15特大型矿井浅埋藏极易自燃煤层防灭火技术的研究与应用

新矿科技[2013]号新矿集团技术创新项目计划立项建议书项目名称：特大型矿井浅埋藏极易自燃煤层防灭火技术的研究与应用申报单位：伊犁新矿煤业有限责任公司起止年限：2012年11月~2014年12月项目负责人：吕德宝项目管理员：吕荣进新汶矿业集团公司制2012年11月1日21.立项理由我国56%的重点煤矿所开采的煤层为自燃煤层，在生产过程中都存在一定程度的火灾隐患。我矿主采煤层以长焰煤为主，现揭露煤层为极易自燃煤层，其中21-1煤层自燃发火期仅为44天，23-2煤层自燃发火期仅为38天。据相关资料显示，我矿“三软”煤层埋藏浅，开采厚度大，采空区顶板跨落将导致漏风通道增多，煤层自燃及发生CO气体中毒事件的可能性极大，防灭火形势极其严峻。因此，结合我矿实际情况提出注氮、注浆、通风降阻、以快防火、监测监控（束管监测系统）、封堵裂隙等综合防灭火技术措施，以确保矿井安全生产，为下一步大规模生产提供宝贵经验，同时对开发西部相同煤层条件下自然发火的防治提供新的技术支持，进而提高矿井的防灭火技术水平。2.项目实施方案一、调研分析目前国内外相似条件下矿井防灭火现状与成功经验。二、结合我矿实际情况，本着“预防为主，防消结合，依靠科技进步，采取多种形式”的原则确定综合防灭火的技术方案。三、实现防灭火技术方案的现场运用，并不断优化综合防灭火技术。33.项目创新点（关键技术、特点、技术的先进性）一、矿井监测监控系统（包括束管监测系统）可实现CO、CO2、CH4、O2、N2（计算值）等气体含量的24小时在线连续监测，并对气体量变化情况进行预测，进而能实时掌握井下煤层自然发火情况，实现防灭火监测自动化。二、减少“三软煤层”采空区漏风通道，实现堵漏防灭火。三、矿井通风系统采用大断面、多通道通风技术，降低通风阻力，减少漏风实现系统“降压”防灭火。四、采用先进可靠的大功率重型综采设备实现快速开采；采用辅巷多通道搬家技术，实现综采工作面的快速搬家；及时对一次、二次支护的巷道进行喷浆；采用无轨胶轮车快速运输和密闭新技术实现快速封闭。这些先进的开采技术与工艺的采用目的是为减少煤与氧的接触时间，实现以“快”防火，为特大型矿井的建设和矿井火灾防治提供新的技术途径。五、充分利用当地丰富的黄土资源优势，最大程度节约成本，解决黄土注浆易沉淀、堵塞的技术难题，形成一套完善灌浆防灭火体系。六、采取超前注氮技术，超前工作面回采，向采空区打钻孔注氮，实现对采空区存在的高温火点近距离灭火。注入的氮气沿煤层走向，随压力增加向外围逐步渗透和扩散，有效抑制采空区内、外部漏风，并达到深度惰化、降温的效果；随着顶煤的冒落，残存的氮气又继续滞留在正在开采工作面的采空区内，抑制遗留煤炭的氧化自燃，确保工作面的安全。44.技术、经济指标（经济效益和社会效益两方面）经济效益：通过自动化监测监控、封堵漏风通道、通风降阻、以“快”防火、注浆、注氮等防灭火措施，在实现矿井安全生产的同时，最大程度降低成本。社会效益：通过对大型矿井浅埋藏极易自燃煤层防灭火技术研究与应用，可以为伊犁四号矿井安全生产积累经验，同时对类似条件的矿井火灾防治起指导、借鉴作用，具有良好的社会经济效益与广阔的发展前景。5.达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景达到的技术水平、经济、社会效益：一、通过对浅埋藏极易自燃煤层防灭火技术的研究与应用，有利于促进大型矿井高产高效，掘进、通风、防灭火技术水平的提高。二、形成一套适合大型矿井、浅埋藏极易自燃煤层的综合防灭火技术体系，并实现监测监控、封堵漏风、通风降“压”、以“快”防火、注浆、注氮等方式的有机结合。推广应用前景：该项目研究成果具有广阔的推广前景，可为新疆乃至全国浅埋藏极易自燃“三软”煤层火灾的解决提供理论依据与技术支持，同时对我国能源的安全开发及充分利用都有着十分重要的理论和现实意义。56.地点、试验规模及进度安排地点：伊犁四号矿井试验规模：伊犁四号矿井设计规模为6.0Mt/a。进度安排：（1）2012.11～2013.2完成煤层巷道发火情况资料收集，并开展前期调研及基础性研究工作。（2）2013.3～2013.6完成工作面防灭火技术研究、防灭火总体设计等主要研究工作。（3）2013.7～2014.10对监测监控、通风降阻、注浆、注氮等系统的设施设备进行安装与调试，使各系统能够协调工作，初步形成自动化、高效率的综合防灭火体系。（4）2014.11～2014.12对矿井防灭火设施设备进行可靠性分析，并总结研究成果。7．项目研究人员名单姓名性别部门职称承担内容负责人吕德宝男伊新煤业高级工程师项目提出与技术指导管理员吕荣进男伊新煤业工程师方案的制定与技术指导项目主要参加人张德泉男伊新煤业高级工程师方案的制定与技术指导蒋守来男伊新煤业工程师方案的制定与实施姬伟男伊新煤业助理工程师方案的总结杜新芳男伊新煤业方案的总结赵恒男伊新煤业方案的总结68、需要增添的设备、仪器、材料明细表附表1新增关键设备、仪器费用及电费（30万元/台以下）单位：万元设备名称型号台数单价金额耗电（千瓦时）电价（元/千瓦时）金额合计煤矿变量泥浆泵3NBB1.9~9.0/7.0~1.8-7.522.8455.696kwh0.573.519.2煤矿用岩石电钻KHYD155型22.0244.0485kwh0.572.9527煤层注水泵5BZ-33/1524.8959.796kwh0.573.5113.3矿用泥浆泵3NBB15-12/4-5-2222.5455.0910kwh0.575.9111矿用隔爆型真空电磁启动器QBZ-80/114060.476332.857980.5kwh0.570.942023.8压风机LGF-4.6/6213.126.210kwh0.575.832制氮机FDADQ-KO9-1212.124.210kwh0.575.830.224注浆管注氮管束管监测系统附表2设备折旧费及动力费单位：万元设备名称型号台数原价占用时间（天）折旧费耗电（千瓦时）电价（元/千瓦时）金额合计一氧化碳测定器CTH1000B(A)40.020.020.10.570.020.04氧气测定器CYH25B(A)20.0160.020.10.570.010.02本质安全型红外测温仪CWH55040.050.020.10.570.020.047附表3材料及低值易耗品单位：万元材料名称用途数量单价金额温度计测量巷道空气温度300.0004950.036一氧化碳检定管测定CO浓度5000.0055多种气体检定器测气体40.020.16线绳标记300.0030.18附表4非研发人员人工费单位：万元试验单位承担任务人数工期（天数）人工费伊新煤业公司设备设计、安装1050050中煤华安机电设备的加工、安装10500509、研发费用预算：费用名称小计金额(万元)2013年2014年1.研究开发用材料燃料动力费用140802.研发人员薪酬10103.科研设备仪器折旧454.专用研发设备仪器租赁费545.研发活动有关无形资产摊销336.专用中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发及制造费657.研发成果论证、鉴定、评审、验收费用548.开发技术的现场试验费119.与研发活动相关其他费用87研发费用预算总支出：182119说明：跨年度的要分别按年度填写，但汇总年度技术开发费用表时，只统计当年的费用预算。810.申报单位及协作单位概况与条件（现有技术基础等）申报单位：伊犁四矿筹建处目前在册管理人员68人，从事矿井建设和井下生产的专业管理人员39人，其中具备高级职称的2人，中级职称5人，其他4人，有着丰富的矿建施工经验和技术管理经验。11.申报单位意见为确保矿井安全生产与资源可持续发展，有必要针对我矿浅埋藏极易自燃煤层防灭火技术进行研究。通过对特大型矿井浅埋藏极易自燃煤层防灭火技术的研究与应用，掌握煤层自然发火的变化规律，确保下一步在复杂条件下矿井的安全生产。伊犁矿区共设计四对矿井，地层赋存条件相似，建立起一套适合特大矿井浅埋藏易自燃煤层开采的防灭火技术，对新疆伊宁矿区和乃至整个新疆特殊地层煤炭资源的开发开采和可持续发展提供重要的技术保障。同意上报。盖章年月日