81201综采工作面灌浆防灭火安全技术措施Word文档格式.docx
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7、严禁工作面由于任何形式出现电火花。
8、采煤机内外喷雾齐全,割煤时喷雾必须正常开启,防止割煤时截齿撞击岩石产生火花;
9、严禁用铁锤敲击设备;
10、工作面前后刮板机及转载机必须运转良好,不得摩檫产生火花。
五、黄泥灌浆防灭火设计
(一)、灌浆机理
预防性灌浆,就是将水、浆材(粘土、砂等)按照适当比例,制成一定浓度的浆液,借助输浆管路送往可能发生自燃的采空区以防止自燃火灾的发生。
预防性灌浆的作用,一是隔绝氧气,二是散热。
浆液进入采空区之后,固体物沉淀下来,充填于煤壁裂隙中间,能够有效的封堵裂缝漏风;
沉淀物包裹遗煤,隔绝了遗煤与氧气的接触,切断了遗煤氧化的反应过程;
而浆水能增加遗煤的外在水分,抑制氧化过程的放热。
(二)、灌浆方法
一般情况下,煤矿所采用的灌浆方法有以下三种:
采前灌浆、随采随注、采后灌浆。
①采前灌浆:
即采煤之前对老空区采区的防止自燃发火的措施,一般用于特厚、易燃煤层;
②随采随注:
随着工作面的回采向采空区灌浆,一般用于煤层自燃发火期短的工作面;
③采后灌浆:
利用在密闭墙上预埋的灌浆管向采空区灌浆。
为了保证及时、简便处理处理自燃隐患,本工作面设计采用随采随注中的埋管灌浆法。
1、灌浆系统
在回风斜井地面场地设有灌浆站,为全矿灌浆服务,灌浆方法采用随采随灌,即随采煤工作面推进的同时向采空区灌注泥浆。
在灌浆工作中,灌浆与回采保持有适当距离,以免灌浆影响回采工作。
灌浆站建设:
在回风井场地建2个搅拌池和1个灌浆池(灌浆池设在较低的水平),池深和直径均为2m,池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接,其上固定搅拌器。
搅拌池底部留有出料口,在浆液流入灌浆池前设双层过滤筛子(孔径为10mm),灌浆池侧面设500mm×
500mm×
1800mm下液泵坑两个,各安设离心式液下泥砂泵一台。
灌浆站布置如图6-2-1所示。
2、灌浆方法
采用埋管灌浆法,在放顶前沿回风巷于采空区预先铺好灌浆管(一般预埋10~20m钢管),预埋管一端通采空区,一端接胶管,胶管长一般为20~30m,灌浆随工作面的推进,用回柱绞车逐渐牵引灌浆管,牵引一定距离灌一次浆,要求工作面采空区能灌到足够的泥浆。
3、灌浆参数的选择
(1)、工作制度
与矿井工作制度相匹配,但需注意以下原则:
灌浆工作是与回采工作紧密配合进行。
设计灌浆为三班灌浆,每天灌浆时间为10h,若矿井自燃发火严重,且所需灌浆的工作面较多,宜采用四班灌浆,每天灌浆时间为15h。
(2)、浆液的水固比选择
泥浆的水固比是反映泥浆浓度的指标,是指泥浆中水与固体浆材的体积之比。
水固比的大小影响着灌浆的效果和泥浆的输送。
泥浆的水固比越小,则泥浆浓度越大,其粘度、稳定性和致密性也越大,包裹遗煤隔离氧气的效果也越好,但同时流散范围也越小,输浆管路容易堵塞;
水固比大,则输送相同体积的土所用的水量大,包裹和隔绝效果不好,矿井涌水量增加,在工作面后方采空区灌浆时容易流出而恶化工作面环境。
浆液的水固比应根据泥浆的输送距离、煤层倾角,灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过试验确定,一般情况下为4:
1,冬季为5:
1。
(3)、日灌浆所需浆材量
日灌浆所需浆材量
按下式计算:
式中Q材——日灌浆所需浆材量,m3/d;
m——煤层采高,;
L——工作面日推进度,;
H——灌浆区倾斜长度,90m;
C——回采率,95%;
K——灌浆系数,为灌浆材料的固体体积与需要灌浆的采空区容积之比,一般取~,取。
(4)、日制浆用水量
式中Q水1——制浆用水量,m3/d;
δ——水固比,取5。
(5)、日灌浆用水量
式中Q水2——日灌浆用水量,m3/d;
K水——用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数.一般取~取。
(6)、日灌浆量
式中Q浆1——日灌浆量,m3/d;
M——泥浆制成率,取;
(7)、小时灌浆量
式中:
Q浆2——每小时灌浆量,m3/h;
n——每日灌浆班数,3班/d;
t——每班纯灌浆时间,班。
(8)、每小时最大灌浆量
考虑到今后生产规模扩大和煤层发火不确定等因素,灌浆主管路按目前所需能力的倍设计,则每小时最大灌浆量为:
Q浆max——每小时最大灌浆量,m3/h。
4、灌浆材料的选择
(1)、颗粒要小于2mm,而且细小颗粒(粘土:
≤者应占60~70%)要占大部分。
(2)、主要物理性能指标
比重为:
~m3
塑性指数为9~11(亚粘土)
胶体混合物(按MgO含量计)为25~30%:
含砂量为25~30%,(颗粒为~以下)
容易脱水和具有一定的稳定性。
(3)、不含有可燃物
目前常用的灌浆材料有黄土、粉煤灰等。
与黄土相比,粉煤灰的粒度较粗,但体积密度小。
就灌浆灭火而言,粉煤灰质轻,颗粒表面具有一定光滑度,容易搅拌成浆,便于管道输送。
注入火区后流动性、稳定性较好;
粉煤灰具有一定的火山活性,其密封性能较好;
粉煤灰亲水性差,粒度又大于黄土,灌浆后浆体达到静态时脱水快,并随着水的泄流带走一部分热量。
因此粉煤灰用于灌浆灭火,可以起到隔绝、包裹、降温作用。
另外,使用粉煤灰,既处理了废料,又有利于环保。
(三)、灌浆管路的选择
1、灌浆管路布置
回采面采空区是本矿灌浆重点区域,因此,灌浆主管路应针对回采面进行铺设,其它地点的灌浆,则根据需要从主管路上分叉连接。
从风井由地面灌浆站铺设一趟管路至回采面,管路铺设路线为:
地面灌浆站→回风斜井→12#层回风绕道→12#层盘区回风大巷→81201回采面回风顺槽→工作面
2、灌浆管道
主要灌浆干直径是根据管内泥浆的流速来选择。
在设计中,泥浆给定后,先确定泥浆在管道中流动的临界流速,再求出泥浆的实际工作流速,使之大于临界流速即可。
实际工作流速:
v——管道内泥浆的实际工作流速,m/s;
Q浆max——小时灌浆量,m3/h,
d——管道内径,m;
取108mm。
该实际工作流速处于临界流速最大值(泥浆钢管的临界流速通常为1~4m/s),可满足工程需要。
地面灌浆管道一般选用铸铁管;
井下灌浆管道采用无缝钢管,其钢管直径取108mm;
支管直径取75mm;
工作面管道直径取4寸胶管。
(4)、制浆的主要设备见下表,灌浆系统布置如下图所示:
(五)、采后灌浆
工作面回采结束永久封闭后,采用密闭墙上插管灌浆法,即在工作面两端的密闭墙上分别预设的措施孔,实行“连续足量,充分灌注”,大量向闭后灌灌浆液,灌浆量按充填20m采空区计算,防治最易自燃的停采线自燃和密闭漏风。
此时,密闭墙的强度应满足灌浆的要求,灌浆时应派专人监护,一旦发现有溃浆征兆时,应立即停止灌浆。
灌浆系统布置示意图
灌浆设备一览表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
1
潜水泵
ZBA-6B
台
2
泥浆搅拌机
自制
3
减速器
4
下液式泥浆泵
80NYl50-20J
5
无缝钢管
D108×
米
1082
6
D75×
500
7
4寸胶管
DN100
100
8
供水管(软管)
φ30
六、阻化剂防火技术
(一)、阻化剂防火原理
阻化剂大都是吸水性很强的溶液,当它们附着在易被氧化的煤体表面时,吸收了空气中的水分,在煤体表面形成了含水液膜,从而阻止了煤与氧的接触,起到了隔氧阻化作用;
同时水在蒸发时吸收热量,使煤体降温,从而抑制煤的自热和自燃,延长自然发火期的作用。
(二)、阻化剂选择
1、原料来源广泛,价格便宜,制备、使用方便,不会大幅增加采煤成本;
2、对人、设备及正常生产无影响;
3、具有较好的渗透性和附着性;
4、阻化率高,阻化寿命长。
目前,我国常使用的阻化剂有水玻璃(Na2O·
nSiO2)、氢氧化钙Ca(OH)2、工业CaCl2及卤块(工业MgCl2)等。
其中水玻璃模数n严格要求在1~2之间,且其成本较高,吨煤成本高;
氢氧化钙溶解度较小,和水混合而成是混浊液,且碱性强,具有很强的腐蚀性,对注液设备的防腐蚀性要求高,又因为其溶液是颗粒悬浮状混浊液,颗粒大小对使用泵和封孔器的正常运行产生影响;
而工业CaCl2来源广、供应稳定、成本低,故选用工业CaCl2作为阻化剂。
(三)、阻化剂浓度确定
阻化剂浓度的合理性是降低成本、提高阻化效果的重要方面。
根据国内矿井使用效果来看,20%的溶液阻化率较高,阻化效果较好;
10%的阻化液也能防火,但阻化率有所下降,因此,阻化剂浓度控制在15%~20%之间,一般不小于10%,可暂定把浓度控制在20%,以后根据实际的阻化效果进行适当调整,并采用重量法进行浓度测定。
(四)、阻化剂防火系统选择
目前我国煤矿常用永久式、半永久式和移动式三种喷洒压注系统。
1、永久式:
在地面建立永久性的储液池,从储液池铺设一趟管道到采煤工作面上下口。
利用静压或泵加压进行喷洒或压注,适用于井下范围小,采煤工作面距地表较浅的矿井;
2、半永久式:
在采区上下山或硐室内设置储液池和注液泵,从注液泵出口到采煤工作面上、下口铺设管道,阻化液从储液池经加压泵输送到工作面平巷,经喷洒软管和喷枪,喷洒在采空区浮煤上;
或经软管,注液钻孔,压注于煤体或发热区,可为一个采区或一个区域服务;
3、移动式:
储液箱和注液泵安装在平板车上,放置在采煤工作面的平巷中,距工作面30m左右,经过输液管路将阻化剂输送到工作面进行喷洒,该系统工艺简单、施工快、投资小、机动性大。
因此,选用移动式阻化剂喷洒压注系统,在采煤工作面向采空区的遗煤喷洒阻化液防止煤炭自燃。
(五)、阻化剂防火装备
液压泵是阻化剂防火技术中的关键设备,BH-40/型煤矿用液压泵体积小,重量轻,运输携带方便,尤其对于井下自然条件较差,设备和人员运行不方便,难以运进较大设备的地点最为合适。
该泵可用喷枪直接向残煤喷射阻化剂,又可利用雾化喷头喷雾,还可用于向煤体压注阻化剂。
其主要技术规格如下:
型式:
煤矿井下轻便型担架式;
外形尺寸:
(长×
宽×
高)1500×
360×
450mm;
转速:
700~800r/min;
额定流量:
40L/min;
工作压力:
1~;
电压:
380/660V;
功率:
(六)、阻化剂防火工艺
在工作面运输巷适当位置(尽量靠近工作面)放置两辆矿车作为阻化剂药箱,交换使用,按需浓度(20%)将工业CaCl2倒入1吨矿车内,用临时供水管路按比例加足清水,配成溶液搅拌均匀后,用BH-40/型煤矿用液压泵(置于平板车上)将阻化液沿顺槽和大溜电缆槽下方铺设(每20m安一三通接一截止阀)的φ25mm高压胶管压至工作面,与φ13mm的胶管和喷枪相连。
一台泵配一支喷枪,由专人手持喷枪,从支架间隙向采空区喷洒,每间隔5组支架喷一次,每次喷洒至少6min,流量不小于35L/min。
正常回采期间每班喷洒一次,安排在检修班工作面放顶后进行,如遇停产、过断层、收尾等情况时,必须对采空区加大喷洒频率。
(七)、阻化剂喷洒量计算
工作面一次喷洒药液量的计算:
式中V——采煤工作面一次喷洒阻化剂的药液量,m3;
K1——易自燃部位药液喷洒加量系数,一般取;
K2——采空区遗煤容重(按采区遗煤煤样实测),m3;
L——工作面长度,90m;
S——一次喷洒宽带,m;
按工作面循环进度考虑,取;
H——遗煤厚度,m;
取;
A——遗煤吸药量,(在采空区采取煤样,由试验确定),t;
γ——阻化液容重,m3
七、安全技术措施
(一)地面部分
1、主要危险源
(1)、未按规定的比例配备泥浆。
(2)、未按规定操作设备。
(3)、井下检查管路时没有携带便携式报警仪。
(4)、浆池防护设施不牢靠或操作不当掉入浆池。
2、上岗条件
(1)、必须经过专业技术培训,考试合格上岗。
(2)、应掌握以下知识:
①、熟悉制(注)浆的工作原理。
②、掌握《煤矿安全规程》对制(注)浆的有关规定。
③、熟悉浆液制作的流程、操作程序。
④、熟悉制浆设备的参数以及对浆液的要求。
⑤、熟悉《煤矿安全规程》中对防灭火的有关规定。
⑥、掌握煤矿自然发火的机理及防治知识。
3、安全规定
(1)、泥浆中固体材料可以采用含砂量不超过25%的黄土、泥页岩或粉煤灰,加入少量的水就能制成易于脱水,渗入性强、收缩量小、不助燃、不可燃的浆液。
(2)、灌浆人员要时刻注意设备运转情况,当设备运转出现异常时,应立即停机,进行检查处理。
4、操作准备
(1)、制浆前所用的各种设备应完好;
各阀门应处在正确的开关位置;
供水系统应畅通;
照明设备应齐全;
各岗位人员应到齐上岗。
(2)、制黄泥浆前必须检查制浆材料是否符合质量要求,并且不准有石子、草根等杂物。
(3)、制浆前,首先将浆池底清理干净,将遗存的脏、杂物清理好,关闭下浆孔、泄水孔阀门。
5、正常操作
(1)、地面用固定机械搅拌制浆工艺应:
①、人工采土,运至灌浆站。
②、人工用水枪直接冲黄土,将泥浆冲入带有铁箅子的沟内,土水分别进入两个泥浆搅拌池。
③、给土的同时要加适量的水,经1、2号搅拌机均匀搅拌4~6min。
④、搅拌好的泥浆,经过经管道进入泵站的泥浆泵,再经管道送入副斜井至井下采煤工作面。
⑤、石块及大块土块,排入矿车,运至弃石场。
(2)、开动搅拌机进行搅拌的同时,用密度计检查泥浆浓度,并调整到要求的水土比。
一般要求在进行洒浆时,水土比不低于4:
1,灌浆时,水土比定为5:
(3)、下浆孔要提前按设好篦子,制浆过程中要随时清理草根、树皮、石子及其它杂物,防止下浆时堵孔、堵管。
(4)、接到井下停浆电话后,停止冲浆,然后给水冲洗管路(冲洗时间一般不少于20分钟),清理、冲刷灌浆池。
并把水枪和管路中的水放干净。
(5)、其它防火浆材的制取,必须按措施要求进行操作。
6、收尾工作
(1)、工作结束后,要核实本班灌浆量、浆液浓度、土量、水量,并将灌浆量及其它情况记入灌浆记录,将当班情况向调度室值班人员汇报。
(2)、下班前做好场地整理工作,并按要求管理好设备,保证蓄水池里有足够的水量。
(二)、井下部分
(1)、管路不畅通。
(2)、未按规定检查管路。
(3)、管路不完好或管路连接不严密造成迸浆伤人。
(1)、必须经过专业技术培训,考试合格后,方可上岗。
(1)、灌浆工要了解工作范围内的管路系统(包括管径、接头方式、阀门型号及安装地点等);
准备管钳、扳手、丝锥、钳子、铁丝等工具材料。
(2)、灌浆工到达工作地点后,首先检查管路系统状况,发现问题及时处理;
然后检查灌浆地点的顶、帮支护情况,有不安全因素要立即处理,处理不了的要汇报跟班安全员,禁止蛮干。
(3)、应先由瓦斯检查员检查工作地点的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、温度等,符合有关规定时,再进入工作地点。
根据安全员安排的灌浆孔号及每个钻孔应灌的浆量进行作业。
(1)、准备工作就绪后,打开闸门,用电话与制浆站联系,先要清水,待管路畅通后,第二次打电话要浆,并根据本班工作量及调度室布置的任务确定灌浆量。
(2)、灌浆前,先进行冲孔,水量应逐渐加大,每孔冲水时间一般不少于20分钟。
进水畅通后安上灌浆管,将各处闸阀打开并记下流量计的读数,然后向制浆站要浆。
(1)、灌浆期间,灌浆工应密切注意管路及各处阀门的情况,发现堵孔或管路漏浆时,应首先通知井上停止下浆,同时派人关闭上一道阀门,然后进行处理。
正在灌浆的钻孔,如发现进浆不正常,应暂停灌浆进行给水。
(2)、灌浆时,不要在高压胶管附近停留,以防止管子崩坏伤人。
(3)、尽量在无浆水的情况下拆管子,特殊情况需在有浆水的情况下拆管子时,平接的先松下方的螺丝、吊挂的管子先松靠帮的螺丝,并用胶皮等盖住法兰盘,防止喷水伤人。
(4)、灌浆过程中要做好下列检查:
①、灌浆前,对清水的酸碱度、浆液的密度等参数进行测试,必须在符合要求的前提下才可以进行灌浆。
②、对浆液的杂物、过滤网前杂物进行清理
③、充填灌浆时速度适中,切忌忽大忽小;
接近充满时,适当减小流量。
④、灌浆时,根据所用灌浆管路长度适时安排人员巡查管路,是否有漏液处;
灌浆地点前后50范围内除监护人员外,其余人员不得逗留。
⑤、检查泄水闸门完好情况、水沟的畅通情况等。
⑥、每个工作班在下班前,必须先通知地面制浆站停止下浆,然后将管内存浆全部灌入钻孔内。
钻孔停止灌浆时应用水冲孔,冲孔时间一般不少于20分钟(先小水后大水),冲孔后将各处管路、阀门等处理好。
⑦、在回风系统灌浆时,必须随身携带瓦斯检测仪或瓦斯检定器,应随时检查工作区域内瓦斯情况,随时检查二氧化碳情况。
⑧、洒浆前,在确认胶管和输浆管连接严密牢固后,打开主管路(工作面顺槽内)的阀门,用电话同制浆站联系要水,水流畅通后再要浆。
⑨、在综采工作面洒浆时,应注意以下问题:
a、应在支架下方沿工作面倾向铺设软管,每隔2~3个支架安设一个三通阀门,每个三通阀门处接一根1~2米的短管伸入架子后尾处。
b、洒浆过程中,应有专人看守管路和阀门,有异常情况时立即关闭阀门。
c、工作面看守小阀门的人员,在泥浆到达工作面以后,应注视现场,并不断摆动管子,以洒满所有角落、不留死角,将浮煤全部覆盖后方可开动下一级阀门(每次开阀数量一般2~4个)。
洒到距工作面下端30米时,应通知制浆站停止送浆,然后浆管内所存泥浆全部放完。
管子内不应存浆,并用水冲管,先小水后大水;
d、工作结束后应将阀门关严,在检查管路无其他情况后方可离开现场。
e、工作面洒浆一般应每个循环进行一次。
f、放顶前,应沿回风巷在采空区预先铺好灌浆管,灌浆管末端距采煤工作面煤壁保持10~15米的距离。
埋管可用50毫米的钢管,钢管上要有拉管用的拉头。
g、采煤工作面放顶后,灌浆人员用电话通知制浆站开始送浆;
运输巷有水流出时,即认为采空区已灌好浆,这时方可停止灌浆。
h、随着采面推进应及时拉出埋管,拉管时必须将绳套子牢固地固定在埋管的拉头上,要求各根绳子的长短一致、受力均匀,待所有工作人员撤到绞车以外的安全地带后,再开动绞车向外拉管。
l、开工前应检查使灌浆设备及管路完好,运转正常、润滑油充足等。
m、灌浆时,泥浆要均匀、沙泵运转应正常,遇碹缝跑浆时要及时堵塞。
如果沙泵距泥浆地点较远,应设直通电话。
n、停浆后,要用清水冲洗沙泵和管路,直到灌浆管出水口微清水为止,冲洗时间长短应根据灌浆地点远近而定。
(三)、其它未尽事宜严格按《煤矿安全规程》、《81201综采工作面采煤作业规程》及集团公司、矿有关文件规定执行。
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