【導讀】520xx00810287，生產規(guī)模15萬噸/年。專篇》，貴州煤礦安全監(jiān)察局盤江分局予以批復。目前礦井正在聯(lián)合試運轉期間。根據(jù)貴州省煤田地質局實驗室20xx年8月16日出具的《縣。因此，本次設計按Ⅱ類自燃煤層礦井設。C25、C26煤層自燃傾向等級鑒定報告》；煤礦開采方案設計（變更）》；安全專篇編制內容》。5）《煤礦安全監(jiān)察條例》，中華人民共和國國務院令；司；7）《煤礦救護規(guī)程》，煤炭工業(yè)部。8）國家安全生產監(jiān)督局，國家煤礦安全監(jiān)察局令第五號，10）國務院辦公廳“關于進一步加強煤礦安全生產工作的通知”，國辦法［20xx］58號；

　　

【正文】 防火設計和開采作業(yè)規(guī)程，并遵守有關規(guī)范或規(guī)定。 二、通風方面的措施 采煤工作面采用“ U”型通風方式。采煤工作面結束后，必須在 45天之內及時將采空區(qū)進行封閉，并保證密閉墻的施工質量，保證不漏風，長期不用的老巷，廢巷要及時密閉，杜絕采空區(qū)，老巷長期 處于微風狀況而引發(fā)煤層自燃。 在使用較長的巷道揭煤段及永久硐室，應采用毛石砌旋并進行拌漿，將巷道內的煤層進行密封，以防煤層自燃。 礦井每個區(qū)段都應有獨立的回風道，降低礦井總風阻，增大礦井的通風能力，減少漏風，易于調節(jié)風量，且發(fā)生火災時便于控制風流，隔絕火區(qū)。另外，井下的風門、調節(jié)風門等通風設施均布置在巷道圍巖堅固、地壓穩(wěn)定的地點，通風構筑物設置地點的正確選擇，同樣也對預防煤層自燃有一定的積極作用。在通風方面應采取以下措施： 采煤工作面回采結束后，及時打上密閉墻，封閉采空區(qū)。密閉上方必須留設觀察孔，下幫設“ U”型放水管。 加強對封閉墻的檢修與維護，防止因密閉墻損壞導致漏風引起煤層自燃。 為保證安全，應配備水位器、溫度計、 CO 監(jiān)測器，隨時監(jiān)測采空區(qū) CO 濃度、溫度等，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取措施，防止煤層自燃。 在回采工作面回風巷距石門 20～ 30m 處設置防火監(jiān)測站并建立監(jiān)測系統(tǒng)，建立自然發(fā)火預測預報制度，隨時對回采工作面溫度、一氧化碳、煙霧等進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)煤層自燃預兆，及時采取措施，保證安全生產。 三、監(jiān)測方面的措施 監(jiān)測監(jiān)控方面采用配備一套 JSG8 型型礦井火災預報束管監(jiān)測系統(tǒng)，用于井下煤層自燃的預報。 第三節(jié) 礦井防滅火方法及措施 一、礦井防滅火方法的選擇 目前，我國的防滅火方法主要有灌漿防滅火、氮氣防滅火、阻化劑防滅等多種防滅火方法。防滅火方法的優(yōu)缺點詳見表 3－ 3－ 1。礦井火災是煤礦五大災害之一，其危害程度不言而喻，根據(jù)貴州省煤田地質局實驗室 20xx 年 8 月 16日和 20xx 年 3 月 27 日出具的《縣鎮(zhèn)煤礦 C1 C19 C2 C26 煤層自燃傾向等級鑒定報告》， C1 C19 煤層屬Ⅱ類自燃煤層、 C2 C26 煤層屬Ⅲ類不易自燃煤層。本設計 C2 C26煤層按Ⅲ類自燃煤層設計及管理， C1 C19 煤層按Ⅱ類自燃煤層設計。因此，設計選擇以噴灑阻化劑防滅火系統(tǒng)為主的綜合防滅火方法，并建立完善的火災監(jiān)測系統(tǒng)。（本次設計選擇的防滅火方法只是針對開采一采區(qū) C1 C19 煤層，開采二、三采區(qū) C2 C26煤層主要加強防治外因火災措施及設施即可）。 （一）阻化劑滅火方法 礦井采用斜井開拓方式，采用三個采區(qū)開拓全井田，以一個采區(qū)一 個機采工作面，兩個掘進工作面達到設計生產能力。主斜井布置在C19 煤層底板巖石中，副斜井、回風斜井布置在 C19 煤層中，主、副斜井和回風斜井在 + 標高貫通形成一采區(qū)開拓系統(tǒng) 。在井底 + 標高布置水泵房和主副水倉。三條井筒兼作三條上山兩側布置采煤工作面和掘進工作面作雙翼開采。三條井筒間距為 30m，以石門（斜巷）聯(lián)系 C19 煤層，在一采區(qū)北翼布置 11901 首采工作面，在一采區(qū)南翼布置 11902 回風巷和 11902 運輸巷兩個掘進工作面，以作接替工作面。采煤方法采用走向長壁采煤法，采煤工藝采用機采，采煤工作面采用一臺刮板機運輸，采掘工作面進風、回風巷采用梯工棚或錨網(wǎng)支護。 井田劃分為三個采區(qū)開采，先采一采區(qū)，再依次開采二采區(qū)、三采區(qū)，即采區(qū)間開采順序為一采區(qū)→二采區(qū)→三采區(qū)。 礦井共有 4 層可采煤層，煤層編號從上往下依次為 C1 C1 C2C26 煤層，其中一采區(qū)范圍內開采 C1 C19 煤層，一采區(qū)開采順序為： C19→ C17，二、三采區(qū)范圍內開采 C2 C26 煤層，二、三采區(qū)按由上往下開采順序為： C25→ C26。 設計依據(jù) 1）煤的物理化學性質 礦區(qū)內各煤層的物理性質差異不大，呈黑色－灰黑色，以塊狀、粒狀為主，局部為層狀。以似金屬光澤為主，金剛光澤次之。貝殼狀斷口，部份為參差狀。常有不規(guī)則細粒狀結構的煤巖出現(xiàn)，在強氧化帶，煤巖結構往往轉化為顆粒狀結構；礦區(qū)內 C17 煤 層原煤屬中灰、中高硫、特高熱值無煙煤， C19 煤層原煤屬中灰、中高硫、特 高熱值無煙煤， C25 煤層原煤均屬中灰、中高硫、特高熱值無煙煤，C26 煤層精煤屬中灰、中高硫、特高熱值無煙煤 2）阻化劑的物理化學性質 在化學上，凡是能減小化學反應速度的物質皆稱為阻化劑(inhibitors)。 （ 1）其作用機理是： ① 增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活能； ② 形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面； ③ 充填煤柱內部裂隙； ④ 增加煤體的蓄水能力； ⑤ 水分蒸發(fā)吸熱降溫。實質是降低煤在低溫時的氧化速度，延長煤的 自然發(fā)火期。 （ 2）阻化劑的評價指標及其影響因素 我國目前采用阻化率和阻化壽命作為衡量阻化劑的兩個指標。 ① 阻化率 我國撫順煤科分院建議，含硫量小于２％的煤采用煤樣在阻化前后放出ＣＯ氣體的相對變化量作為評定指標；含硫量大于２％的煤（一般稱為高硫煤）采用煤樣在阻化前后放出ＳＯ 2 氣體的相對變化量，作為評定指標。此指標稱之為阻化率。測定阻化率時要準備兩種煤樣：一種經(jīng)過阻化劑處理過的煤樣；另一種是原煤樣分裝在兩個試管中；其粒度為 ～ ，重量 70ｇ。實驗條件保持一定。測定反應試管釋放的ＣＯ或Ｓ Ｏ 2 氣體的濃度，按下式計算阻化率 : E=100(AB) A， % 式中： E—— 煤的阻化率， %。 A， B分別為原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實驗條件下氧化 5 小時放出的 CO(pmm)或 SO2(mg)。阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。 ② 阻化劑的阻化壽命 阻化劑噴灑至煤體表面后，從開始生效至失效所經(jīng)過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。單位時間內阻化率下降值叫阻化劑的衰減速度，以Ｖ表示，單位為％／月。阻化劑的壽命可用下式表示： τ＝Ｅ／Ｖ 。 阻化劑壽命是一個重要指標。為了達到有效的預防自然發(fā)火，阻 化壽命不應小于自然發(fā)火期。阻化壽命可以二次或多次噴灑以及保持環(huán)境具有較高的濕度等措施來延長。 3）礦井周圍的地理環(huán)境 區(qū)位于云貴高原烏蒙山區(qū)，屬高原侵蝕地貌，地形切割強烈，該煤礦總體為剝蝕中山地貌，區(qū)內總體地勢北高南低，最高點位于煤礦井田西北界拐點 1 附近山坡，標高 +，最低點位于井田南東界拐點 2 附近小河，標高約 +1000m 左右，相對高差為 。礦區(qū)地形較陡，屬中山地貌。 4）水源 （ 1）泉水 礦區(qū)東北部的小溪水，溪水水質好、流量大，溪水流量約 30m179。/h。礦井已修建取水點，能滿足 該礦井生產、生活消防用水量要求，經(jīng)混凝沉淀、過濾、消毒后可作該礦井生活、消防用水水源，另外礦井井下正常涌水量為 30m3/h，其水量亦能滿足礦井防塵、消防用水量的需求。 （ 2）井下水 根據(jù)相關專業(yè)資料，礦井正常涌水量：根據(jù)《資源 /儲量核實報告》，礦井正常涌水量 30m179。/h，最大涌水量 82m179。/h，經(jīng)混凝沉淀處理消毒后，主要作該礦井生產用水水源，不足部分井下生產用水由該礦井生活用水水源（泉水）補給。 5）氣候條件 礦區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)。據(jù)縣氣象局資料，該區(qū)屬亞熱帶季風氣候，溫差大，季節(jié)性區(qū)分不明顯，常 年細雨綿綿，氣壓較低，濕度較大。據(jù)氣象局資料，年均氣溫 ℃，極高氣溫 ℃ , 極低氣溫 ℃，年平均降水量為 ，夏季降水量為全年的 84%。平均風速為 ，最高風速為 14m/s。年平均相對濕度為 78％。 氣候總的特點為：春遲夏短、秋早冬長，水熱同季、干濕異期。屬高原亞熱帶季風濕潤氣候。 6）煤層頂?shù)装鍘r石性質 煤層頂板以泥質粉砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖為主，穩(wěn)定性較好，在節(jié)理或小斷層發(fā)育地段，其穩(wěn)定性與抗壓強度降低，應加強頂板管理和支護。煤層底板以泥質粉砂巖、泥質巖類軟 質巖，穩(wěn)定性較差，局部地段存在泥化和膨脹現(xiàn)象 (俗稱“底鼓” )，在底板管理中應采取相應措施，消除底板軟巖危害。 阻化劑選擇 目前最常用的阻化劑有：氯化鈣（ CaCl2178。H2O）、氯化鎂（ MgCl2178。6H2O）、氯化銨（ NH4Cl 以及水玻璃（ xNa2O178。ySiO2）等。從目前 的應用結果來看，氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁、氯化鋅等氯化物對褐煤、長焰煤和氣煤有較好的阻化效果；水玻璃、氫氧化鈣對高硫煤有較高的阻化率。結合該礦的實際情況，選用氯化鈣作阻化劑。 噴灑壓注工藝系統(tǒng) 目前我國煤礦常用機動性、半永久和永 久性三種噴灑壓注系統(tǒng)。 1）機動性噴灑壓注系統(tǒng) 這種系統(tǒng)是將噴灑壓注設備和阻化劑溶液池安裝在礦用平板車上采用電動或氣動兩種動力方式噴灑壓注阻化劑。 （ 1）電動噴灑壓注裝置 有直徑 膠管或鐵管，從 3D— 5/40 拉桿泵接到防滅火地點，并與噴嘴和封孔器連接。由電動機啟動，拉桿泵進行壓注和噴灑，該系統(tǒng)工藝簡單，施工快，投資小，機動性大，工藝系統(tǒng)示意圖如圖 3— 3— 3 所示。 系統(tǒng)如圖 3 — 3 — 5 所示 2）氣動噴灑壓注裝置 在井下有壓氣系統(tǒng)的礦井，利用風壓作動力，將配制好的阻化劑溶液裝入密封灌內，從閥門 控制的排出口由 ～ 鐵管或耐壓膠管將壓氣灌和噴槍（ ）或封孔壓注器相連接使之形成系統(tǒng)，依靠壓氣進行噴灑或壓注。氣壓一般為（ 4～ 6）179。 。 2）半永久性噴灑壓注系統(tǒng) 這種系統(tǒng)是在采區(qū)上下山或硐室內設置貯液池（一般為 15～ 20m3）和注液泵，由 或 鐵管鋪設到進、回風巷直至工作面上下口。貯液池內阻化劑溶液（或藥劑溶解后），由注液泵壓至工作面進行噴灑或壓注，也可向上、下順槽破裂煤壁進行壓注防滅火，工藝系統(tǒng)如圖 3— 3— 4 所示。該系統(tǒng)能為幾個工作面服 務，服務年限較長。 3）永久性噴灑壓注系統(tǒng) 在地面設置永久性貯液池，用 ～ 鐵管從貯液池鋪設到進、回風巷道直至采煤工作面上下口，利用自然壓頭進行噴灑或低壓壓注。該系統(tǒng)適用于開采深度較淺井田范系統(tǒng)如圖 3— 3— 5 所示 圍 不 大 的 中 小 型 礦 結合實際情況，本礦選用機動性噴灑壓注系統(tǒng)。 參數(shù)計算 （ 1）阻化劑防 阻化劑選擇消石灰，其濃度為 20%的消石灰。 （ 2）阻化汽霧的噴灑量 汽霧的噴量按下式計算： V＝ K1K2dγ Lhl/R ＝ 179。179。179。179。94179。179。＝ 式中： V—— 日噴霧量， m3/d； K1—— 噴霧加量系數(shù)，一般取 ； K2—— 每噸遺煤噴灑氣霧量，阻化劑濃度為 10～ 15%， K2 為—— 工作面采空區(qū)丟煤率，取 5%； γ —— 煤的松散密度，取 ； L—— 工作面長度，取 94m； h—— 工作面采高，??； l—— 工作面日進度，取 ； R—— 氣霧轉化率， 80%～90%,取 80%。 主要設備 1）高壓泵 高壓泵采用由煤科總院撫順分院研制的 WJ242 型的阻化多用泵，功率為 ，電壓為 380/660V，泵流量為 m3/h，額定工作壓力為 ～ 。 2）霧化器 霧化器采用煤科總院撫順分院研制的單系統(tǒng)Ⅱ型，過濾器為 GL— 1型，孔網(wǎng)為 50 目。其主要原理是通過流動汽霧阻化器加速加壓，使加有阻化劑的水溶液變?yōu)槲⑿§F滴，霧滴隨風漂移到采空區(qū)易自燃地點，霧化的實質是在于哪兒有空隙漏風，霧滴就借助漏風風流為動力漂移至哪兒處理易燃殘煤，能有效抑制煤的低溫氧化活性，除了上面采用的措施外，還必須加快采面推進度，對高冒區(qū)加以填充。必要時礦井可選擇對采空區(qū)取樣進行氣相 色譜分析，以判斷采空區(qū)是否有自燃發(fā)火的可能性。 3）高壓管 高壓干管為φ 25mm，支管為 13 mm。 4）儲液箱 儲液箱容積為 2m3防腐措施 井下主要采取的防腐措施主要有：隔絕阻化劑與金屬材料及設備的接觸；減小阻化劑與金屬材料及設備的接觸時間；井下設備及材料采取化學防腐處理等。 1）井下金屬設備、材料在下井前需要進行防腐處理，如鋅層的鈍化、鋁層的氧化等。而對金屬設施采取涂層防腐措施是最直接、最經(jīng)濟的方法，防腐涂料的選擇是涂層防護的關鍵。井下防腐涂層可采環(huán)氧型及環(huán)氧聚氨酯型防腐涂料，其耐油、耐溫、 耐油田污水性能較好，使用壽命較長。 2）在噴灑阻化劑前需要對采煤工作面的主要設備、材料等金屬物件披上廢舊帆布或風筒布，防止在噴灑阻化劑噴灑在金屬設備及材料上。 3）噴灑阻化劑時噴灑人員應站在上風流中，阻化劑的噴灑應對著采空區(qū)，嚴禁對著金屬設備噴灑。 4）在以采空區(qū)噴灑結束后，需即時將殘留在金屬設備及材料有阻化劑進行清理。 （三）其它防滅火方法 泡沫滅火技術、均壓通風等均要求較高的技術，且現(xiàn)場不易掌握，本設計暫不推薦。 二、礦井防滅火措施 為了預防外因火災必須制定地面和井下的防火措施，以井口 為中心的聯(lián)合建筑，都必須用不燃燒材料建筑，井下機電硐室主要巷道內的帶式輸送機的機頭前后兩端各 20m 范圍內都必須采用不燃 性材料，杜絕明火，保管好易燃物品防止電火花