矿井火灾防治(教案)3章

矿井火灾防治技术主讲人：李宗翔（教授、博士）联系方式：13941884616；0418-2838120宅E-mail：[e-mail]第三章矿井内因火灾的预防3-1概述预防为主煤炭自燃的条件：1煤具有自燃倾向性2有连续的供氧条件3蓄热条件热量易于积聚4持续足够的时间3-2自燃防治开采技术措施1合理地进行巷道布置采用岩石巷道厚煤层区段煤柱垂直重叠布置区段巷道分采分掘2合理的采煤方法3控制矿山压力、减少煤体破碎4推广无煤柱开采技术，减少煤柱发火5合理的通风系统系统简单、分区通风、主扇合理；阻力小通风设施布置合理；通风阻力分布合理3：2：56坚持自上而下的开采顺序3–3预防性灌浆灌浆防火：灌浆就是把粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合、搅拌，配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路注入或喷洒在采空区里，达到防火和灭火的目的。灌浆防灭火的机理灌浆防灭火的作用为：充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，减小了煤与氧的接触和反应面；浆水浸润煤体，增加煤的外在水份，吸热冷却煤岩；加速采空区冒落煤岩的胶结，增加采空区的气密性。灌浆防火的实质是，抑制煤在低温时的氧化速度，延长自燃发火期。包裹隔离效果《规程》规定：“开采有自然发火的煤层，必须力采空区进行预防性灌浆……”。预防性灌浆是防止自然发火的一项传统措施，也是最有成效、稳定可靠的措施。灌浆系统：由制浆、输浆和灌浆三部分组成。1浆材的选取选材要求：不燃、阻燃；粒度2mm，1mm占75%；物理指标：塑性指数9~14、胶体混合物25~30%；易脱水、稳定性好；常用材料：黄土、破碎岩石、沙子、粉煤灰等。2浆材的制备水力取土自然成浆：水枪压力50~80kPa，流量85~266m3/h人工或机械取土制浆：矸石破碎制浆：矸石破碎制浆在缺少土源的矿区，可以用粉碎的矸石代替黄泥灌浆。据重庆煤研所的调查，全国25个局矿的矸石大都可以用作灌浆代用材料。以页岩为主的矸石都可以使用，砂质页岩差一些，砂岩最差。当然，能否起到防火作用主要取决于它的成浆性能和氧化性能。山东究州矿务局南屯矿建立了矸石破碎制浆系统，以粉碎矸石代替黄沤制浆，灌入并下取得了较好的防火效果。浆材必须满足下列基本要求：(1)不含或少含可燃和自燃物质。(2)不含催化物质，(3)粒度一般不大于2mm，而且细小颗粒应占大部分。粘土，d≤0.005mm的颗粒应占60～70％；页岩，d≤0.077mm者应占70～75％。(4)比重一般要求为2.5～2.6。(5)胶体混合物浓度(按MgO计)。(6)塑性指数IP*。根据苏联经验认为IP=9～11，最适宜用于灌浆。取土与制浆3浆液的制备泥浆的土水比：1：2~1：5浸泡：黄土8~12h搅拌：泥浆搅拌池随时准确地掌握泥浆浓度对于保证酒浆质量十分重要，最简便的方法是使用波美式比重计p直接测量泥浆的波美度，然后再从附表中换算查得相应的百分浓度。也可用员筒采取浆祥，根据其沉淀结果确定泥浆的土水比。4浆液输送如果采用集中溜浆站，泥浆输送大多是通过付井井筒、总回风道、采区集中回风巷、工作面回风巷，从地面直到并下酒浆点铺设专用首路担负输浆任务。井筒或大巷内的输浆干管一般用直径为127mm或102mm的无缠钢管，进入采区后的支管采用直径为102或76mm的无缝钢管。干管与支管之间设有闸阀控制，而各支管与灌浆钻孔或工作面注浆管之间多用高压胶管直接相连。预防性灌浆一般是靠静压作动力。灌浆系统的阻力与静压动力之间的关系用输送倍线表示。浆液输送泥浆的输送倍线是指从地面灌浆站至并下灌浆点的管线长度与垂高之比，即：式中N——输送倍；L——进浆管口至灌浆点的距离，m；H——进浆管口至灌浆点的垂高，m。一般情况下，泥浆输送倍线值最好在5~6范围内变化。倍线过大，则相对于管线阻力的压力不足，泥浆输送受阻，容易发生堵管现象；倍线过小，泥浆出口压力过大，对泥浆在采空区内的分布不利。6~5,NHLN3.灌浆量的确定预防性灌浆量主要取决于灌浆形式，灌浆区的容积，采煤方法等因素。采前预灌浆、采后封闭停采线灌浆都是以充满灌浆空间为准。随采随灌浆的用土量(Q)可按下式计算Q=KMLHC／100(3—2)式中Q——灌浆用土量，m；M——煤层开采厚度，m；H——灌浆区的走向长度，L——灌浆区的倾斜长度，C——煤炭回收串，％；K——灌浆系数，即泥浆的固体材料体积与需要灌浆的采空区空间容积之比。在K值中反映了顶板目落岩石的松散系数，泥浆收缩系数和跑浆系数等综合影响，它只能根据现场情况具体决定，如淮南取0.03一0.04、开滦取0.05、辽源取0.1—0.15。浆用水量(9。)可按下式计算：9I＝K。’9，9。——溜浆用水量，m。；K，——冲洗管路用水量的备用系数一般取15—一水土比，一般取2—5。4预防性灌浆方法预防性灌浆按与回采的关系分采前预灌、随采随灌和采后封闭灌浆三种。采前预灌是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行灌浆。这种灌浆方法适用于开采老窑多的易自燃、特厚煤层。采后注浆是采空区封闭后，利用钻孔向工作面后部采空区内注浆。随采随灌则是随着采煤工作面推进的同时向有发火危险的采空区灌浆，这是预防性灌浆采用的主要方法。随采随灌分为钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆三种方式。（1）钻孔灌浆从底板或钻窝打钻注浆（2）埋管注浆（3）工作面洒浆或插管灌浆从回风巷灌浆管上接出一段浆管，沿倾斜方向向采空区均匀地洒一层泥浆。洒浆量要充分，使采空区新冒落的矸石能均匀地为泥浆包围。洒浆通常作为埋管灌浆的一种补充措施，使整个采空区特别是下半段也能灌到足够的泥浆。对综采工作面常采用插管灌浆的方式，即注浆主管路沿工作面倾斜铺设在支架的前连杆上，每隔20m左右预留一个三通接头，并分装分支软管和插管。将插管插入支架掩护梁后面的跨落岩石。5灌浆管理加强灌浆管理对保证灌浆质量，提高灌浆效果至关重要。随采随灌时注意观察灌入水量与排水量比例，如果排出水量过少，则说明灌浆区可能有泥积存，应停止灌浆。如果排出水里含泥量过大或过于集中，说明采空区已形成泥浆沟，灌浆不均匀，应移动管口位置。灌浆后应再灌几分钟清水，清洗管道，以免泥浆在管道内沉淀。