【導讀】安順金銀山煤礦礦井防滅火專項設計

　　

【正文】 中堆積； (2)通風供氧； (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。 煤的自燃預兆 煤的自燃通常經歷：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 程度和外部條件。 自然階段 其特征是巷道內或老塘及密閉內空氣中氧含量降低，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 100℃出現煤焦油味。 著火階段 其特征是放出大量一氧化碳、沼氣及其它碳氫化合物與水分等。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，在巷道還可以出現特殊的火災氣味、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，巷道中出現強烈的火災氣體，煙及明火?；鹪锤浇鼫囟雀哌_ 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，災區(qū)空氣及巖石溫度逐漸降低 煤礦應重視自熱時期的征兆： 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設計 貴州 萬鋒 39 1）煤炭自熱期的初期階段 煤炭自燃過程的準備期結束之后便進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 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℃ )，但尚未達到著火溫度出現明火的期間，為自熱后期階段。在此 階段內，煤溫可升高到 100℃以上，火源點附近煤炭水份蒸發(fā)，開始了干餾現象，生成多種碳氫化合物，出現的征兆： （ 1)火源點附近的空氣濕度增大，出現霧氣，煤壁掛水珠，掛汗； （ 2)出現煤炭氧化和干餾的產物，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。 芳香族的碳氫化合物氣味 (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 煤層自燃的預測預報 1）鑒于煤在低溫氧化階段產生 CO，因此， CO 是早期揭露火災的敏感指標。在礦井的采煤工作面回風巷、掘進煤巷等有自然發(fā)火的地點設置 CO傳感器，若發(fā)現 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安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設計 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關系，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，埋設測溫探頭，定期監(jiān)測溫度變化情況。 4）加強漏風檢測。定期采用示蹤氣體法，檢查順槽漏風量。對漏風集中的區(qū)域加強觀測。 預防措施 1）均壓通風控制漏風供氧。均壓通風是控制煤層開采中采空區(qū)等漏風的有效措施。首先，要在保證沖淡 CH風速、氣溫和人均風量的前提下，全面施行區(qū)域性均壓通風，其調壓措施包括單項調壓和多項措施聯合調壓，具體實施中，首先形成工作面均壓，而后逐步擴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隱患地點進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通道，又可以吸熱降溫。 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設計 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，采用錨噴支護或工字鋼架棚支護，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、無毒性的材料進行處理。 采區(qū)絞車房等硐室必須采用不燃性材料支護，設計采用砌碹或錨噴支護。 開采順序：根據礦區(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，加強自燃征兆的早期識別工作，發(fā)現可疑情況及時采取措施，每個工作面回采結束后及時進行采空區(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，應加強管理，盡量一次采全高，不留或少留頂底煤，減少采空區(qū)遺煤。 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設計 貴州 萬鋒 42 控制礦山壓力，減少煤柱破裂。 三、提高回采率，加快回采進度 工作面采用放炮爆破落煤，工作面可用刮板輸送機運煤，生產中需加強管理，確保適宜的回采進度，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)回風巷過分受壓或長時間維護在煤柱里。 第二節(jié) 通風系統(tǒng)措施 一、選擇合理的通風系統(tǒng)、通風方法 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)生自通風因素的影響主要表現在采空區(qū)、煤柱和煤壁裂縫漏風。 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管理都有重要意義。 實行獨立通風。這樣可降低礦井總風阻，增大礦井通風能力，減少安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設計 貴州 萬鋒 43 漏風，易于調節(jié)風量；且在發(fā)生火災時便于控制風流，隔絕火區(qū)。 本礦采用并列式通風方式，布置有單獨的進風井及專用回風井，采區(qū)有獨立的進、回風系統(tǒng)，各采掘面有獨立的進、回風系統(tǒng)。 礦井采用 抽出式通風方法，工作面采用長壁后退式回采“ U”形通風方式，采空區(qū)漏風小，有利于防止煤層自燃。 準備采區(qū)時，必須在采區(qū)構成通風系統(tǒng)后，方可開掘其他巷道。采煤工作面必須在采區(qū)構成完整的通風、排水系統(tǒng)后，方可回采。 二、正確選擇通風構筑物的設置地點 調節(jié)風門、風門、風墻等通風設施，應設置在圍巖堅固、地壓穩(wěn)定的地點，還應避免引起采空區(qū)或附近煤柱裂隙漏風量的增大。 回風巷中的調節(jié)風門應盡量設置在離回風側較近的一端，進風巷中的調節(jié)風門應盡量安設在離進風側較近的一端。 第三節(jié) 煤層自燃監(jiān)測方面的措施 一、 煤 層自燃火災監(jiān)測與早期預報是礦井火災預防與處理的基礎，是礦井防滅火的關鍵。只要能夠準確、及時地對煤層自燃火災進行早期預報，就能有的放矢地采取預防煤層自燃火災的措施，從而避免自燃事故的發(fā)生。對于煤層火災的預測預報而言，采樣監(jiān)測技術是至關重要的。目前，煤層火災的監(jiān)測主要有礦井火災束管采樣監(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抽氣泵負壓抽取、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行分析，實現對 CO、 CO CH C2H C2H C2H ON2等氣體含量的在線監(jiān)測，其監(jiān)測結果在以實時監(jiān)測報告、分析日報等方式提供數據的同時，亦可自動存入數據庫中，以便今后對某種氣體含量的變化趨勢分析，從而實現對礦井自燃火災的早期預報。 本礦使用 ASZⅡ型礦安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設計 貴州 萬鋒 44 井火災預報束管監(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）進行系統(tǒng)定期觀測。其觀測站（點）設置應遵循以下原則： 1） 觀測站 (點 )應設在礦壓較小的地點，至少長 10m一段支護規(guī)整、斷面不變，巷道內無風阻物。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)、工作面的回風流建立一個觀測站 (點 )，并符合井下測風站的要求。其觀測站的位置應使回風觀測點能控制全部回風流。 3） 移動觀測點：在工作面的進回風巷內距工作面 10～ 20m處設置，并隨工作面推動而移動的觀測點。 4） 臨時觀測點：發(fā)現異?，F象，為縮小火區(qū)范圍以便準確查找火源點而增設的觀測點。 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，根據這些環(huán)境參數的變化進行煤層火災的預報。 人工檢測一直作為煤層火災的主要監(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行氣體檢測，并定期采用氣袋取氣樣，送地面進氣相色譜分析，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計 貴州 萬鋒 45 以此判斷煤層發(fā)火程度。該法適用性強、投入設備少，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 巷道中出現霧汽或巷壁“掛汗” ； 風流中出現火災氣味，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）煤炭自燃出現明火、火災煙霧、煤油味等； 2）煤炭自燃使環(huán)境空氣、煤層圍巖及其它介質溫度升高并超過 70℃； 3）采空區(qū)或風流中出現一氧化碳 (CO)，其濃度已超過礦井實際統(tǒng)計的臨界指標，并有上升趨勢。 在有自燃傾向煤層的掘進工作面和回采工作面必須需設置 CO傳感器和溫度傳感器對采空區(qū)或回風流中 CO 和溫度進行時刻監(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流中進行檢測，每班檢測 1 次并作好記錄，發(fā)現異常情況馬上報告安全管理人員和礦技術負責人。 有下列情況之一 者，定為自燃發(fā)火隱患 1）采空區(qū)或井巷風流中出現一氧化碳，其發(fā)生量呈上升趨勢，但尚未達到礦井實際統(tǒng)計的臨界指標； 2）風流中出現二氧化碳 (CO2)，其發(fā)生量呈上升趨勢，但尚未達到礦井實際統(tǒng)計的臨界指標； 安順 金銀山煤礦礦井防滅火專項設計 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，但尚未達到70℃；風流中氧 (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計 貴州 萬鋒 47 第五章 礦井防滅火 第一節(jié) 采空區(qū) 預防性灌漿 《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 預防性灌漿等防滅火措施。 預防性灌漿就是將水、漿材按適當比例混合，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。 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；機械制漿是按照一定的比例將制漿材料和水送入攪拌池，經攪拌機攪拌，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。 本礦在風井場地設防滅火灌漿系統(tǒng)一套， 配備 80NYl5020J 離心式泥砂泵兩臺， 為全礦灌漿服務，灌漿方法采用隨采隨灌，即隨采煤工