100101综采工作面防灭火措施.docx
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100101综采工作面防灭火措施
山西鼎盛乾坤煤业有限公司
100101综采工作面防灭火措施
编制单位:
编制人:
编制日期:
年月日
批准日期:
年月日
山西鼎盛乾坤煤业有限公司
100101综采工作面防灭火措施
一、100101综采工作面概况
1.100101综采工作面巷道布置
100101综采工作面巷道均为实体煤巷道,山西鼎盛乾坤运输顺槽作为进风、运煤、运输设备、配件、材料用,山西鼎盛乾坤回风顺槽用作回风、运料用。
2.100101综采工作面参数
工作面切眼长度为:
150米
工作面回采长度为:
目前剩余240m
工作面煤层厚度为:
2.4m
工业储量:
79840t
可采储量:
79004t(综采工作面回采率参考值为97%)
3.瓦斯
根据XXX年X月X日XXXX对矿井瓦斯等级鉴定报告,矿井绝对瓦斯涌出量1.92m3/min,相对瓦斯涌出量1.86m3/t,矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。
4.煤的自燃倾向性和爆炸性
根据XXX年X月X日XXXXX测定结果,2号煤层挥发分31.00%,吸氧量0.48cm3/g,属自燃煤层,自燃等级为Ⅱ级,火焰长度60mm,最低岩粉用量75%,煤尘具有爆炸性。
二、100101综采工作面通风概况
1.100101综采工作面通风方式及风流路线
100101综采工作面设计采用“U”型全风压通风。
进风流路线:
地面→主斜井(副斜井)→9煤集中运输大巷→9煤集中运输上山→山西鼎盛乾坤运输顺槽→100101综采工作面
回风流路线:
100101综采工作面→山西鼎盛乾坤回风顺槽→山西鼎盛乾坤回风顺槽回风联巷→9煤集中回风上山→9煤集中回风大巷→回风斜井→地面
2.100101综采工作面需风量计算
(1)按气象条件计算
Q采=60×70%×v采×S采×k采高×k面长×k温
式中:
Q采—采煤工作面需要的风量,m3/s;
V采—采煤工作面的风速,取vcf=1.0m/s;
S采—采煤工作面的平均有效断面积,Scf=8.76m2;
K采高—工作面采高调整系数,取1.1;
K面长—工作面长度调整系数,取1.0;
K温—工作面温度与对应风速调整系数,取1.0;
70%—通风有效断面系数。
Q采=60×70%×1.0×8.76×1.1×1.0×1.0=405m3/min
经计算,100101综采工作面风量Q采=405m3/min。
(2)按瓦斯涌出量计算
Q采=100×q采×K采通
式中:
Q采—采煤工作面实际需要的风量,m3/min;
q采—采煤工作面的瓦斯绝对涌出量,根据瓦斯等
级鉴定报告取0.76m3/min;
K采通—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系
数,机采工作面取1.6。
Q采=100×0.76×1.6=122m3/min
经计算,100101综采工作面风量Q采=122m3/min。
(3)按回采工作面人数计算需风量
Q采=4×N
式中:
N—工作面同时工作的最多人数,取19人;
Q采=4×19=76m3/min
经计算,100101综采工作面风量Q采=76m3/min。
综上计算,并根据实际情况100101综采工作面配风量取410m3/min。
(4)按风速对工作面风量进行验算
①验算最大、最小风量
0.25×60S采大≤Q采≤4×60S采小
式中:
S采小—采煤工作面的最小控顶距断面积;8.02m2
S采大—采煤工作面的最大控顶距断面积;9.5m2
15S采大≤Q采≤240S采小,即142.5<410<1924.8
②综合机械化采煤工作面,在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后,验算最大风量
Q采≤5×60S采小
S采小—采煤工作面的最小控顶距断面积,8.02m2;
Q采≤5×60S采小,即410<2406
根据以上验算,100101综采工作面配风量410m3/min符合《煤矿安全规程》规定。
3.通风管理措施
(1)100101综采工作面风量必须达到计划供风要求,测风员每10天进行一次测风,根据需要随时测风,每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌板上,及时做好风量调节。
(2)山西鼎盛乾坤回风顺槽内有一组无压风门和一组调节风门,综采队必须加强风门管理,通防队必须加强风门维护,严禁两道风门同时敞开,确保100101综采工作面通风系统稳定可靠。
(3)100101综采工作面如果有配风不正常,有毒有害气体超标,应立即停止生产,由通风科进行处理,恢复正常后再进行生产。
三、100101综采工作面防灭火系统设计
根据矿井防灭火设计采用黄泥灌浆、喷洒阻化剂和束管监测系统相结合的综合防灭火措施。
1.黄泥灌浆系统
(1)灌浆系统及管路铺设
回风斜井地面建有1座黄泥灌浆站,安装一套BSJX-20黄泥灌浆系统。
灌浆管路(φ108mm×6无缝钢管)从地面制浆站沿回风斜井→9煤集中回风大巷→9煤集中回风上山→山西鼎盛乾坤回风顺槽回风联巷→山西鼎盛乾坤回风顺槽→铺设至100101综采工作面。
(2)灌浆方法
100101综采工作面预防性灌浆采用检修班集中灌浆的方法。
具体采用埋管灌浆法,在放顶前沿回风顺槽在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100101综采工作面的推进,用回柱绞车逐渐牵引灌浆管,牵引一定距离灌一次浆,要求采空区能灌到足够的泥浆,防治封闭后的采空区遗煤自燃。
①日灌浆所需黄土量
Qt1=K·G/V煤
式中:
Qt1—日灌浆所需土量,m3/d;
G—矿井日产量,450t;
V煤—煤的容重,2号煤层容重为1.42t/m3;
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,按经验值取K=0.05。
Qt1=0.05×450/1.42=15.85m3/d
②日灌浆所需实际开采土量
Qt2=α×Qt1
式中:
Qt2—日灌浆所需实际开采土量,m3/d;
α—取土系数(考虑土壤含一定杂质和开采,运
输过程中的损失);取1.1。
Qt2=α×Qt1=1.1×15.85=17.44m3/d
③每日制浆用水量
Qs1=Qt1·δ
式中:
Qs1—制备泥浆用水量,m3/d:
δ—泥水比的倒数,取5。
Qs1=15.85×5=79.25m3/d
④每日灌浆用水量
Qs2=Ks·Qsl
式中:
Qs2—灌浆用水量,m3/d:
Ks—用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数,取
1.1。
Qs2=1.1×79.25=87.18m3/d
⑤每日灌浆量
Qj1=(Qs2+Qt2)M
式中:
Qj1—日灌浆量,m3/d:
M—泥浆制成率,取0.88。
Qj1=(17.44+87.18)×0.88=92.1m3/d
⑥每小时灌浆量
Qj2=Qj1/(n×t)
式中:
Qj2—每小时灌浆量,m3/h;
n—每日灌浆班数,1班/日;
t—每班纯灌浆时间,5小时/班;
Qj1—符号注释同上式。
Q浆2=92.1/(1×5)=18.42m3/h
(3)灌浆安全措施
①灌浆材料应满足相关规定的要求,严格控制浆液泥水比,并控制灌浆量不使过大。
②100101综采工作面顺槽内设有水沟和集水坑,并配备小水泵,能够满足100101综采工作面俯斜开采时的涌水和浆液析水的排放要求。
③灌浆后,一部分灌浆水会从采空区流入100101综采工作面运输机道或顺槽水沟内,这时最好在巷道内构筑滤浆挡墙将泥浆滞留于采空区,使水放出。
④加强水情观测,对采空区的灌浆量与排水量进行观测记录。
排水量过少,灌浆区内可能有泥浆水积存;排水中含泥量较大,采空区可能形成了泥浆通路。
处理方法有:
A.立即停止灌浆,采用间断灌浆。
B.在泥浆中加入砂子填塞通路。
C.提高泥浆浓度。
D.移动灌浆管口位置,改变浆液流动路线。
E.100101综采工作面下部运输机道见水即停止灌浆。
⑤为防止上下100101综采工作面溃浆问题,回采完毕的100101综采工作面与接替(相邻)020103备用工作面间留有20m保安煤柱,联络巷及时按要求密闭并在密闭上部安置放水管,可保证100101综采工作面回采时采空区积水不致溃入工作面顺槽。
如发现密闭内积水较多,必须制定措施,或进行放水。
⑥加强管路检修。
⑦参加灌浆的所有人员,必须参加班前学习,熟悉和掌握黄泥灌浆井下操作规程、黄泥灌浆站操作规程。
⑧沿线管路注入清水后,必须将支管阀门关闭,确保管路内存有水,巡检人员能认真实查出管路状况。
⑨灌浆前,必须确保灌浆站设备运行及沿线管路完好。
⑩注入清水及注入黄泥浆体量必须符合要求。
⑪灌浆期间,巡检人员与指挥人员保持联系,确保工作有序进行。
⑫灌浆期间,发现漏水、跑浆,巡检人员及时汇报,确保灌浆工作正常开展。
⑬灌浆完毕后,巡检人员方可撤离,灌浆站注入适量清水将管路冲洗干净。
⑭灌浆完毕后,通风队将该向密闭灌浆管断开,并进行封堵。
2.阻化剂防灭火
(1)阻化剂系统简况及管路铺设
在100101综采工作面回风顺槽距上出口30米处安装一套移动式喷洒压注系统,一台BH-40/2.5型阻化泵和一台储液箱,经过输液管路将阻化剂输送到100101综采工作面进行喷洒。
(2)阻化剂防灭火工艺过程
采用一辆矿车作为阻化剂药箱,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-40/2.5型阻化泵(置于平板车上)将阻化液沿顺槽铺设(每20m安一三通接一截止阀)的φ25mm高压胶管压至100101综采工作面,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4组支架喷一次,每次喷洒至少6min,流量不小于35L/min。
(3)100101综采工作面一次喷洒药液量的计算
V=K1K2LSHA=0.324t=324kg
式中:
V—采煤100101综采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1.2;
K2—采空区遗煤容重,K2=0.9t/m3;
L—100101综采工作面长度,80m;
S—一次喷洒宽带,0.8m;
H—遗煤厚度,取H=0.1m;
A—遗煤吸药量,(在采空区采取煤样,由试验确
定),取A=0.047t/t。
(4)阻化剂喷洒安全技术措施
①必须不污染井下空气,不危害人体健康。
②阻化剂的种类和数量、阻化效果等主要效果等主要参数,都必须符合防灭火措施要求。
③选用工业氯化钙CaCl2作为阻化剂,对人、设备及正常生产影响较小。
④由专人手持喷枪从支架间隙向采空区喷洒,喷枪枪口要超过支架10cm,尽量避免液体淋洒到支架及设备上,如不慎喷溅到金属构件上应尽快擦拭,减少液体在金属构件上的附着时间。
⑤100101综采工作面容易被阻化剂腐蚀的机械设备、支架等金属构件采用喷锌封闭处理。
⑥喷洒人员要定职定责,爱岗敬业,喷枪要专人负责管理和维护。
⑦喷洒前应对喷头、管路、阻化泵仔细检查,无任何问题后方可喷洒。
⑧每天对喷头清洗1次。
⑨教育职工严禁食用工业氯化钙,以免中毒。
⑩喷洒时喷头应远离液压支柱和各种机械,以免腐蚀设备。
⑪喷洒阻化剂专职人员必须穿防腐蚀衣服,带橡胶防腐手套,配戴口罩等防护措施。
⑫喷洒阻化剂时,喷洒范围内人员应站于上风侧,避免吸入阻化剂,对身体造成伤害。
⑬采用压注阻化剂防灭火前,应首先编制操作规程,分析可能发生的情况及危险,制定相应防治措施。
⑭压注阻化剂时,应随时注意压力表,当压力超出预计范围是,应立即停止压注,分析原因及解决办法,避免造成煤体及阻化剂喷出等事故。
⑮在喷洒段液压支架靠采空区侧采用阻燃PVC胶布将液压支架与采空区分隔,其它机械采用阻燃PVC胶布覆盖,以免腐蚀设备。
⑯正常回采期间每班喷洒一次,安排在放顶后进行,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。
3.堵漏防灭火
随着100101综采工作面推进,如果上、下隅角不能完全充分跨落,应及时用袋子墙进行封堵,并进行黄泥灌浆处理,防治漏风造成采空区遗煤自燃。
4.构筑防火门(墙)
在100101综采工作面运输顺槽、回风顺槽停采线以外10m范围内各构筑一道内插式防火门。
墙体用水泥、砂子、红砖构筑,厚度不小于750mm。
防火门板长度2200mm,宽度300mm,厚度30mm,并用铁皮包裹。
5.自燃发火观测
(1)观测点设置
根据《煤矿安全规程》及《矿井防灭火规范》的要求结合矿井实际情况,对100101综采工作面观测点进行设置如下:
①100101综采工作面进风流距巷口10~15m;
②100101综采工作面上隅角;
③100101综采工作面采空区;
④100101综采工作面回风流距巷口10~15m。
(2)自然发火监测手段
根据我矿实际情况,采取束管监测系统、监测监控系统、现场日常观测等多种手段相结合的观测方法,获取相关数据,为分析煤层自然发火情况及其变化趋势提供依据。
①人工检测
瓦检员在自然发火观测点,对CH4、CO2、CO、O2等气体浓度及所测位置的温度进行测定和汇报,通风区结合数据分析井下有无自燃发火可能性。
②安全监控系统
根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(AQ1029-2007)在综采工作面上隅角安设CO传感器,在回风流安装CO传感器和温度传感器,实现对CO和温度的动态监控。
③束管监测
井下选用JSG8型束管监测系统,对CH4、CO2、CO、O2、N2、C2H2、C2H4、C2H6等气体浓度进行测定,实现对采空区等井下可能发火的地点进行连续的动态监测,对井下火灾进行早期预报,为矿井自然火灾的预防和防治,提供科学的依据。
A.束管监测系统简况及布置方式
矿井安装一套JSG8型束管监测装置,地面机房设在联合建筑楼三楼束管监测室。
该系统主束管规格为12路,主束管从监测室开始布设,沿回风斜井一直布设到集中回风上山。
从12路分路箱拉8路束管,沿100101综采工作面两顺槽到100101综采工作面,再拉1路单管为集中回风上山使用。
在100101综采工作面两顺槽内布置6个测点,测点等长均匀布置,每个测点内安设束管采样器,测定采空区范围大约距工作面150m左右,约50m设一个测点,保持采空区内部运输顺槽、回风顺槽各三个探头,运输顺槽、回风顺槽同时观测。
随着100101综采工作面的推进,束管依次进入“散热带”、“氧化带”与“窒息带”,同时监测采空区各种参数变化,为分析浮煤的各个氧化阶段的温度和气体产物析出特性、变化规律提供依据。
B.束管监测工艺
JSG8束管色谱检测系统工作时,先启动抽气泵,使束管内形成负压,即井下外部的压力大于束管内的压力,使井下气体被吸入束管,到达井上的电磁阀前并处于等待检测状态。
气相色谱仪达到稳定工作状态后,微机通过控制接口板输出一个开关量给驱动电路,驱动电路的继电器吸合,接通某一路束管的电磁阀,该路束管内的气体被送入色谱仪中,由色谱仪开始分析。
色谱仪的分析结果被送到微机内的数据采样接口板上,经过信号放大,模数转换,将模拟量变成数字量,然后由分析软件进行处理,形成谱图和分析结果,分别在屏幕和打印机上表现出来,完成某一路束管气体的检测分析过程。
根据检测结果实时掌握采空区各项指标气体浓度变化情况,从而判断采空区遗煤自燃发火状况。
附件:
1.100101综采工作面通风系统图;
2.100101综采工作面防灭火系统图;
3.100101综采工作面避灾路线图;
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