【導(dǎo)讀】安順金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計

　　

【正文】 中堆積； (2)通風(fēng)供氧； (3)蓄熱環(huán)境； (4)維持煤的氧化過程不斷發(fā)展的 時間。 要形成自燃，以上四個條件缺一不可，若采取措施破壞其中一個或兩個，乃至全部條件，便可有效的防止自燃。 2）煤層自燃發(fā)展過程的三個必要條件： (1)煤層具有自燃傾向性； (2)有連續(xù)的供氧條件； (3)熱量易于積聚。 煤的自燃預(yù)兆 煤的自燃通常經(jīng)歷：潛伏階段 (低溫氧化階段 )、自燃階段、著火階段、燃燒階段和熄滅階段，見下表 煤的自燃階段及征兆 階 段 征 兆 潛伏階段 (低溫氧化階段 ) 其特征比較隱蔽，煤重略有增加，煤被活化 (化學(xué)活潑性增加 )，著火溫度降低。潛伏階段的長短取決于煤的變質(zhì) 程度和外部條件。 自然階段 其特征是巷道內(nèi)或老塘及密閉內(nèi)空氣中氧含量降低，一氧化碳、二氧化碳含量逐漸增加，空氣濕度增大并成霧狀，在支架及巷道壁上有水珠，在自然階段末期溫度達(dá) 100℃出現(xiàn)煤焦油味。 著火階段 其特征是放出大量一氧化碳、沼氣及其它碳?xì)浠衔锱c水分等。由于這個階段還沒有完全燃燒，所以二氧化碳還不明顯，火區(qū)溫度及巖石溫度顯著升高，在巷道還可以出現(xiàn)特殊的火災(zāi)氣味、煙霧 燃燒階段 其特征是生成大量二氧化碳，在高溫下，分解生成更多的一氧化碳，巷道中出現(xiàn)強(qiáng)烈的火災(zāi)氣體，煙及明火。火源附近溫度高達(dá) 1000℃左右 熄滅階段 其特征是二氧化碳的濃度繼續(xù)增高，氧氣和一氧化碳則急驟降低，煙及火焰消失，災(zāi)區(qū)空氣及巖石溫度逐漸降低 煤礦應(yīng)重視自熱時期的征兆： 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 39 1）煤炭自熱期的初期階段 煤炭自燃過程的準(zhǔn)備期結(jié)束之后便進(jìn)入了自熱期的初期階段。在此階段的征兆有： (1)煤溫有所上升但在臨界溫度 60～ 80℃以下； (2)空氣中的氧濃度降低； (3)空氣中的相對濕度增大； (4)出現(xiàn) CO CO 氣體。 2）煤炭自熱期的后期階段 煤炭自熱超過臨界溫度 (60～ 80℃ )，但尚未達(dá)到著火溫度出現(xiàn)明火的期間，為自熱后期階段。在此 階段內(nèi)，煤溫可升高到 100℃以上，火源點附近煤炭水份蒸發(fā)，開始了干餾現(xiàn)象，生成多種碳?xì)浠衔?，出現(xiàn)的征兆： （ 1)火源點附近的空氣濕度增大，出現(xiàn)霧氣，煤壁掛水珠，掛汗； （ 2)出現(xiàn)煤炭氧化和干餾的產(chǎn)物，如 CO、 CO CH C2H C2H5等； （ 3)煤溫、水溫、空氣的溫度都有所升高； （ 4)出水酸度增大。 芳香族的碳?xì)浠衔餁馕?(煤油味 )是井下自然發(fā)火最可靠的征兆。這種氣味在距火源一定距離之外更為顯著，因為芳香族氣體在冷卻之后才會發(fā)生濃郁的香味。 二、煤炭自燃的綜合防治措施 煤層自燃的預(yù)測預(yù)報 1）鑒于煤在低溫氧化階段產(chǎn)生 CO，因此， CO 是早期揭露火災(zāi)的敏感指標(biāo)。在礦井的采煤工作面回風(fēng)巷、掘進(jìn)煤巷等有自然發(fā)火的地點設(shè)置 CO傳感器，若發(fā)現(xiàn) CO 濃度超限，便可采用便攜式 CO 檢測儀追蹤監(jiān)測確定高溫點。 2）采用紅外探測法判斷高溫點的位置，紅外探測法其基本原理是根據(jù)安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 40 紅外輻射場的理論，建立火源與火源溫度場的對應(yīng)關(guān)系，從而推斷出火源點的位置。 3）用鉆孔測溫輔助監(jiān)測。對頂煤破碎或有自燃危險的地點，埋設(shè)測溫探頭，定期監(jiān)測溫度變化情況。 4）加強(qiáng)漏風(fēng)檢測。定期采用示蹤氣體法，檢查順槽漏風(fēng)量。對漏風(fēng)集中的區(qū)域加強(qiáng)觀測。 預(yù)防措施 1）均壓通風(fēng)控制漏風(fēng)供氧。均壓通風(fēng)是控制煤層開采中采空區(qū)等漏風(fēng)的有效措施。首先，要在保證沖淡 CH風(fēng)速、氣溫和人均風(fēng)量的前提下，全面施行區(qū)域性均壓通風(fēng)，其調(diào)壓措施包括單項調(diào)壓和多項措施聯(lián)合調(diào)壓，具體實施中，首先形成工作面均壓，而后逐步擴(kuò)大到鄰近工作面采空區(qū)的區(qū)域性均壓。 2）噴漿堵漏、鉆孔灌漿。對煤層開采中的可疑地點或已出現(xiàn)隱患地點進(jìn)行全封閉噴漿和打淺密集鉆孔注漿，是防止自然發(fā)火的 2個有效措施。 3）注凝膠防滅火。采用注凝膠技術(shù)處理高溫點或自然發(fā)火是煤層開采中防滅火的重點措施，其方法是將凝 膠注入高溫點或火點的周圍煤體中，其作用是既可以封堵漏風(fēng)通道，又可以吸熱降溫。 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 41 第四章 礦井防滅火措施 第一節(jié) 開拓開采措施 一、選擇合理的巷道布置與開采程序 水平運輸大巷布置在煤層中時，采用錨噴支護(hù)或工字鋼架棚支護(hù)，支架后的空隙和冒落處必須用不燃性材料充填密實，或用無腐蝕性、無毒性的材料進(jìn)行處理。 采區(qū)絞車房等硐室必須采用不燃性材料支護(hù)，設(shè)計采用砌碹或錨噴支護(hù)。 開采順序：根據(jù)礦區(qū)范圍和礦井的開拓方式，全礦區(qū)分為二個水平五個采區(qū)開采，采區(qū)的開采順序：先開采一采區(qū)，其次開采二采區(qū)，三采區(qū) 、四采區(qū)、最后開采三采區(qū)；煤層間的開采順序：先開采 8 號煤層、其次開采 9 號煤層及 14 號煤層，最后開采 0號煤層。 二、選擇合理的采煤方法 本礦采用長壁后退式采煤法，回采率高，巷道布置簡單，回采速度較快，有較好的防火性。煤層傾角平均在 8176。，布置為走向長壁工作面，有利于提高工作面生產(chǎn)能力；全部垮落法管理頂板，回采中若采空區(qū)遺煤較多，不利于防止采空區(qū)煤炭自燃。開采時，要注意觀察，加強(qiáng)自燃征兆的早期識別工作，發(fā)現(xiàn)可疑情況及時采取措施，每個工作面回采結(jié)束后及時進(jìn)行采空區(qū)及巷道密閉。 回采后頂板容易冒落，回采工作面 采用全部冒落法管理頂板，單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁支護(hù)控制頂板。本礦 0、 8＃、 9＃、 14＃煤層自燃傾向為Ⅱ級，即自燃煤層。一般來說開采煤層為自燃煤層易發(fā)生采空區(qū)的自燃。在回采過程中，應(yīng)加強(qiáng)管理，盡量一次采全高，不留或少留頂?shù)酌?，減少采空區(qū)遺煤。 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 42 控制礦山壓力，減少煤柱破裂。 三、提高回采率，加快回采進(jìn)度 工作面采用放炮爆破落煤，工作面可用刮板輸送機(jī)運煤，生產(chǎn)中需加強(qiáng)管理，確保適宜的回采進(jìn)度，可在空間上、時間上減少煤炭的氧化。 急時清理運輸巷道中因運輸過程的撒落的煤炭，工作面盡量不要留煤頂煤或 底煤，清干凈回采下來的煤炭，不讓其留滯在采空區(qū)，提高回采率。 總之，合理的采煤方法能夠提高礦井先天的抗自燃發(fā)火能力，多年來的實踐表明，降低煤層自燃發(fā)火的可能性要從以下幾個方面著手： 1）少丟煤或不丟煤； 2）控制礦山壓力，減少煤柱破裂； 3）合理布置采區(qū)； 4）回采時應(yīng)盡量避免過分破碎煤體； 5）加快工作面的回采速度，使采空區(qū)自熱源難于形成； 6）及時密閉已采區(qū)和廢棄的舊巷； 7）注意選擇回采方向，不使采區(qū)回風(fēng)巷過分受壓或長時間維護(hù)在煤柱里。 第二節(jié) 通風(fēng)系統(tǒng)措施 一、選擇合理的通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)方法 煤層自 燃發(fā)火期是指在開采過程中暴露的煤炭，從接觸空氣到發(fā)生自通風(fēng)因素的影響主要表現(xiàn)在采空區(qū)、煤柱和煤壁裂縫漏風(fēng)。 自發(fā)火期，是自燃發(fā)火危險程度在時間上的量度，發(fā)火期愈短的煤層自燃發(fā)火危險程度愈大。統(tǒng)計確定煤層最短自燃發(fā)火期，對礦井開拓開采以及生產(chǎn)管理都有重要意義。 實行獨立通風(fēng)。這樣可降低礦井總風(fēng)阻，增大礦井通風(fēng)能力，減少安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 43 漏風(fēng)，易于調(diào)節(jié)風(fēng)量；且在發(fā)生火災(zāi)時便于控制風(fēng)流，隔絕火區(qū)。 本礦采用并列式通風(fēng)方式，布置有單獨的進(jìn)風(fēng)井及專用回風(fēng)井，采區(qū)有獨立的進(jìn)、回風(fēng)系統(tǒng)，各采掘面有獨立的進(jìn)、回風(fēng)系統(tǒng)。 礦井采用 抽出式通風(fēng)方法，工作面采用長壁后退式回采“ U”形通風(fēng)方式，采空區(qū)漏風(fēng)小，有利于防止煤層自燃。 準(zhǔn)備采區(qū)時，必須在采區(qū)構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)后，方可開掘其他巷道。采煤工作面必須在采區(qū)構(gòu)成完整的通風(fēng)、排水系統(tǒng)后，方可回采。 二、正確選擇通風(fēng)構(gòu)筑物的設(shè)置地點 調(diào)節(jié)風(fēng)門、風(fēng)門、風(fēng)墻等通風(fēng)設(shè)施，應(yīng)設(shè)置在圍巖堅固、地壓穩(wěn)定的地點，還應(yīng)避免引起采空區(qū)或附近煤柱裂隙漏風(fēng)量的增大。 回風(fēng)巷中的調(diào)節(jié)風(fēng)門應(yīng)盡量設(shè)置在離回風(fēng)側(cè)較近的一端，進(jìn)風(fēng)巷中的調(diào)節(jié)風(fēng)門應(yīng)盡量安設(shè)在離進(jìn)風(fēng)側(cè)較近的一端。 第三節(jié) 煤層自燃監(jiān)測方面的措施 一、 煤 層自燃火災(zāi)監(jiān)測與早期預(yù)報是礦井火災(zāi)預(yù)防與處理的基礎(chǔ)，是礦井防滅火的關(guān)鍵。只要能夠準(zhǔn)確、及時地對煤層自燃火災(zāi)進(jìn)行早期預(yù)報，就能有的放矢地采取預(yù)防煤層自燃火災(zāi)的措施，從而避免自燃事故的發(fā)生。對于煤層火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報而言，采樣監(jiān)測技術(shù)是至關(guān)重要的。目前，煤層火災(zāi)的監(jiān)測主要有礦井火災(zāi)束管采樣監(jiān)測系統(tǒng)、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和人工檢測三種手段。 地面固定式礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)是借助束管將礦井井下各測點的氣體經(jīng)抽氣泵負(fù)壓抽取、匯總到指定地點，在借助氣相色譜檢測裝置對束管采集的井下氣樣進(jìn)行分析，實現(xiàn)對 CO、 CO CH C2H C2H C2H ON2等氣體含量的在線監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果在以實時監(jiān)測報告、分析日報等方式提供數(shù)據(jù)的同時，亦可自動存入數(shù)據(jù)庫中，以便今后對某種氣體含量的變化趨勢分析，從而實現(xiàn)對礦井自燃火災(zāi)的早期預(yù)報。 本礦使用 ASZⅡ型礦安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 44 井火災(zāi)預(yù)報束管監(jiān)測系統(tǒng) ，通過對井下有自燃危險區(qū)域的地點建立自燃發(fā)火觀測站（點）進(jìn)行系統(tǒng)定期觀測。其觀測站（點）設(shè)置應(yīng)遵循以下原則： 1） 觀測站 (點 )應(yīng)設(shè)在礦壓較小的地點，至少長 10m一段支護(hù)規(guī)整、斷面不變，巷道內(nèi)無風(fēng)阻物。井下觀測站 (點 )分為固定觀測點、移動觀測點和臨時觀測點。 2） 采區(qū)、工作面固定觀測站 (點 )：在采區(qū)、工作面的回風(fēng)流建立一個觀測站 (點 )，并符合井下測風(fēng)站的要求。其觀測站的位置應(yīng)使回風(fēng)觀測點能控制全部回風(fēng)流。 3） 移動觀測點：在工作面的進(jìn)回風(fēng)巷內(nèi)距工作面 10～ 20m處設(shè)置，并隨工作面推動而移動的觀測點。 4） 臨時觀測點：發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，為縮小火區(qū)范圍以便準(zhǔn)確查找火源點而增設(shè)的觀測點。 工作面固定觀測站 移動觀測點 臨時觀測點自燃發(fā)火觀測站設(shè)置位置示意圖 安全監(jiān)控系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測 CO、 CO O2等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)這些環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行煤層火災(zāi)的預(yù)報。 人工檢測一直作為煤層火災(zāi)的主要監(jiān)測手段，人工氣體監(jiān)測主要采用 O CO、 CH4等便攜式氣體分析儀，由人工直接在各測點進(jìn)行氣體檢測，并定期采用氣袋取氣樣，送地面進(jìn)氣相色譜分析，給出氣體的成分和濃度，安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 45 以此判斷煤層發(fā)火程度。該法適用性強(qiáng)、投入設(shè)備少，簡單易行， 是本礦目前主要采取的監(jiān)測手段。 第四節(jié) 其他監(jiān)測 措施 一、人的感官可以察覺的自燃征兆 巷道中出現(xiàn)霧汽或巷壁“掛汗” ； 風(fēng)流中出現(xiàn)火災(zāi)氣味，如煤油味、松香味、臭味等； 從煤炭自燃點流出的水和空氣較正常的溫度高； 當(dāng)空氣中有毒有害氣體濃度增加時，人們有不舒服的感覺，如頭痛、頭暈、精神疲乏等。 二、儀表檢測 有 下列情況之一者，定為自燃發(fā)火 1）煤炭自燃出現(xiàn)明火、火災(zāi)煙霧、煤油味等； 2）煤炭自燃使環(huán)境空氣、煤層圍巖及其它介質(zhì)溫度升高并超過 70℃； 3）采空區(qū)或風(fēng)流中出現(xiàn)一氧化碳 (CO)，其濃度已超過礦井實際統(tǒng)計的臨界指標(biāo)，并有上升趨勢。 在有自燃傾向煤層的掘進(jìn)工作面和回采工作面必須需設(shè)置 CO傳感器和溫度傳感器對采空區(qū)或回風(fēng)流中 CO 和溫度進(jìn)行時刻監(jiān)測。同時配備 AQY50 型一氧化碳檢測器，派專人在工作面及其回風(fēng)流中進(jìn)行檢測，每班檢測 1 次并作好記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況馬上報告安全管理人員和礦技術(shù)負(fù)責(zé)人。 有下列情況之一 者，定為自燃發(fā)火隱患 1）采空區(qū)或井巷風(fēng)流中出現(xiàn)一氧化碳，其發(fā)生量呈上升趨勢，但尚未達(dá)到礦井實際統(tǒng)計的臨界指標(biāo)； 2）風(fēng)流中出現(xiàn)二氧化碳 (CO2)，其發(fā)生量呈上升趨勢，但尚未達(dá)到礦井實際統(tǒng)計的臨界指標(biāo)； 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 46 3）煤炭、圍巖及空氣和水的溫度升高，并超過正常溫度，但尚未達(dá)到70℃；風(fēng)流中氧 (O2)濃度降低，其消耗量呈上升趨勢。 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設(shè)計 貴州 萬鋒 47 第五章 礦井防滅火 第一節(jié) 采空區(qū) 預(yù)防性灌漿 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，開采容易自燃和自燃的煤層時，必須對采空區(qū)、突出和冒落空洞等孔隙采取 預(yù)防性灌漿等防滅火措施。 預(yù)防性灌漿就是將水、漿材按適當(dāng)比例混合，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路輸送到可能發(fā)生自燃的區(qū)域，用以防止煤炭自燃，是使用最為廣泛、效果最好的一種技術(shù)。 一、 灌漿系統(tǒng) 目前灌漿使用的漿液的制備主要有水力制備和機(jī)械制備兩種方法。水力制備是利用高壓水槍沖刷松散的粘土層使水土混合形成泥漿，是一種操作較為簡單的制漿方式，但漿液濃度難以保證，防火效果差；機(jī)械制漿是按照一定的比例將制漿材料和水送入攪拌池，經(jīng)攪拌機(jī)攪拌，輸入注漿管路送至井下，但目前的灌漿系統(tǒng)普遍存在易堵管、輸漿力度小、漿材要 求高、投資大等不足。 本礦在風(fēng)井場地設(shè)防滅火灌漿系統(tǒng)一套， 配備 80NYl5020J 離心式泥砂泵兩臺， 為全礦灌漿服務(wù)，灌漿方法采用隨采隨灌，即隨采煤工