、 《礦井防滅火規(guī)范（試行） 》 、 《煤礦建設(shè)項目安全設(shè)施設(shè)計審查和竣工驗收規(guī)范》等相關(guān)規(guī)程、規(guī)定，設(shè)計采用以灌漿為主、噴灑阻化劑、注氮為輔的綜合防滅火技術(shù)，同時完善煤自燃早期預(yù)測預(yù)報制度及監(jiān)測監(jiān)控體系，防患于未“燃” ，并對相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行防滅火設(shè)計。 煤自燃早期預(yù)測預(yù)報技術(shù)《煤礦安全規(guī)程》第二百四十一條規(guī)定：開采容易自燃和自燃煤層時，在采區(qū)開采設(shè)計中，必須明確選定自然發(fā)火觀測站或觀測點的位置并建立監(jiān)測系統(tǒng)、確定煤層自然發(fā)火的標(biāo)志氣體和建立自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報制度。所有檢測分析結(jié)果必須記錄在專用的防火記錄薄內(nèi)，并定期檢查、分析整理，發(fā)現(xiàn)自然發(fā)火指標(biāo)超過或達(dá)到臨界值等異常變化時，立即發(fā)出自然發(fā)火預(yù)報，采取措施進(jìn)行處理。因此，需建立相應(yīng)的自然發(fā)火監(jiān)測系統(tǒng)和預(yù)測預(yù)報制度，即束管監(jiān)測系統(tǒng)。 灌漿防滅火技術(shù)灌漿防滅火技術(shù)已在我國有自然發(fā)火危險的礦井中得到普遍應(yīng)用，也取得了良好的效果。灌入的泥漿能夠吸熱降溫，對煤體有包裹作用，起到隔氧降溫目的，同時能膠結(jié)頂板、降低采空區(qū)空隙率、增加漏風(fēng)阻22力。《煤礦建設(shè)項目安全設(shè)施設(shè)計審查和竣工驗收規(guī)范》 （AQ10552022）對防滅火設(shè)計中要求規(guī)定：開采容易自燃煤層或采用放頂煤開采自燃煤層的礦井，必須設(shè)計以灌漿為主的兩種以上綜合防滅火措施。由于蘇村煤業(yè)開采的 5 上 、6 煤層屬容易自燃煤層，因此，設(shè)計灌漿、噴灑阻化劑及注氮三種防滅火技術(shù)措施。 阻化劑防滅火技術(shù)考慮到阻化劑防火效果較好，來源廣泛，使用方便，防火成本低等因素，設(shè)計采用阻化劑作為日常防滅火技術(shù)。 注氮防滅火技術(shù)采空區(qū)內(nèi)注入大量的高濃度的氮氣后，可降低氧氣濃度，減少漏入采空區(qū)的風(fēng)量，并能抑制火區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸，對抑制采空區(qū)自燃相當(dāng)有效，因此，選用注氮作為輔助防滅火技術(shù)措施。 蘇村煤業(yè)礦井防滅火設(shè)計總體方案采集開采煤層煤樣進(jìn)行煤自燃標(biāo)志氣體測試，優(yōu)選出 5 上 、6 煤層自然發(fā)火的標(biāo)志氣體，并根據(jù)礦井不同自燃監(jiān)測點要求建立和完善煤層自燃監(jiān)測方法和手段，強化煤層自然發(fā)火的早期預(yù)測預(yù)報工作，及時測定氣體、溫度的變化情況，結(jié)合煤層自燃標(biāo)志氣體優(yōu)選試驗，科學(xué)地對煤層自然發(fā)火進(jìn)行預(yù)測預(yù)報，防患于未“燃” 。工作面正?；夭善陂g主要針對回采工作面采空區(qū)遺煤自燃為重點，以預(yù)防性灌漿為主，噴灑阻化劑和注氮為輔的綜合防滅火措施，并加強自燃發(fā)火的早期預(yù)測預(yù)報工作，及時掌握煤層自然發(fā)火的進(jìn)程。正常生產(chǎn)時，灌漿站為三班灌漿；阻化劑每天在檢修班期間噴灑一次；并進(jìn)行間斷性注氮防止采空區(qū)自燃。23當(dāng)出現(xiàn)停產(chǎn)、CO 超限等異常情況，采用四班灌漿，并加大阻化劑噴灑次數(shù)和噴灑量，同時改間斷性注氮為連續(xù)注氮，及時處理自燃征兆，直至恢復(fù)正常并穩(wěn)定在 3 天以上。加強對礦井外因火源的管理，機(jī)電設(shè)備、帶式輸送機(jī)等滿足相關(guān)規(guī)定，完善各種保護(hù)措施。健全相應(yīng)的防火構(gòu)筑物、消防材料，建立防滅火應(yīng)急救援預(yù)案及管理制度。山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 24 3 煤自燃監(jiān)測系統(tǒng)和預(yù)測預(yù)報制度《煤礦安全規(guī)程》第二百四十一條規(guī)定：開采容易自燃和自燃煤層時，在采區(qū)開采設(shè)計中，必須明確選定自然發(fā)火觀測站或觀測點的位置并建立監(jiān)測系統(tǒng)、確定煤層自然發(fā)火的標(biāo)志氣體和建立自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報制度。所有檢測分析結(jié)果必須記錄在專用的防火記錄薄內(nèi)，并定期檢查、分析整理，發(fā)現(xiàn)自燃發(fā)火指標(biāo)超過或達(dá)到臨界值等異常變化時，立即發(fā)出自燃發(fā)火預(yù)報，采取措施進(jìn)行處理。煤自燃是一個漸進(jìn)變化的過程，是處于破碎狀態(tài)堆積的煤在與空氣（氧氣）接觸后，發(fā)生一系列物理吸附、化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生熱量，當(dāng)產(chǎn)生的熱量大于向環(huán)境散發(fā)的熱量時，熱量得以聚集，煤巖體和周圍空氣溫度逐漸上升，并釋放出一系列氣體，其中某些氣體的出現(xiàn)和產(chǎn)率隨煤溫的上升而發(fā)生規(guī)律性變化，可以用來預(yù)報煤炭自燃發(fā)火的情況，這些氣體稱之為煤自燃發(fā)火的標(biāo)志氣體。目前標(biāo)志氣體分析法比較完善，相應(yīng)的分析技術(shù)和監(jiān)測系統(tǒng)都已配套，在煤礦中得到了廣泛應(yīng)用。因此，對蘇村煤業(yè)開采煤層自燃火災(zāi)的預(yù)報以標(biāo)志氣體分析法為主，測溫法為輔。 煤自燃監(jiān)測系統(tǒng)煤層自燃的發(fā)生要經(jīng)歷潛伏期、自熱期和燃燒期，其變化過程具有明顯的征兆，實時、準(zhǔn)確的監(jiān)測到這種變化從而及時采取針對性措施是有效防治礦井內(nèi)因火災(zāi)的基礎(chǔ)。煤層自燃監(jiān)測系統(tǒng)就是對井下煤層自燃監(jiān)測點，采用一定的方法定期或連續(xù)的進(jìn)行取樣分析，結(jié)果均需記錄完備，并定期檢查、分析整理，總結(jié)各點氣體組分、濃度的變化規(guī)律，結(jié)合煤自然發(fā)火標(biāo)志氣體，判斷山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 25 煤自燃的發(fā)展進(jìn)程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自燃發(fā)火指標(biāo)超過或達(dá)到臨界值等異常變化時，作出煤自燃發(fā)火的早期預(yù)測預(yù)報，采取措施進(jìn)行處理。 煤層自燃發(fā)火觀測點設(shè)置觀測點分為固定點、移動點和臨時觀測點，應(yīng)設(shè)置在能采集到觀測區(qū)內(nèi)有代表性氣體的地點，并盡量設(shè)置在巷道周圍壓力較小，支架完整，沒有拐彎，斷面沒有突然擴(kuò)大或縮小的地點。根據(jù)蘇村煤業(yè)井下的實際情況，自燃發(fā)火觀測點主要設(shè)置在以下地點：礦井主進(jìn)風(fēng)井口、礦井進(jìn)回風(fēng)巷、采區(qū)進(jìn)回風(fēng)巷帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè) 10～15m 處、地面皮帶走廊與進(jìn)風(fēng)井；5 上 、6 煤層掘進(jìn)工作面迎頭 5m 處，距回風(fēng)繞道 10～15m 處；回采工作面采空區(qū)、上隅角及進(jìn)回風(fēng)巷距巷口 10～15m；；自燃發(fā)火觀測點、密閉觀測孔、封閉火區(qū)防火墻柵欄外等。 煤自燃監(jiān)測系統(tǒng)煤層自燃監(jiān)測主要協(xié)同有：傳感器監(jiān)控系統(tǒng)、束管監(jiān)測系統(tǒng)和人工檢測系統(tǒng)。以溫度和 CO 傳感器為主的監(jiān)測傳感器煤層自燃監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》 （AQ10292022）的規(guī)定，礦井建立了 KJ90NA 型安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對瓦斯、CO、溫度、風(fēng)速等參數(shù)的動態(tài)監(jiān)控，全部覆蓋礦井各點，設(shè)備滿足《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》 （AQ62012022）的相關(guān)規(guī)定。1)CO 傳感器采煤工作面回風(fēng)巷、回風(fēng)隅角、帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè) 10～15m 處、自燃發(fā)火觀測點、封閉火區(qū)防火墻柵欄外、采區(qū)回風(fēng)巷、一翼回風(fēng)巷和山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 26 總回風(fēng)巷必須設(shè)置 CO 傳感器。其中采煤工作面回風(fēng)隅角 CO 傳感器布置在回風(fēng)巷距切頂線 以內(nèi)的上幫；采煤工作面 CO 傳感器的設(shè)置如圖所示。圖 311 采煤工作面一氧化碳傳感器的設(shè)置 CO 傳感器應(yīng)垂直懸掛在巷道的上方風(fēng)流穩(wěn)定的位置，距頂板（頂梁）不得大于 300mm，距巷壁不得小于 200mm，并應(yīng)安裝維護(hù)方便，不影響行人和行車。CO 傳感器報警濃度為 %。2)溫度傳感器采煤工作面回風(fēng)巷、回風(fēng)隅角和機(jī)電硐室應(yīng)設(shè)置溫度傳感器，其中采煤工作面回風(fēng)隅角溫度傳感器布置在回風(fēng)巷距切頂線 以內(nèi)的上幫；采煤工作面溫度傳感器設(shè)置如圖所示。圖 312 采煤工作面溫度傳感器的設(shè)置山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 27 溫度傳感器垂直懸掛在巷道上方風(fēng)流穩(wěn)定的位置，距頂板（頂梁）不得大于 300mm，距巷壁不得小于 200mm，并應(yīng)不影響行人和行車，安裝維護(hù)方便。采煤工作面溫度傳感器的報警值為 30℃，機(jī)電硐室溫度傳感器的報警值為 34℃。束管監(jiān)測系統(tǒng)《礦井通風(fēng)安全裝備標(biāo)準(zhǔn)》 （GB/T505182022）中規(guī)定，開采容易自燃和自燃煤層的大、中型礦井，應(yīng)設(shè)置配備有一氧化碳、氧氣等各種氣體測定管和便攜式檢測儀表及成套氣體分析化驗的地面實驗室。束管監(jiān)測系統(tǒng)為氮氣防滅火系統(tǒng)中的重要輔助措施，設(shè)計采用 JSG8型礦井火災(zāi)預(yù)報束管監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)的束管監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)處理單元放置于地面監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中心站內(nèi)，抽氣設(shè)備安放在工作面附近泵房中。束管主管由監(jiān)測站引出經(jīng)副立井敷設(shè)至井下，再經(jīng)回風(fēng)大巷送至回采工作面各順槽中，再分接單管，與采區(qū)各監(jiān)測地點相連接。測點處氣體由地面設(shè)置的真空泵經(jīng)束管抽至地面束管監(jiān)測裝置，然后將氣體分析結(jié)果輸送至計算機(jī)系統(tǒng)，連續(xù)監(jiān)測井下巷道、采空區(qū)、密閉中的 CO、OCOCH4 等氣體組分濃度，根據(jù) CO 變化趨勢和格雷哈系數(shù)，早期預(yù)報煤炭自燃預(yù)兆。當(dāng)氣體（CO、CO ２ 、CH ４ 、O ２ ）濃度超過規(guī)程規(guī)定時，往采空區(qū)進(jìn)行注氮。生產(chǎn)中，若自燃發(fā)火程度嚴(yán)重時，可實行連續(xù)注氮。設(shè)計選用與該采樣系統(tǒng)配套的 GC2060 型煤礦專用火災(zāi)氣體色譜分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了目前煤礦所使用的東西電子生產(chǎn)的氣相色譜儀 O2和 N2分離效果較差，且不能檢測氫氣、重復(fù)性差、分析時間長等缺點，山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 28 采用日本島津技術(shù)，具有儀器穩(wěn)定、重復(fù)性好，靈敏度高、能檢測所有火災(zāi)氣體、分析時間短等優(yōu)點。1)JSG8 型束管采樣系統(tǒng)組成該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)適用，維護(hù)方便，適用于中小型礦井自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報，也適用于大型礦井高產(chǎn)高效工作面的自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報及火災(zāi)治理過程中火災(zāi)信息的連續(xù)檢測。該系統(tǒng)由以下三部分組成：(1)抽氣束管；(2)抽氣泵；(3)采樣柜；(4)氣水分離器。 管道 計 。圖 313 采樣系統(tǒng)連接圖2)JSG8 型束管采樣系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)(1)供電電壓：660V／380V；(2)功率：4kW；(3)供水量：1m 3/h；(4)抽氣量： 3/min；山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 29 (5)負(fù)壓：－；(6)抽氣距離：5000m。3)GC2060 型煤礦專用色譜分析系統(tǒng)技術(shù)特點和參數(shù)(1)主要特點①該儀器具有性能穩(wěn)定、功能齊全、自動化程度高等優(yōu)點；②可以測定 HO N CO、CO CH C 2HC 2HC 2H2共 9 種氣體；③選用氬氣作載氣，實現(xiàn)了測定氫氣這一重要火災(zāi)氣體，對于指導(dǎo)礦井火災(zāi)的治理具有重要的參考價值；④采用三氣路六通閥定量管進(jìn)樣，配 TCD、FID 及鎳轉(zhuǎn)化爐，從而排除了各組分之間的互相干擾，使重復(fù)性、靈敏性和準(zhǔn)確性更好；⑤CO、CO 2及烴類測定采用分時進(jìn)樣，雙柱并聯(lián)共用 FID 的流程，從而避免了分流進(jìn)樣造成最低檢測濃度達(dá)不到煤礦安全要求的不足，同時通過進(jìn)樣時間的控制，可以縮短總的分析時間，減輕分析人員的工作量；⑥內(nèi)置不銹鋼絲網(wǎng)過濾膜，從而避免了煤礦氣體粉塵較多容易堵塞管路的問題；⑦檢測器均采用單元化設(shè)計，先進(jìn)制造工藝，具有靈敏度高、噪聲低、線性范圍寬等特點；⑧工作站功能強大、性能穩(wěn)定，直觀、簡單、易學(xué)。設(shè)有六種定量方法(歸一法，內(nèi)標(biāo)，外標(biāo)，修正歸一法，帶比例的修正歸一法，指數(shù)法)，可實現(xiàn)任意多點標(biāo)樣校準(zhǔn)，任意多點校準(zhǔn)平均，直觀顯示校準(zhǔn)曲線；靈活的峰識別和處理能力，適應(yīng)各類色譜分析應(yīng)用。(2)技術(shù)參數(shù)山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 30 ①最小檢測濃度：H 2≤5ppm；CO、CO 2≤2ppm；烴類≤②尺寸：寬 606mm高 450mm深 450mm③重量：～42Kg④