21506综采工作面防灭火技术方案.docx
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21506综采工作面防灭火技术方案
南一下山采区21506综采工作面采用“U”型通风系统
防灭火设计
1、工作面地质概况
㈠概况
21506综采工作面位于南一下山采区中上部,为该采区第一个5#煤综采工作面,采用走向长壁式布置。
东部与设计21505工作面相邻,南部工作面切眼与南一3#煤边界回风下山留有96m保护煤柱,西部与设计的21507工作面相邻,北部与南一5#煤轨道下山留有80m保护煤柱。
两顺槽设计长度分别为1962.359m、2100.208m,切眼宽度为180m。
两顺巷道均采用14.5m²(净宽4.9m×净高2.95m)矩形断面,可采长度1930米,切眼采用20.35m²(净宽7.4m×净高2.75m)矩形断面。
综采工艺后退式采煤,截深0.8米,全部垮落法管理顶板。
工作面正上方是21306工作面采空区。
煤层底板高程:
+137.0-+154.0m,高差17m。
对应地表高程+646.0m~+787.0m,盖山厚度492.0m~650.0m。
㈡煤、岩层岩性特征
该区5#煤层为半亮型煤,煤层结构复杂,含夹矸1-2层,夹矸岩性为泥岩,厚度:
0.1m-0.5m,一般厚0.20m。
煤层厚度变化不大,属较稳定的中厚煤层。
煤层结构一般为0.9(0.2)1.5,5-1#煤层含夹矸平均厚度2.6m左右。
5-1#煤层底板厚度1.2m-2.0m之间。
5-2#煤层厚度0.8m-1.02m之间,局部含夹矸。
煤层强度系数0.5-1.0左右。
工作面在242#孔附近,煤层硫份含量为4.20%,242#钻孔以南硫份含量在0.6%-2.50%、以北含硫量在0.55%-2.50%。
工作面煤层灰份含量东高西低,含量在14%-24%之间。
顶板:
伪顶为泥岩或粉砂质泥岩局部夹煤线,局部厚度:
0-0.8m,沉积不稳定。
巷道顶板为5#煤直接顶,岩性变化较大,为浅灰色,中厚层状、粉砂岩、细砂岩或中砂岩,厚3.7-12m左右,强度指数最大为5.93Mpa,单向抗压强度最大为47.6Mpa。
底板:
巷道底板为5#煤层直接底,岩性为粉砂岩或粉砂质泥岩,硬度系数小于2.5m,厚0.9-2.25m,抗压强度为35.7Mpa。
㈢地质构造
该区煤层呈走向NNW,倾向SWW,倾向4°左右的单斜构造。
从该区煤层产状变化情况来看,21506两巷地层沿走向有宽缓的起伏变化,相对稳定无明显断层,但在背斜两翼小断层较发育,断层断距约1-3m不等,对生产有一定影响。
四、水文地质条件:
巷道掘进期间主要涌水源,为5#煤顶板砂岩含水层水和上覆20136综采工作面采空区积水,本工作面掘进过程中局部巷道淋滴水现象较为严重,预计一般涌水量为2-5m3/h左右,最大为一般10-20m3/h,涌水对安全生产影响较小。
㈣瓦斯
煤层瓦斯含量最高9.93m3/t,工作面采用风排和抽采(本煤层预抽孔、顶板高位孔和采空上隅角压管)综合治理的方式治理瓦斯。
㈤煤层自燃倾向
2013年6月,在我矿南一采区5#煤下山21307人斜底弯道采样(距离21506采面220m),经中煤科工集团重庆研究院鉴定,属于Ⅱ类自燃煤层,最短自然发火期为61天,煤尘爆炸指数19.9%,具有爆炸性。
2、工作面采用“U”型通风系统防灭火设计
㈠通风系统
新鲜风流由南一5#煤轨道下山→21506运巷→工作面→21506回风巷→21506回风联巷→南一3#煤回风下山→板桥回风立井
㈡防灭火设计
⑴系统管理
⒈在工作面垂直于开切眼副帮砌筑黄土袋子墙,厚度不得小于1.5m,宽度3m,袋子墙与顶、帮必须接实。
袋子墙间距30m,第一道墙在切眼位置距运巷副帮6米处砌筑。
⒉及时拆除两巷超前5m内锚杆露头螺母、锚索锁具,上、下隅角切顶线向里深度超过2m时,必须及时采取强制放顶措施。
⒊如果采取强制放顶后顶板不能及时垮落,立即在上、下隅角砌筑黄土袋子墙控制采空区漏风,具体要求为:
底板用黄土垫底,每层煤袋子之间铺100mm黄土,顶部用黄土填实,墙体厚度不小于600mm,砌好后用黄土勾缝堵漏。
⒋合理配风。
①按回采期间,预计最大绝对瓦斯涌出量计算:
Q=100qk=100×10.5×1.5=1575m3/min
式中q--预计回采期间的最大绝对瓦斯涌出量m3/min
k—瓦斯涌出系数(取1.5)
②按采面最多人数计算:
Q=4N=4×50=200m3/min
③按工作面适宜的气候条件计算:
Q=60×V×S=60×2×6.4=768m3/min
式中V-风速取2m/s;
S-最大控顶距为7.4m,最小控顶距为5.4m,采高2.8m,取有效过风断面12㎡
④按工作面风速验算:
Vmax=4m/s,Vmin=0.25m/s
Qmax=60Vmax×S=60×4×12=2880m3/min
Qmin=60Vmin×S=60×0.25×12=180m3/min
因为Qmin 所以取Q=1600m3/min符合规定,根据均压防灭火要求,确定该工作面配风量在1600m3/min。 5.合理确定通风设施位置,确保通风设施稳定可靠。 在调整通风系统,影响21506采面时,尽可能减少或消除漏风通道两端的风压差,控制或消除采空区漏风量。 ⑵确保工作面日推进度 减少影响,确保月推进度,根据采空区氧化带经验数据120m计算,确保工作面日推进度不小于 m。 ⑶控制采空区丢煤,提高回采率 工作面回采过程中,必须按设计或措施生产,严格控制各采煤工序,防止出现超出设计或措施规定的顶煤、底煤、浮煤、端头损失和设计规定的煤柱损失,确保中厚煤层综采工作面回采率不低于95%,减少和消除煤层自燃发火隐患。 ⑷完善通风设施 1.21506运、回两巷尾部封闭闭墙均采用隔爆墙形式,规格: 两边各1m厚料石墙,中间3m厚全部用黄土充填,闭墙施工完毕后进行挂网喷浆。 2.回采结束后及时封闭采空区。 采空区密闭采用隔爆墙形式,规格: 两边各1m厚料石墙,中间3m厚全部用黄土充填,闭墙施工完毕后进行挂网喷浆,墙体留有观察孔及气体检测孔。 3.砌筑插板式防火门 在运、回两巷停采线至巷道口之间,选择顶板支护完好的地点各设置一道防火门,防火门采用插板式设计,墙体厚度800mm,中部留槽,所需木板尺寸与防火门墙体配套,厚度30mm,宽度300mm,用白铁皮包好后依此编码,按顺序上架码放在防火门墙体附近备用。 ⑸向采空区注工业盐水阻化 ⒈在采空区侧均匀插入DN25钢管,长度2.4m,插管间距5~10m,上下隅角必须插管,每回采两栋插管注水1次。 ⒉注水设备及材料: 注水泵采用乳化液泵,封孔管为DN25钢管(两根为1组,单根长度1.2m,末端1m为花管,每米花管均匀布置40个直径为8mm的钻孔,管路末端安设锥形钢制堵头,前端钢管焊接直径为19mm的高压接头与乳化液泵连接);专用注水流量表;工业盐。 ⒊注水要求: 每两栋回采完毕后,立即向采空区下入DN25钢管注入15%的工业盐水,注水压力为0.8~1.2Mpa,注水时间不少于1h,以采空区丢煤湿润为宜。 ⒋注水要求: 单个钻孔施工完即可开始注水,橡胶封孔器尾部与高压胶管连接必须牢靠(采用专门的“U”型卡子),以尾部进入钻孔1~1.5m为宜,注水压力为1.0~1.5Mpa,注水时间不少于1h,以采空区侧湿润为宜。 ⑹向采空区注两相泡沫 在运输巷距工作面超前100m加设两相泡沫(水、泡沫、压缩空气)发生装置,铺设一趟DN100mm管路埋入采空区,间隔20m设置1个三通,注浆口选择在主进风巷端头向里20米处,每回采20米为一个循环。 ⑺黄泥灌浆 地面建设灌浆站,灌浆能力50m3/h,主管路、支管路均选用直径4寸钢管。 在21506运巷沿副帮铺设一趟4寸灌浆管路与主管路对接形成灌浆系统,管路伸入采空不得低于500mm,而后每隔30m压设一根管路,灌浆时采用自流方式,工作面每推进30m对采空进行灌浆一次。 ㈢安全技术措施 ⑴一氧化碳检测要求 ⒈在线监测 在上隅角安设一台一氧化碳传感器和一台温度传感器,在抽采系统主管路安装在线监测一氧化碳传、温度传感器,实时监测采空区数据。 ⒉人工检测 ①利用采空区埋管及高位裂隙钻孔抽放检测装置人工检测一氧化碳,每班由瓦检员至少检测3次。 ②瓦检员加强采面上隅角、回风巷一氧化碳和温度检测,每班至少检测3次。 ③每班监测的记录必须如实填写,井下检测点设置一氧化碳检测牌板,要求小票、牌板、调度记录三对口。 ④在21506上隅角埋入束管,在井下采取气样,送至地面进行自然发火标志性气体检测。 3.提高采面回采率,减少采空区丢煤,对煤层厚度大于采高的区域,要在图纸上标明,并重点监测,采取有效措施快速回采。 4.采煤工作面出现温度超过30℃、或CO浓度超过24PPm等异常情况,立即停止作业,切断电源撤出人员,查明原因,进行处理,出现自然发火征兆按照《应急预案》执行。 南一下山采区21506综采工作面采用“Y”型通风系统 防灭火设计 一、工作面地质概况 ㈠概况 21506综采工作面位于南一下山采区中上部,为该采区第一个5#煤综采工作面,采用走向长壁式布置。 东部与设计21505工作面相邻,南部工作面切眼与南一3#煤边界回风下山留有96m保护煤柱,西部与设计的21507工作面相邻,北部与南一5#煤轨道下山留有80m保护煤柱。 两顺槽设计长度分别为1962.359m、2100.208m,切眼宽度为180m。 两顺巷道均采用14.5m2(净宽4.9m×净高2.95m)矩形断面,可采长度1930米,切眼采用20.35m2(净宽7.4m×净高2.75m)矩形断面。 综采工艺后退式采煤,截深0.8米,全部垮落法管理顶板。 工作面正上方是21306工作面采空区。 煤层底板高程: +137.0-+154.0m,高差17m。 对应地表高程+646.0m~+787.0m,盖山厚度492.0m~650.0m。 ㈡煤、岩层岩性特征 该区5#煤层为半亮型煤,煤层结构复杂,含夹矸1-2层,夹矸岩性为泥岩,厚度: 0.1m-0.5m,一般厚0.20m。 煤层厚度变化不大,属较稳定的中厚煤层。 煤层结构一般为0.9(0.2)1.5,5-1#煤层含夹矸平均厚度2.6m左右。 5-1#煤层底板厚度1.2m-2.0m之间。 5-2#煤层厚度0.8m-1.02m之间,局部含夹矸。 煤层强度系数0.5-1.0左右。 工作面在242#孔附近,煤层硫份含量为4.20%,242#钻孔以南硫份含量在0.6%-2.50%、以北含硫量在0.55%-2.50%。 工作面煤层灰份含量东高西低,含量在14%-24%之间。 顶板: 伪顶为泥岩或粉砂质泥岩局部夹煤线,局部厚度: 0-0.8m,沉积不稳定。 巷道顶板为5#煤直接顶,岩性变化较大,为浅灰色,中厚层状、粉砂岩、细砂岩或中砂岩,厚3.7-12m左右,强度指数最大为5.93Mpa,单向抗压强度最大为47.6Mpa。 底板: 巷道底板为5#煤层直接底,岩性为粉砂岩或粉砂质泥岩,硬度系数小于2.5m,厚0.9-2.25m,抗压强度为35.7Mpa。 ㈢地质构造 该区煤层呈走向NNW,倾向SWW,倾向4°左右的单斜构造。 从该区煤层产状变化情况来看,21506两巷地层沿走向有宽缓的起伏变化,相对稳定无明显断层,但在背斜两翼小断层较发育,断层断距约1-3m不等,对生产有一定影响。 四、水文地质条件: 巷道掘进期间主要涌水源,为5#煤顶板砂岩含水层水和上覆20136综采工作面采空区积水,本工作面掘进过程中局部巷道淋滴水现象较为严重,预计一般涌水量为2-5m3/h左右,最大为一般10-20m3/h,涌水对安全生产影响较小。 ㈣瓦斯 煤层瓦斯含量最高9.93m3/t,工作面采用风排和抽采(本煤层预抽孔、顶板高位孔和采空上隅角压管)综合治理的方式治理瓦斯。 ㈤煤层自燃倾向 2013年6月,在我矿南一采区5#煤下山21307人斜底弯道采样(距离21506采面220m),经中煤科工集团重庆研究院鉴定,属于Ⅱ类自燃煤层,最短自然发火期为61天,煤尘爆炸指数19.9%,具有爆炸性。 二、工作面采用“Y”型通风系统防灭火设计 ㈠通风系统 新鲜风流由南一5#煤轨道下山→21506主进风巷(21506辅助进风巷)→工作面→21506尾巷→21506回风联巷→南一3#煤回风下山→南翼3#煤回风大巷→南翼回风斜井 ㈡防灭火设计 ⑴系统管理 ⒈在工作面垂直于开切眼副帮砌筑黄土袋子墙,厚度不得小于1.5m,宽度3m,袋子墙与顶、帮必须接实。 袋子墙间距30m,第一道墙在切眼位置距运巷副帮6米处砌筑。 ⒉及时拆除主进风巷超前5m内锚杆露头螺母、锚索锁具,主进风巷端头切顶线向里深度超过2m时,必须及时采取强制放顶措施。 ⒊如果采取强制放顶后顶板不能及时垮落,立即在主进风巷端头砌筑黄土袋子墙控制采空区漏风,具体要求为: 底板用黄土垫底,每层煤袋子之间铺100mm黄土,顶部用黄土填实,墙体厚度不小于600mm,砌好后用黄土勾缝堵漏。 ⒋柔膜墙与柔膜墙之间接茬处、柔膜墙与巷道顶板接茬处喷浆堵漏,喷厚不少于100mm。 5.在柔模墙缺口与端头支架之间悬顶区域用黄土袋子封堵,减少采空区漏风。 6.合理配风,主进风巷计划配风量1600m2/min,辅助进风巷计划配风量500m2/min。 7.合理确定通风设施位置,确保通风设施稳定可靠。 在调整通风系统,影响21506采面时,尽可能减少或消除漏风通道两端的风压差,控制或消除采空区漏风量。 ⑵确保工作面日推进度 减少影响,确保工作面月推进度不得少于100m。 ⑶控制采空区丢煤,提高回采率 工作面回采过程中,必须按设计或措施生产,严格控制各采煤工序,防止出现超出设计或措施规定的顶煤、底煤、浮煤、端头损失和设计规定的煤柱损失,确保中厚煤层综采工作面回采率不低于95%,减少和消除煤层自燃发火隐患。 ⑷完善通风设施 1.21506主进风巷尾部封闭闭墙均采用隔爆墙形式,规格: 两边各1m厚料石墙,中间3m厚全部用黄土充填,闭墙施工完毕后进行挂网喷浆。 2.回采结束后及时封闭采空区,采空区密闭采用隔爆墙形式,规格: 两边各1m厚料石墙,中间3m厚全部用黄土充填,闭墙施工完毕后进行挂网喷浆,墙体留有观察孔及气体检测孔。 3.砌筑插板式防火门 在21506主进风巷、辅助进风巷和尾巷停采线至巷道口之间位置,选择顶板支护完好的地点各设置1道插板式防火门,规格、要求与采用“U”型通风方案相同。 ⑸向采空区注工业盐水阻化 ⒈在采空区侧均匀插入DN25钢管,长度2.4m,插管间距5~10m,上下隅角必须插管,每回采两栋插管注水1次。 ⒉注水设备及材料: 注水泵采用乳化液泵,封孔管为DN25钢管(两根为1组,单根长度1.2m,末端1m为花管,每米花管均匀布置40个直径为8mm的钻孔,管路末端安设锥形钢制堵头,前端钢管焊接直径为19mm的高压接头与乳化液泵连接);专用注水流量表;工业盐。 ⒊注水要求: 每两栋回采完毕后,立即向采空区下入DN25钢管注入15%的工业盐水,注水压力为0.8~1.2Mpa,注水时间不少于1h,以采空区丢煤湿润为宜。 ⒋注水要求: 单个钻孔施工完即可开始注水,橡胶封孔器尾部与高压胶管连接必须牢靠(采用专门的“U”型卡子),以尾部进入钻孔1~1.5m为宜,注水压力为1.0~1.5Mpa,注水时间不少于1h,以采空区侧湿润为宜。 ⑹向采空区注两相泡沫 在主进风巷距工作面超前100m加设两相泡沫(水、泡沫、压缩空气)发生装置,铺设一趟DN100mm管路埋入采空区,间隔20m设置1个三通,注浆口选择在主进风巷端头向里20米处,每回采20米为一个循环。 ⑺黄泥灌浆 地面建设灌浆站,灌浆能力50m3/h,主管路、支管路均选用直径4寸钢管。 在21506主进风巷沿副帮铺设一趟4寸灌浆管路与主管路对接形成灌浆系统,管路伸入采空不得低于500mm,而后每隔30m压设一根管路,灌浆时采用自流方式,工作面每推进30m对采空进行灌浆一次。 ㈢安全技术措施 ⑴一氧化碳检测要求 ⒈在线监测: 在尾巷安设一台一氧化碳传感器和一台温度传感器,在抽采系统主管路安装在线监测一氧化碳传、温度传感器,实时监测采空区数据。 ⒉人工检测: ①利用采空区埋管及高位裂隙钻孔抽放检测装置人工检测一氧化碳,每班由瓦检员至少检测3次。 ②瓦检员加强采面柔模缺口处、回风巷一氧化碳和温度检测,每班至少检测3次。 ③每班监测的记录必须如实填写,井下检测点设置一氧化碳检测牌板,要求小票、牌板、调度记录三对口。 ④在柔摸墙每间隔30m设置一个观测孔(距顶板0.3米),外端安设闸阀控制,每班检查1次CO数据。 3.提高采面回采率,减少采空区丢煤,对煤层厚度大于采高的区域,要在图纸上标明,并重点监测,采取有效措施快速回采。 4.采煤工作面出现温度超过30℃、或CO浓度超过24PPm等异常情况,立即停止作业,切断电源撤出人员,查明原因,进行处理,出现自然发火征兆按照《应急预案》执行。
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