陜西秦源防滅火實施方案班

1、1 陜西秦源防滅火實施方案班陜西秦源煤業(yè)有限公司 N101 綜放工作面煤層自然發(fā)火綜合防治技術(shù)的研究實 施 方 案陜西秦源煤業(yè)有限公司煤炭科學研究總院重慶分院2005 年 3 月1陜西秦源煤業(yè)有限公司 N101 綜放工作面煤層自然發(fā)火綜合防治技術(shù)研究實施方案 1 礦井概況秦源煤業(yè)公司戚家坡煤礦位于寶雞市西北 60Km 隴縣東風鎮(zhèn)，該礦始建于 1938 年，1990 年劃歸寶雞市管理。1984 年新掘一對主、副斜井，擔負礦井主、輔提升和進、回風任務，生產(chǎn)能力 150Kt/a。2004 年，徐州礦務集團投資建設戚家坡煤礦，并與寶雞市政府簽訂了相關(guān)協(xié)議，委托中煤國際工程集團沈陽設計研究院編制戚家坡煤

2、礦技術(shù)改造可行性研究報告，設計規(guī)模 900 Kt/a。礦井可采煤層為下煤層，煤層傾角 10?45?，一般為 10?33?，厚度011.82m，一般 3.0m7.0m，井田剩余工業(yè)儲量為 46458.0Kt，可采儲量為29911.5Kt。全井共劃分南部、中部和北部 3 個采區(qū)，礦井投、達產(chǎn)采區(qū)為南部采區(qū)，布置3 條煤層下山，采煤方法為長壁式綜采放頂煤開采，自然陷落法管理頂板。布置 1 個綜放工作面，工作面沿走向開采，單產(chǎn)為 450Kt/a;配備 1 個綜掘和 1 個普通鉆爆法掘進工作面，掘進煤量為 60Kt/a。本井為低瓦斯礦井，通風方式為中央并列抽出式，主副斜井進風，回風斜井3 回風。礦井總進

3、風量 90m/s。煤塵具有爆炸危險性，煤層最短自然發(fā)火期為51 天。采用注氮和黃泥灌漿綜合防滅火措施，制氮設備選用井下移動式。 2工作面概況2.1 煤層賦存情況煤系地層為中下侏羅統(tǒng)延安組，為井田含煤地層，根據(jù)巖性分為上、中、下三段。下段:巖性為深灰色砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)粉砂巖、灰白色中薄層狀細砂巖、深灰色泥巖夾含炭粗砂巖、煤層或炭質(zhì)泥巖、含炭屑及灰褐色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖， 該段厚度 1.13m36.95m，一般厚度 5.0m15.0m。中段:巖性為灰色和深灰色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與中粗砂巖細砂巖互層，上部夾不穩(wěn)定煤線或炭質(zhì)泥巖;底部為淺灰白色含細礫石粗砂巖，夾砂質(zhì)泥巖薄1層，為 K 標志層;該段厚

4、度 0.76m13.06m，一般厚度 3.0m5.0m。 3上段:巖性為灰綠、灰及深灰色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與灰色中粗砂巖及粗砂巖互層，局部夾炭質(zhì)泥巖，底部為淺灰白色含礫粗粒巖屑石英砂巖或砂質(zhì)礫巖， 為 K4 標志層;該段厚度 0.97 m 13.00m，一般厚度 3.0 m 4.0m。煤層賦存于中段及下段，含上煤層和下煤層兩個煤層，其中上煤層在井田東部局部可見，結(jié)構(gòu)較復雜，因無鉆孔控制，屬不可采煤層，黑色，以亮煤為主， 次為暗煤，下部夾 12 層矸石，分布于井田東部，局部可采，厚度 0 m4.8m。;下層煤位于延安組下段中部，全區(qū)大部分可采，厚度 011.82m，一般3m7m，傾角 10?4

5、5?，一般 15?33?。厚煤區(qū)結(jié)構(gòu)簡單，中厚及薄煤區(qū)結(jié)構(gòu)復雜，夾矸 14 層，厚度 0.050.74m，巖性為泥巖、炭質(zhì)泥巖。頂板為砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、中細砂巖互層，巖石較松軟，易破碎塌陷。底板為泥質(zhì) 粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，致密塊狀，未發(fā)生底鼓現(xiàn)象。下層煤以亮煤為主，次為暗 煤及絲炭，偶見黃鐵礦結(jié)核或薄膜。灰分(Ad)11.28%,31.01%，平均 17.60%;揮發(fā)份(Vdaf)一般為 37%， 硫份(Std)一般為 0.07%,0.56%，平均 0.20%，以有機硫形態(tài)存在;磷分(Pd)一般為 0.020%，屬中灰、特低硫、低磷長焰煤。瓦斯、煤塵和自燃:本井屬于低瓦斯礦井，煤塵有

6、爆炸危險性，煤層自燃傾向性等級為一類，容易自燃煤層，2001 年西安科技學院試驗測定最短自然發(fā)火期為51 天，2004 年重慶分院試驗測定為 78 天。2.2 巷道布置采用走向長壁采煤法，后退式回采，巷道布置簡單，工作面采終后注砂封閉采 空區(qū)。服務期長的主要煤層巷道，如回風下山、帶式輸送機下山、軌道下山等， 采用錨噴支護方法支護，及時封閉，盡可能降低巷道周圍煤炭的發(fā)火機會。2.3 采煤方法工作面采用綜合機械化放頂煤開采，走向長壁布置，全部陷落法管理底板。工作面長度 120m，走向長度 1000m，后退式回采。3 現(xiàn)有防滅火措施和裝備目前防滅火的總體原則是:堅持正確的巷道布置，選擇合理的采煤方法

7、，保證留設最少煤柱，最小的煤柱破壞，達到最高的回采率、最快的回采速度、最小2的漏風量。綜采面采空區(qū)采用黃泥灌漿和注氮等綜合性措施防治煤層自然發(fā)火。3.1 通風管理加強通風系統(tǒng)管理，防止漏風:每一采取采用單獨進風、單獨回風的通風管理方式;正確選擇通風構(gòu)筑物，各種風門、風橋等設施要布置在圍巖堅固、地壓穩(wěn)定的地點，井下一旦發(fā)生火災，能夠便于控制風流，隔絕火區(qū)，降低災害的威脅 范圍;工作面采完后及時封閉以防采空區(qū)遺煤自燃;生產(chǎn)期間及時充填地表裂隙、裂縫等。3.2 注氮設備礦井裝備 1 套 KGZD,800 地面固定式制氮裝置，每套制氮裝置制氮能力為3800m/h，設備從啟動到出氮時間間隔 30min5

8、0min。設計注氮工藝為拖管注氮，在工作面進風側(cè)的采空區(qū)埋設長 15m35m 的注氮管， 利用液壓支架或工作面刮板輸送機機頭進行拖移。工作面正?；夭善陂g采用間 歇注氮。3.3 地面灌漿系統(tǒng)地面灌漿站設在山上、副斜井井筒上部，利用垂直灌漿鉆孔內(nèi)的管路通達副井， 再通過副井和井下石門等巷道內(nèi)的管路將泥漿送至灌漿地點。利用地面和灌漿 地點的自然高差、依靠泥漿自重力向下輸送。灌漿方式為隨采隨灌、埋管注漿。33 設計日灌漿土量 40m，泥水比 1.5，每天灌漿用水 200m，設計灌漿量為每天33200m，設計每天灌 4h，灌漿量為 50 m/h，輸送倍線即管路總長度和管路進出口高差為 57。3.4 自然

9、發(fā)火預測預報設計選用重慶分院的 JSG-8 型井下型束管監(jiān)測系統(tǒng)進行井下自然發(fā)火預測預報。4 主要研究內(nèi)容4.1 實驗研究對延安組下層煤煤樣進行采樣實驗室試驗研究，內(nèi)容包括:? 煤層煤樣升溫氧化特性試驗研究;? 煤層自然發(fā)火標志氣體試驗研究; 3? 煤層自然發(fā)火預測預報指標及臨界值試驗研究;煤層自然發(fā)火機理試驗研究。?4.2 現(xiàn)場研究對 N101 綜放工作面進行現(xiàn)場試驗研究，內(nèi)容包括:? 巷道推進和回采期間自然發(fā)火防治技術(shù)的研究;? 工作面采空區(qū)自然發(fā)火綜合防治技術(shù)的研究(巷道掘進、開切眼、非正常推進和撤架期間);? 采空區(qū)自燃“三帶”與工作面推進速度關(guān)系研究;? 密閉材料及工藝技術(shù)研究;?

10、工作面最佳通風量研究。5 實驗室試驗研究方案實驗室試驗研究相關(guān)內(nèi)容由重慶分院技術(shù)人員在秦源煤業(yè)公司指導采樣，送回重慶分院，根據(jù)相關(guān)標準進行實驗室試驗研究。5.1 煤炭科學研究總院重慶分院防滅火研究概況煤炭科學研究總院重慶分院擁有多名長期從事煤礦防滅火技術(shù)、工藝及裝備研究的專業(yè)技術(shù)人員。與兗州、淮南、淮北、陽泉、平頂山、阜新和華亭等局礦合作，在煤層自然發(fā)火機理、自然發(fā)火預測預報、防滅火技術(shù)及裝備等方面進行了廣泛的研究，取得了豐碩的研究成果。煤炭科學研究總院重慶分院自然發(fā)火實驗室裝備有煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法試驗裝置、煤升溫氧化最短自然發(fā)火期試驗裝置、煤自燃傾向性著火點法試驗裝置等自然發(fā)火防治相

11、關(guān)試驗裝備。重慶分院還擁有通風、粉塵、防滅火專用試驗巷道，承擔和完成了中日合作項目和多項防滅火攻關(guān)項目。多年來，煤炭科學研究總院重慶分院一直致力于井下火災防治技術(shù)、工藝及裝備的研究，研究并推廣應用了粉煤灰、頁巖、阻化劑、凝膠等灌漿堵漏風防滅火材料，成功開發(fā)和推廣了井下移動式注漿堵漏風防滅火設備、煤礦自然發(fā)火預測預報監(jiān)測系統(tǒng)、井下外因火災自動滅火裝備，與溫州瑞氣合作，成功開發(fā)和推廣了地面和井下型碳分子篩變壓吸附制氮設備，在采空區(qū)火源探測技術(shù)方面，進行了預埋傳感器、測氡等研究和探索。45.2 煤自然發(fā)火機理試驗研究概況煤自然發(fā)火機理研究的基本任務就是了解煤自燃的原因、步驟、自燃參與物、生成物及其變

12、化規(guī)律、影響自燃的因素及自燃過程的特征等。近年來國外對煤的低溫氧化做了大量的研究。人類從十七世紀就開始探索煤的自然發(fā)火機理， 提出了一系列的論點或稱學說來解釋煤的自燃，其中具有代表性的有黃鐵礦作用學說、酚基作用學說、自由基作用學說和煤氧復合作用學說等。煤的自燃傾向性鑒定是自然發(fā)火預測預報和自燃危險性評價的基礎。各國都依據(jù)本國具體條件制定了相應的煤自燃傾向性鑒定方法，主要有奧氏法、靜態(tài)吸氧法、交叉點溫度法、絕熱氧化法、著火點法和液態(tài)色譜吸氧鑒定法等。著火點法測定煤的著火點可以反映煤變質(zhì)程度和煤的氧化程度、推測煤的自燃傾向等級。著火點高低反映煤變質(zhì)程度高低，根據(jù)煤的著火點的變化來判斷煤是否氧化。我

13、國 20 世紀 90 年代開始采用色譜動態(tài)吸氧法測定吸氧量和吸氧速度判定煤的自燃傾向性。最短自然發(fā)火期是表征開采煤層自燃危險性的綜合指標之一。最短自然發(fā)火期是指煤被剝離暴露于空氣中，在最佳供氧、貯熱條件下，煤體從常溫上升到著火溫度所需要的時間。理論分析和生產(chǎn)實踐證明，不同種類的煤，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物化性質(zhì)不同，自然發(fā)火期不同;同一煤層，不同通風供氧、蓄熱、開采條件下，自然發(fā)火期也有很大差異。傳統(tǒng)的最短自然發(fā)火期確定方法有統(tǒng)計比較法和類比法，中國礦大、西安科技學院、煤科總院重慶分院都研究了不同的最短自然發(fā)火期實驗室測定方法。重慶分院升溫氧化最短自然發(fā)火期試驗研究方法簡介 5.3傳統(tǒng)的最短自然發(fā)火

14、期確定方法有:? 統(tǒng)計比較法:對生產(chǎn)礦井各煤層的自燃情況作認真統(tǒng)計和記錄，將同一煤層發(fā)生的各次自燃火災逐一比較，以其發(fā)火時間最短者作為該煤層的最短自然發(fā)火期;? 類比法:對新建礦井，通過與煤層的自燃傾向性、地質(zhì)賦存條件和開采方法相似的生產(chǎn)礦井類比，估算煤層的最短自然發(fā)火期。煤最短自然發(fā)火期解算數(shù)學模型采用升溫氧化實驗方法，以煤氧復合作用的吸附放熱和化學反應放熱作為煤自熱升溫、水分蒸發(fā)、瓦斯解吸的主要熱源，建5立絕熱條件下的熱平衡方程，將常溫到煤自然發(fā)火臨界溫度劃分為若干溫度段， 計算不同溫度時煤氧作用的放熱速率，解算煤的自燃潛伏期。數(shù)學模型為:，1iin(C，C),(t,t)/2，,W,/10

15、0，,Q,PpiipP，1,1440,q(t)，q(t)/2,1i，1ii重慶分院采用的為升溫氧化最短自然發(fā)火期試驗裝置綜合了交叉點溫度法和絕熱氧化法兩種測試煤自燃性能的試驗裝置的優(yōu)點。實驗系統(tǒng)包括一個程序控溫爐，1 個不銹鋼反應器， 5 個 K 型熱電偶，一個空氣,N 氣流系統(tǒng)和用于不間斷2記錄熱電偶輸出的溫度數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)。反應器中裝入 100g 煤樣，人工控制空氣流速，程序控溫爐升溫由可編程序控制器根據(jù)預先設定的升溫程序控制， 實驗過程中由溫度數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)采集和記錄爐溫、反應器、煤樣、進氣和出氣溫度。升溫過程中采集流經(jīng)升溫氧化的煤樣的氣體，使用氣相色譜儀分析氣體成分。實驗在相同條件

16、下重復 2 次。6 現(xiàn)場研究技術(shù)方案N101 工作面采用綜放開采，一次采全高放頂煤開采，開切眼、進回風巷、停采線附近即“兩道兩線”丟煤量大，綜放工作面推進速度較慢，供風量大，支架上部形成漏風等因素造成采煤工作面和采空區(qū)煤自燃危險性增大。此外，由于礦壓作用 和頂?shù)装鍘r性等因素，巷道高冒頂是易發(fā)生自燃的部位。根據(jù)我國綜放工作面防治自然發(fā)火的成功經(jīng)驗，結(jié)合 N101 工作面的實際情況， 研究適用于秦源煤礦自然發(fā)火防治的有效措施，保證秦源煤礦 N101 工作面的安全回采是十分必要的。根據(jù)綜采放頂煤工作面自然發(fā)火防治相關(guān)研究成果和現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，以及秦源礦 N101 工作面實際情況和裝備技術(shù)條件，采用加強

17、自然發(fā)火預測預報，黃泥灌漿和氮氣防滅火相結(jié)合，以及凝膠堵漏、阻化劑、泡沫滅火材料等自然發(fā)火綜合防治措施，保障秦源礦 N101 工作面的正常回采。項目初步實施方案是在項目實施之前制定的框架性的執(zhí)行方案。在項目實施的過程中，根據(jù)不同開采時期的具體情況制定有針對性的詳細方案設計，確定對各防滅火措施的具體要求，如注氮和注漿工藝和注氮量和注漿量計劃。66.1 相關(guān)研究概況? 自然發(fā)火預測預報煤炭自燃的早期預報是礦井防滅火技術(shù)的重要組成部分。預測預報利用先進的檢測技術(shù)早期發(fā)現(xiàn)處于自熱狀態(tài)的煤炭，以便及時采取有效的技術(shù)措施處理高溫點或自熱熱源，把火災消滅在萌芽狀態(tài)。預測指標的優(yōu)選及指標值的確定是預測準確與否

18、的關(guān)鍵，國內(nèi)外學者對此做了大量的研究工作，提出了許多預測方法，包括測溫法、電離法、光電法、煙霧法、氣體分析法和氣味監(jiān)測法等， 這些方法可分為測定自然發(fā)火區(qū)域溫度和監(jiān)測自然發(fā)火過程中的物質(zhì)變化特性兩種，最常用的預測預報方法是測溫法和氣體分析法。? 自然發(fā)火防治技術(shù)與措施煤的自然發(fā)火必須具備:有自燃傾向并呈破碎狀態(tài)堆積、存在適宜的漏風供氧條件和存在蓄熱條件并持續(xù)一定時間三方面的條件。工作面自然發(fā)火的防治關(guān)鍵在采取有效的技術(shù)措施減少丟煤量、降低漏風量、加快工作面推進，抑制采空區(qū)和巷道碎煤氧化自燃。我國在內(nèi)因火災防治技術(shù)方面進行了大量的研究工作，研究和使用了包括隔絕采空區(qū)、優(yōu)化通風系統(tǒng)、均壓通風等措施

19、，以及灌漿、阻化劑、惰性氣體、凝膠、三相泡沫、化學泡沫等方法，均取得了較好的防滅火效果。預防性灌漿作用是隔絕氧氣和散熱。灌漿的材料最早采用黃土，目前已經(jīng)擴展到頁巖、矸石、粉煤灰等。黃泥灌漿在我國有自然發(fā)火危險性的礦井中應用比較普遍，并取得了較好的效果。預防性灌漿是防止自然發(fā)火最有成效、應用最為廣泛的措施之一。灌漿能力是決定灌漿防滅火效果的關(guān)鍵指標。均壓通風技術(shù)是指為防止和減少漏風，降低漏風通道兩端的壓差的防滅火方法。影響火區(qū)漏風的主要因素有火區(qū)進回風側(cè)的風壓差、防火墻的氣密性、火區(qū)火 勢的狀態(tài)、火區(qū)的瓦斯涌出量及大氣壓力的變化等。阻化劑是一些吸水性很強的無機鹽類，當阻化劑附著在煤的表面時，吸收

20、空氣 中的水分，在煤表面形成含水液膜，阻止煤接觸氧，起到隔絕氧化作用。同時， 這些吸水性很強的鹽類能使煤體長時間處于潮濕狀態(tài)，水份蒸發(fā)時的吸熱降溫 作用帶走低溫氧化階段產(chǎn)生的熱量，使煤體溫度不能升高，抑制煤炭自熱過程 的發(fā)7展。阻化劑防滅火技術(shù)除了噴灑阻化劑外，還發(fā)展了汽霧阻化劑技術(shù)。凝膠是膠凍狀的溶液，含水量一般大于 90%，近年來新型凝膠材料含水量達到98%以上，具有吸熱降溫、堵漏風、保水和阻化作用。凝膠防滅火技術(shù)已在我國煤礦得到廣泛應用?；瘜W惰泡防滅火材料生成物中的惰氣可以窒息火區(qū)，泡沫則可以吸熱降溫，其溶液有較高的阻化能力?；瘧门菽涮顒┦强斩闯涮疃侣╋L防滅火的主要技術(shù)手段之一，煤礦

21、井下巷道頂板冒落空洞及沿空側(cè)空洞的充填正朝著輕質(zhì)固化泡沫方向發(fā)展。氮氣防滅火技術(shù)是將氮氣送入擬處理區(qū)，使該區(qū)域空氣惰化，氧氣濃度降低到煤自然發(fā)火的臨界濃度以下，以抑制煤的氧化自燃，直到火區(qū)窒息的防滅火技術(shù)。用于煤礦氮氣的制備方法有深冷空分、變壓吸附和膜分離三種。氮氣防滅火機理主要有惰化、易爆、減小漏風和吸熱等。? 現(xiàn)有自然發(fā)火防治技術(shù)適用條件分析同一礦區(qū)的不同煤層，甚至是同一煤層的不同地點的煤的結(jié)構(gòu)都存在一定的差異，其自燃特性也必定會有所不同。對煤層自然發(fā)火機理的研究，是建立在試驗研究的基礎上，針對具體礦區(qū)、具體煤層的煤的自燃特性的進行的統(tǒng)計規(guī)律分析。各礦區(qū)的煤層自燃傾向性、自然發(fā)火機理、最短

22、自然發(fā)火期、自然發(fā)火標志氣體等都是煤礦自然發(fā)火防治工作的技術(shù)基礎，煤礦安全規(guī)程規(guī)定開采礦井的新建采區(qū)和工作面必須每年采取煤樣進行實驗室鑒定。自然發(fā)火預測預報是煤礦自然發(fā)火防治的重要方面，有效的自然發(fā)火預測預報可以在很大程度上確保自然發(fā)火防治措施的有效性和可靠性，降低自然發(fā)火防治成本，提高安全經(jīng)濟效益。開采自燃煤層的礦井，都應建立專門的自然發(fā)火防治管理技術(shù)部門和配備專業(yè)技術(shù)人員，形成完善的自然發(fā)火預測預報制度， 配備專業(yè)的自然發(fā)火預測預報系統(tǒng)和設備。自然發(fā)火防治措施、裝備和技術(shù)的配備和選用必須因地制宜。對于地面黃土、黃沙資源豐富的西北地區(qū)，可廣泛選用地面灌漿系統(tǒng)。華東地區(qū)的煤礦過去廣泛使用黃泥灌

23、漿，出現(xiàn)了與農(nóng)民爭地的現(xiàn)象，黃泥灌漿的成本也不斷增加。西南地區(qū)特別是貴州省地表土源匱乏，不宜使用黃土灌漿技術(shù)。頁巖替代黃土作為灌漿8材料成本較高，有坑口電廠的礦區(qū)可推廣粉煤灰灌漿技術(shù)。凝膠是黃泥灌漿材料的替代產(chǎn)品。自凝膠材料被用來作為井下自然發(fā)火防治材料以來，對凝膠材料的選擇和研究不斷發(fā)展，碳酸氫銨凝膠凝膠、無氨味凝膠材料、高分子凝膠材料等不斷發(fā)展，凝膠的含水量不斷增大，凝膠材料用量減少，成本大幅度降低，對凝膠材料的防滅火機理的研究不斷深入和對煤自燃特性的阻化效果的試驗考察方法也逐步完善。目前對相應的配套設備的研究也取得了一定的成果， 只要沒有更低成本的替代材料和水源的限制，凝膠作為高效的防滅

24、火材料在全國范圍廣泛推廣不存在問題。注氮防滅火是可靠和有效的防滅火方法，但氮氣會隨采空區(qū)漏風流失，且成本較高。阻化劑作為防滅火阻化劑溶液濃度較高，材料成本相對較高，且對輸送設備和管道存在腐蝕作用。均壓通風的應用受到礦井條件的限制，礦井防滅火和瓦斯治理是一對矛盾，對高瓦斯突出礦井，為降低工作面瓦斯?jié)舛?，一般情況下會盡可能增大工作面風量，增大風量必然導致采空區(qū)漏風量增加大致自燃危險性增大。地面消防使用的泡沫材料近年來被應用到井下防滅火，泡沫材料發(fā)泡后能充填采空區(qū)內(nèi)的較大范圍的空間減少漏風與煤的接觸，但泡沫材料成本較高，穩(wěn)定時間較短。改進的泡沫材料防滅火方法是將粉煤灰、泡沫滅火材料和氮氣相結(jié)合，形成

25、固液氣三相泡沫。根據(jù)煤礦現(xiàn)場各種防滅火方法應用的效果總結(jié)，形成了煤礦采煤工作面自然發(fā) 火防治綜合保障技術(shù)，該技術(shù)以煤層自燃機理研究和自然發(fā)火預測預報為基礎， 采用以注氮為主，綜合地面灌漿系統(tǒng)和凝膠材料堵漏風，開切眼和停采線噴灑 阻化劑，均壓通風降低漏風量等預防措施和泡沫材料滅火相結(jié)合的自然發(fā)火防 治技術(shù)。6.2 自然發(fā)火預測預報采用井下火災束管系統(tǒng)和人工檢測相結(jié)合的方式，對 N101 工作面進行自然發(fā)火預測預報，并對檢測數(shù)據(jù)記錄成報表以分析工作面自然發(fā)火相關(guān)規(guī)律。? 束管監(jiān)測在秦源煤業(yè)有限公司裝備一套重慶分院研制的 JSG,8 井下火災束管監(jiān)測系統(tǒng)， 對 N101 工作面采空區(qū)自然發(fā)火狀況進行

26、連續(xù)監(jiān)測，進行自然發(fā)火預測預報。9根據(jù)工作面巷道布置和工作面推進情況布置，一般情況下對采空區(qū)內(nèi) 5 個取氣測點進行監(jiān)測，必要時增加到 8 各取氣測點。圖 1 工作面束管埋設示意圖* 紅色為束管及套管工作面推進 10m15m 開始布設采樣束管。采用 DN20 或 DN25 鋼管作套管，分別在進、回風巷沿采空區(qū)各埋設一趟取氣管路，進風測設 1 個測點，回風測設 1個測點;當埋入采空區(qū) 50m 后，再埋第二趟，如此交替埋設，直至采空區(qū)自燃“三帶”規(guī)律考察完畢或者工作面采完為止。采樣束管出口套管專門加工成取氣頭，埋入采空區(qū)的束管采樣測點處，應用大塊矸石或木跺防護，以防止浮煤堵塞束管。? 人工撿測使用

27、AZD-1 型智能多參數(shù)檢測儀和熱電偶測溫裝置測定工作面和上隅角等處的O、CH、CO、和溫度進行檢測;使用 MST60 型便攜式紅外線測溫儀測定放 24頂煤煤溫和巷道高冒點煤溫，每班派員進行檢測。6.3 注氮防滅火3 秦源煤礦裝備的地面制氮設備，制氮能力 800m/h，純度 97%。根據(jù)工作面設1033 計日產(chǎn)原煤 1500t，按噸煤注氮 5m 計算，每天需注入 7500m 氮氣，現(xiàn)有制氮設備每天連續(xù)運行時間至少 12.5h 才能滿足日常防火的需要。而按采空區(qū)氧化帶 的漏33 風量計算，若漏風量為 5m/min，則注氮流量需 604m/h 以上，因此，目前的制氮能力還不能完全滿足 N101 工

28、作面防火的需要，必須加強其它綜合防滅火措施，才能取得良好的防滅火效果。在工作面開切眼、停采撤架、因故停采和工作面推進度不正常期間，或工作面或采空區(qū)或上隅角等處出現(xiàn) CO、放頂煤煤溫超過 50?等異常情況下，采取每天24h 連續(xù)不斷地注氮。初步設計采取每天注氮 16h，具體注氮量和注氮時間，根據(jù)工作面回采期間自然發(fā)火預測預報結(jié)果確定。6.3 灌漿防滅火利用秦源煤礦的地面黃泥灌漿系統(tǒng)對采空區(qū)進行灌漿。灌漿系統(tǒng)能力為3200m/d，N101 工作面走向長壁采煤法，后退式回采，具備注漿條件，注漿管路設置在回風巷，采用埋管注漿。灌漿工藝采用隨采隨灌方式，每天保證 N101 工作面采空區(qū)一定的注漿量。根據(jù)

29、預測預報結(jié)果，在出現(xiàn)火情時增大灌漿量。灌漿時工作面如出現(xiàn)潰漿或跑漿， 應在灌漿管路接近出口處采用計量泵加入水玻璃作速凝劑，根據(jù)注漿量定量添加水玻璃，提高防滅火效果。11圖 2 工作面注氮拖管、注漿鉆場和鉆孔示意圖(紅色標識) 6.4 凝膠、泡沫滅火材料和阻化劑等輔助防滅火措施由于 N101 工作面采空區(qū)空間較大，遺煤呈立體分布，使用灌漿防滅火時頂部遺煤無法處理;采空區(qū)注入的氮氣量是有限的，工作面風量較大，采空區(qū)始終存在漏風，注入的氮氣會隨漏風擴散，因此必須采用有效措施防治頂部遺煤自燃。為了提高氮氣防滅火的效果，有必要采用氮氣泡沫防滅火。在氮氣內(nèi)加入高粘度的泡沫注入火區(qū)時，氮氣泡沫能對火區(qū)降氧、

30、降溫和堵漏，泡沫體積大，迅速充填空間減小漏風，有效撲滅火源，特別是當巷道頂部和支架上部發(fā)生高頂火災時，高粘度的氮氣泡沫能附著在高頂，迅速抑爆滅火。采用氮氣氣霧阻化劑防滅火，形成汽霧，凡是漏風能到達的地點，阻化劑氣霧均能到達，停止注氮后，阻化劑仍能對浮煤的氧化起到阻化作用。采用煤炭科學研究總院重慶分院生產(chǎn)的 KBJ-50/1.5 井下移動式注漿設備，可實現(xiàn)一機多用，集灌注凝膠、噴灑阻化劑、注黃泥膠泥、注氮氣泡沫、噴灑氮氣氣霧阻化劑等功能為一體。6.5 有針對性的自然發(fā)火防治措施加強自然發(fā)火預測預報，根據(jù)檢測結(jié)果，分析實際情況制定相應措施及時處理局部火情。采用黃泥灌漿和凝膠材料堵漏、阻化劑、泡沫和

31、氮氣防滅火相結(jié)合的綜合防滅火措施，確保秦源礦 N101 工作面安全回采。? 開切眼防火開切眼形成后，在綜放支架安裝期間，采用人工多次對開切眼和巷道煤壁灑阻 化劑的方式進行自然發(fā)火預防。工作面開始推進時，推進速度一般都很慢，需 要加強自然發(fā)火預測預報工作;工作面推進一定距離后，即可對開切眼采空區(qū)內(nèi)連續(xù)注入一定量的黃泥漿，為保證注漿量達到較好的防滅火效果，應在其中加 入速凝劑，保證工作面不出現(xiàn)潰漿和跑漿。工作面推進到開切眼進入氧化帶后， 應向開切眼區(qū)域注入氮氣或氮氣泡沫，保證該區(qū)域內(nèi)的惰化。? 工作面回采期間的防火視工作面開采過程中采空區(qū)自然發(fā)火的嚴重情況，采取以黃泥灌漿和注氮為主的綜放工作面采空

32、區(qū)自然發(fā)火防治措施。12當工作面因故停采和推進速度慢時，應加強上下隅角和支架上方自然發(fā)火預測注氮。24h 如出現(xiàn)較長時間的停采，每天應向采空區(qū)氧化帶進行連續(xù);預報工作? 工作面停采撤架期間防火工作面推進到停采線附近時，為保證安全撤架，應盡可能降低工作面風量，并進行每班連續(xù)檢測，此時應進行采空區(qū)連續(xù)注氮和灌漿。在工作面推進到停采線前，在回風巷側(cè)施工抬高到煤層頂板的注漿鉆場，由鉆場內(nèi)施工鉆孔，終孔位置在停采線放頂煤支架的后方 25m，停采撤架期間連續(xù)注漿，黃泥漿液從煤層的頂部從上到下流動，達到最佳的防滅火效果。? 采空區(qū)遺煤自燃防治N101 工作面自然發(fā)火預測預報檢測到 CO 時，首先分析火源的位置，再視具體情況，制定相應的防滅火措施，及時處理隱患。? 支架上部自燃火災防治監(jiān)測到 N101 工作面綜放支架的上方出現(xiàn)火情時，采用在支架間隙向上插管注凝膠或氮氣泡沫。? 巷道高冒自燃防治秦源礦地壓較大，N101 工作面進、回風巷極易出現(xiàn)高冒，容易發(fā)生自燃，可用KBJ-50/1.5 井下移動式注漿泵壓注黃泥膠泥、氣霧阻化劑或凝膠等材料進行處理。? 運輸石門巷