矿井防灭火设计

冀中能源股份有限公司张家口宣东矿矿井防灭火专项设计编制单位：通风区编制人：宋占祺编制日期：2017年一、矿井概况宣东矿1997年建井，2001年投入试生产，2009年9月鉴定为突出矿井，核定生产能力为150万t/a,服务年限为32.5a。本井田煤样宏观煤岩成分以亮煤、暗煤为主，次为镜煤及丝炭，表现为黑色，褐黑色条痕、玻璃光泽。Ⅲ3煤以半亮煤为主，其它为半亮～半暗煤。显微煤岩组分以镜质组为最高，次为惰质组，少量壳质组，尤以Ⅲ3煤镜质组为最，达80%多。区内煤变质主要为深成变质作用，煤除受深成变质作用外，还叠加了岩浆热变质作用。其中Ⅲ3煤受热变质作用明显，由于东北部火成岩厚度大，距Ⅲ3煤层近，东北部Ⅲ3的反射率较西南部高，Ⅲ3煤东北部反射率平均达到0.9725%，而西南部的镜煤反射率为0.843%，煤的变质阶段处于气煤～肥煤（Ⅲ～Ⅳ）阶段。Ⅲ3煤属中灰、特低硫、低磷的弱粘煤、气煤和1/3焦煤，Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3煤属中灰、特低硫、低磷的弱粘煤，Ⅴ2煤属中灰、特低硫、低～中磷的弱粘煤、气煤和1/3焦煤。二、矿井火灾危险性分析当前揭露并开采的煤层为Ⅲ3和Ⅳ2煤层，Ⅲ3其中煤层自然发火倾向性等级为Ⅰ类自燃；Ⅳ2煤层自然发火倾向性等级为Ⅱ类自燃，自然发火期短，2010年5月，经煤炭科学研究总院沈阳研究院对Ⅲ3三采区二联巷和Ⅳ1201胶带顺槽煤样鉴定，Ⅲ3煤层最短自然发火期48天。三、煤层自然发火预测预报指标体系1.建立自然发火观测点，对全矿井的自燃危险区进行系统的、定期的观测。观测点应选在：采空区回风侧防火墙处和回采工作面上隅角采区回风巷中。观测内容为：CO、CO2、CH4、C2H6等气体成份、气温自燃征兆。将CO，C2H4作为标示性气体。2.矿井自然发火预测预报工作由总工程师负责，具体业务由通风科和通风区负责组织实施。3.采区和回采工作面回采结束45天内必须全部撤出设备，并进行永久性封闭。建立永久性防火密闭，必须预留灭火灌浆及防火观察孔门、风窗、风桥等通风设施，也应按防灭火的要求正确选择位置砌筑。4.防火密闭的气体、温度，每周进行一次检测，同时对流水温度也要进行测定。取出的气样及时进行气体化验室分析。1）当封闭区气样分析CO浓度低于24ppm，氧气浓度低于5%时，通风区要注意检测气体变化；2）当封闭区气样分析CO浓度达到24ppm，氧气浓度达到8%时，立即发出一级煤层自然发火警报。具体为：气象色谱分析员→报告区值班区长→安排人员查明原因，采取加固墙体堵漏措施，进行处理；3）当封闭区气样分析CO浓度达到50ppm或出现乙烯，氧气浓度达到12%时，立即发出二级煤层自然发火警报。具体为：气象色谱分析员→报告区值班区长→汇报区长→汇报通风副总工→总工、安全矿长→安排人员查明原因，编制措施，进行处理。密闭墙体漏风时，加固墙体堵漏；墙体围岩漏风时，注浆加固围岩体堵漏；根据实际情况，及时向封闭区注浆和惰性气体处理。5.防火密闭如出现气体温度升高、有CO出现、或水温升高等现象，必须立即报总工程师，并采取措施防止自然火灾的发生。6.对全矿井自然发火危险区进行定期、系统的观测。观测点应选在：采空区回风侧防火墙处，回采工作面上隅角、采区回风巷中，观测内容为：CO、CO2、CH4、O2等气体成分，气温、水温、风量以及密闭内外压差和表面自然发火征兆。7.采用CO的绝对量作为采面自然发火的预报指标。1）当采面一氧化碳绝对量达到0.003m3/min时，发出一级煤层自然发火警报。具体为：气象色谱分析员→报告区值班区长→安排人员查明原因，采取措施，进行处理；2）当采面一氧化碳浓绝对量到0.005m3/min时，立即发出二级煤层自然发火警报。具体为：气象色谱分析员→报告区值班区长→汇报区长→汇报通风副总工→总工、安全矿长→安排人员查明原因，编制措施，进行处理。3）采面CO绝对量总量达到0.008m³/min时，立即发出三级煤层自然发火警报。具体为：气象色谱分析员→报告区值班区长→汇报区长→汇报通风副总工→总工、安全矿长→安排人员封闭采面。8.利用束管监测系统对个别采空区有害气体含量进行监测，取样分析等。9.教育全体员工了解矿井自然发火的征兆，如发现自然发火的预兆时，及时向有关领导和调度室汇报。10.由通风科负责每月对全矿的总回风道、采区回风道进行一次详细的自然发火征兆观察，从大范围上分析井下有无自燃发火。11.通风区每周安排专人对井下采煤面的上隅角、回风巷和采空区回风密闭及其它可能发热的地点进行一次全面观测。观测的参数包括：现场的气体成份(CH4、C02、C0、02)、气温、水温、其他火灾征兆等；在防火墙封闭时间长，温度异常和有自燃倾向的区域内的回风风流中要安设CO传感器，CO传感器的报警浓度为24ppm。12.对于已有发火危险或已出现发火征兆的地点，检查周期缩短到每班一次，并每天取样一次进行化验室分析，及时向有关领导和部门汇报。同时，矿领导应组织专门人员进行火灾灾情的分析并制定处理对策。13.有下列情况之一者，应发出火灾预报：⑴巷道中出现雾气或“挂汗”(温度不同的两段风流交汇处，因水蒸气过饱和而凝聚出现的雾气除处)。⑵巷道中出现火灾气味时，如煤油味、焦油味、松香油味等。⑶从煤炭发热或自然地点流出的水或空气，其温度较平常增高。⑷空气中有害气体(如C0、C02等)浓度增加，人体感到不舒服，如头痛，闷热、精神疲乏等。四、井下自燃火灾监测系统我矿现安装有KJ-70N安全监测系统一套、气样分析系统两套、束管监测系统一套，防灭火检查主要以人工检查为主，实时监测监控为辅，每天全方面检查井下各处一氧化碳气体及温度变化。1.束管监测系统在采面回风隅角和回风流敷及重点监测密闭安设澳洲束管，通过S700系列抽取式气体分析仪进行24小时连续监测分析305采面回风隅角和回风流气样，根据分析结果判断自然发火趋势。2.色谱分析气样分析主要由采样人员每周对井下各处可能出现火灾隐患的地点进行至少一次气样采集，升井后利用GC-4085气相色谱分析仪进行气样分析，仪器安装二个填充柱注样器，一个氢火焰离子化检测器，一个热导检测器和一个甲烷化器，通过六通阀的切换，实现一次进样，对N2、O2、CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C2H28个组分的全分析。3.KJ-70N安全监测系统实时监测监控主要利用KJ-70N安全监测系统，在采面隅角、采掘面回风、皮带机头及总回风巷等地点安装一氧化碳传感器和温度传感器，皮带机头下风侧10-15米处，各安设一氧化碳和烟雾传感器，实时监控井下各处一氧化碳气体及温度变化。4.人工检查人工现场检查主要由瓦斯员负责，做到每班对采面回风、隅角、束管、钻孔、各煤巷煤体破碎及采空区密闭等可能出现火灾隐患的地区进行一氧化碳和温度检查。五、煤矿防灭火系统1.注氮气系统我矿现用的制氮机安装在二采区350车场以里，经制氮装置产生的氮气通过注浆管路注入到使用地点。制氮装置为井下移动式DM-1200膜分离制氮机2套（4台压缩机），单台压缩机流量600m3/h，氮气纯度≥97%(O2≤3%)，氮气出口压力≥0.8MPa。注氮系统管路布置如下：井下制氮站→-240回风巷→-200轨道→-185轨道→三采区回风上山、二采区回风→三采区胶带上山、二采区运输巷→采面胶带巷→采面进风隅角2.注粉煤灰浆防灭火工艺流程：浆液的制备采用机械搅拌。粉煤灰由矿外运送到井口地面黄泥灌浆站储土场，利用高压水枪直接冲刷粉煤灰，形成水土混合物，经输浆沟流入泥浆搅拌池，在这里由行走式拌浆机搅拌成浆。浆液制成后，进入灌浆池，由灌浆泵将浆液输送到地表灌浆管，再流入付井筒灌浆管到井下灌浆管路，最后到达采空区。33型号：HD--450主机功率：7.5KW叶轮转速：72r/min多级离心泵型号：4/3D--AH（两台）Q：32.4m/h电机功率：5.5KWH：13.2m叶轮直径：245mmn：1100r/min效率：71%型号：100TSWAX6转速：1450r/min流量：69m/h扬程：93.6m配用功率：30KW效率：73%另一台为：55KW蜗牛泵筒井副杂物清理箅子管浆灌灌浆泵阻化剂池泥浆池泥浆搅拌池黄土堆高压水枪泥浆搅拌车高压水泵溢流池清水池灌浆站工艺流程图注浆系统管路布置如下：地面注浆站→-230轨道大巷→三采区轨道上山→-185绕道→-185回风巷→三采区回风上山、二采区回风→采煤工作面轨道顺槽→采煤工作面回风隅角六、工作面重点区域防灭火技术方案1.工作面安装期间防灭火技术方案（1）加强切眼各类传感器的管理和效验工作，保证数据准确、灵敏可靠；监控中心室要密切注意观察巷道中CO传感器数据变化情况，发现异常及时向有关矿领导汇报，并通知有关科室和区队。（2）通风区及时调整该工作面风量。（3）重点做好切眼的局部高温点检查。采面专职瓦检员必须携带完好合格的CO便携仪和红外线测温仪，仔细检查。发现异常及时采取措施进行处理。（4）通风区对切眼顶、帮、破碎煤体的自然隐患进行全面检测排查，并对煤帮喷洒阻化剂。（5）通风区必须保证注氮、注浆管路敷设到上下隅角，管路畅通、完好。并保证氮气、浆液能顺利输送至上下隅角。（6）专职瓦检员和防灭火人员要严格执行交接班制度，对发现的问题要及时汇报并详细记录。（7)若发生自燃发火时，必须积极进行直接灭火，同时为确保巷道内作业人员安全，当305采面CO绝对量总量达到0.008m³/min时（风流和抽放），瓦检员配合当班安检员以及各队的跟班区干，立即撤出巷道内的所有作业人员至进风巷道中，并向矿调度室汇报。关闭防火门，并封闭采面。2.工作面采空区、进回风巷道防灭火技术方案，(1)减少采空区漏风的措施：①在采面进风隅角和回风隅角每隔10米用袋装渣对隅角进行封堵1次，瓦斯员负责用阻化剂浇透渣袋，每隔5米用快速密闭对进风隅角和回风隅角喷涂一道木板风障密闭。②合理配风减少采空区漏风深度，防止采空区浮煤自燃，305采面配风960m3/min，根据采面瓦斯涌出情况合理调整风量。(2)采面两巷煤壁的防灭火措施①加强工作面两巷检查，如果巷道受压出现高冒孔洞、煤壁破碎、裂隙等及时用高分子材料进行封堵充填。②加强进回风巷超前支护段巷道检查，瓦斯员用红外线测温仪每班检查两巷巷帮及裂隙的温度并利用一氧化碳检定器检查高顶、裂隙内一氧化碳浓度，如果发现一氧化碳及时处理，由综采区负责施工钻孔，钻孔间距1～2米，孔深3米，由通风区负责每天注水。（3）正常生产时，每天八点班向采面、架间、隅角浮煤喷洒阻化剂。（4）提前准备加工好2寸管，当采面出现特殊情况时，通过架间预埋2寸管，向架后注氮气加阻化剂泡沫。（5）采面必须执行好煤层注水措施。（6）严禁留顶煤、丢底煤，工作面浮煤清理干净。（7）施工单位负责将工作面上、下隅角和进回风巷超前支护段巷道下帮及顶板锚杆螺母、锚索锁具、托盘在进入采空区前提前卸下，防止采空区顶板冒落，锚杆、锚索摩擦产生火花引燃瓦斯。（8）当采面钻孔气样分析一氧化碳浓度达到24ppm，氧气浓度达到8%时，必须调小抽放量，当一氧化碳浓度达到50ppm或出现乙烯，氧气浓度达到12%时，必须关闭抽放钻孔，并对钻孔进行注水。（9）当采面回风气样分析一氧化碳绝对量达到0.003m3/min时，必须向采空区连续注氮气或注粉煤灰浆，并改为每班取气样分析1次，当采面回风一氧化碳浓绝对量到0.005m3/min时，并有继续上升趋势，必须分析氧化地点，在架间进行预埋2寸管，注氮气加阻化剂泡沫，并改为每班取气样分析2次。（10）采面月推进度不得低于75m，当旬推进度小于25m时，必须注浆或注氮措施。（11）根据钻孔取样分析CO/CO2达到0.0279时，立即关闭钻孔；当取样分析CO/CO2达到0.0411或发现C2H4时，立即发出自然发火预报，对钻孔采取注水措施。（12）当监控系统在无爆破作业、电气焊作业等情况下监测到一氧化碳气体，瓦斯员必须立即延逆风流方向查找火源，发现火源相关人员必须立即采取相应的措施，进行灭火。（13）发现明火，现场人员必须立即使用附近灭火器材进行灭火，并向调度室汇报。（14）一旦发现火情无法控制，立即将人员全部撤出