防止綜采工作面采空區(qū)自燃發(fā)火專項管控措施
防止綜采工作面采空區(qū)自燃發(fā)火專項管控措施
采空區(qū)中只有自燃氧化帶范圍內(nèi)的浮煤才有可能發(fā)生自燃，然而也并非進入采空區(qū)自燃氧化帶的浮煤都一定會自燃，因為，煤自燃在低溫階段是一個煤蓄熱升溫的緩慢氧化放熱過程，采空區(qū)浮煤自燃還需要有充足的時間，而且由于工作面不斷推進，采空區(qū)漏風狀態(tài)、氧濃度分布狀態(tài)和煤體溫度變化、自燃條件均發(fā)生變化，使得采空區(qū)自燃“三帶”范圍動態(tài)移動。因此采空區(qū)浮煤要自燃，還需要具備足夠的時間維持該區(qū)域的條件不變，即維持時間必須達到：
式中：為浮煤的最短發(fā)火期，d。根據(jù)礦井的統(tǒng)計資料，2#煤：=83d；5#煤：=78d。
也就是說工作面的推進速度小于工作面散熱帶到采空區(qū)窒熄帶的最大距離和浮煤最短自然發(fā)火期之商時，就有可能發(fā)生自燃，即
式中：
為工作面最低安全推進速度()；
為工作面自燃氧化帶最大寬度()，取工作面進風順槽側(cè)，為65m。
根據(jù)以上公式計算：
2#煤：=65/83≈0.783m/d
5#煤：=65/78≈0.833m/d
即當2#煤采煤工作面推進速度大于0.783m/d時，5#煤采煤工作面推進速度大于0.833m/d時，工作面無自然發(fā)火危險。
在正常回采過程中，由生產(chǎn)科合理組織安排工作面的推進度，確保工作面回采的最低安全推進速度；如果工作面遇地質(zhì)構(gòu)造、設(shè)備異常等特殊情況無法保證最低安全推進速度時，加強阻化劑的噴灑措施，視情況啟動注漿注氮措施。
二、噴灑阻化劑措施
考慮工作面回采時間及煤層自燃發(fā)火周期，阻化劑采用氯化鈣。
1、設(shè)備及工藝參數(shù)
(1)采用WJ-24防滅火阻化多用泵，兩泵一箱，一用一備
配套電機3KW雙電壓(380∕660V)防爆電機
最大流量24 m3/h
最大壓力3.0Mpa
最高工作壓力<2.5mpa
(2)1.2m3阻化劑溶液箱；
(3)曲軸連桿機構(gòu)；
(4)過濾器；
(5)電器開關(guān)；
(6)ф13高壓膠管閥門；
(7)氣霧發(fā)生器；
(8)KJφ13mm×25m的高壓膠管4根
2、工作面底板浮煤噴灑量，Kg
G=K1·K2·h1·B·L·A
式中G---按重量計算浮煤一次噴灑量，kg
K1---一次噴灑加量系數(shù)，取1.2；
K2---松散(浮煤)密度，1.0 t/m3
L---工作面長度，取174m
B---一次噴灑寬度，取4.8m
h1---底板浮煤厚度，取0.05m
A---原煤(浮煤)的吸收量，取46Kg/t
經(jīng)計算，2#煤工作面底板浮煤一次噴灑量為2385kg；按20%濃度配比，所需阻化劑用量為450Kg；5#煤工作面底板浮煤一次噴灑量為3975kg，按20%濃度配比，所需阻化劑用量為795Kg。
回風順槽在超前支護外50m布置一臺阻化泵，一用一備，負責采空區(qū)的噴灑工作，大溜電纜槽下方布置一趟管路,每20m安一三通接一截止閥,阻化泵配一支噴槍，由專人手持噴槍，從支架間隙向采空區(qū)噴灑，每間隔5組支架噴一次，每次噴灑至少6min，流量不小于35L/min。初采前整個工作面噴灑一次，如遇停產(chǎn)、過斷層等情況時，必須對采空區(qū)加大噴灑頻率，正?；夭善陂g每日噴灑一次，工作面收尾期間應(yīng)加大噴灑頻率，班班進行噴灑。
3、安全技術(shù)措施：
①阻化管路出口處安截止閥，便于開關(guān)液槍。不準把阻化液槍(噴頭)對人或支架等設(shè)備噴射，防止液體腐蝕、損壞設(shè)備或傷人。
②噴灑時應(yīng)注意支架完好情況，防止頂部活煤活矸落傷人。在端頭、端尾噴灑時應(yīng)注意頂板支護情況，不準越過隔離柵欄。
③在拖拉液管時應(yīng)注意防止膠管被支架或其它物體掛壞。
④設(shè)專職電工班班對電氣設(shè)備進行檢查維護，保證完好，不得出現(xiàn)失爆現(xiàn)象，非專職人員不能對設(shè)備進行檢修和維護。嚴禁帶電移動和搬遷電器設(shè)備。
⑤潤滑油要按要求更換，并保持與油位線一致。工作結(jié)束時，必須將調(diào)壓手柄調(diào)至降壓位置，待壓力降低后再停機。換活塞碗時要注意活塞碗和活塞托的方向，并把進水閥片擰緊，裝上彈簧墊圈后再擰緊螺母。
⑥配液工要隨時注意觀察液箱內(nèi)阻化劑溶液的剩余量，液泵不可無液空轉(zhuǎn)。配液時要保證水質(zhì)清潔，不能含有任何雜物。
⑦阻化劑要規(guī)范管理，不得亂放，液箱中的阻化劑每次必須噴灑完并用清水沖洗液箱，液箱中不得殘留阻化劑。剩余的未用阻化劑要交到工具房，妥善保管。
⑧設(shè)專用記錄臺帳，每次噴灑完，必須將噴灑時間、噴灑量、噴灑人員、工作面推進情況等記錄清楚。
⑨綜采隊要設(shè)專職泵站司機、噴灑工和配液工，每日進行一次噴灑工作。
⑩禁止往支架明柱或立柱上噴灑阻化劑，如果不小心把阻化劑噴灑到支架明柱或立柱上時，要及時用清水沖洗。
三、預(yù)防性防滅火注漿措施
1、啟動注漿條件：
(1)根據(jù)《潞寧孟家窯煤業(yè)有限公司礦井防滅火設(shè)計》當2#煤溫度超過120℃即指標性氣體分析有C2H4出現(xiàn)時，當5#煤溫度超過110℃即指標性氣體分析有C2H4出現(xiàn)時，說明煤已經(jīng)進入了加速氧化階段，此時應(yīng)開啟灌漿防滅火系統(tǒng)。
(2)參照潞安集團《“一通三防”管理制度》，自然發(fā)火工作面推進不正常，且監(jiān)測到發(fā)火標志氣體時，可參照以下規(guī)定進行處理：
①采空區(qū)氧化帶束管監(jiān)測CO濃度超過12ppm或上隅角、架間CO氣體濃度超過8ppm，且呈上升趨勢時，必須加快推進速度，同時根據(jù)工作面實際情況向采空區(qū)注漿或封堵工作面上下隅角連續(xù)注氮，并在滿足安全要求的前提下，調(diào)低工作面風量。
②采空區(qū)CO氣體濃度超過24ppm，或上隅角、架間CO氣體濃度超過15ppm，且呈上升趨勢時，應(yīng)在初期措施的基礎(chǔ)上，根據(jù)工作面初期措施實施效果判定火源方位，適于采空區(qū)注漿時要采取措施連續(xù)注漿，不適于注漿時要連續(xù)注氮氣或二氧化碳。
③工作面任一測點出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時,必須臨時封閉工作面，采取連續(xù)注惰性氣體或其它可行性防滅火措施，且進行封閉施工作業(yè)時，其他區(qū)域所有人員必須全部撤出：
a、工作面出現(xiàn)煙霧、煤油味等現(xiàn)象；
b、監(jiān)測到烯烴、炔烴類氣體，或CO以外的礦井《防滅火專項設(shè)計》中確定的自然發(fā)火標志性氣體；
c、監(jiān)測到CO濃度升幅≥10ppm/d,且呈上升趨勢。
d、在一個最短發(fā)火周期內(nèi)工作面未推過氧化帶時。
2、灌漿工藝
在風井工業(yè)場地附近建設(shè)黃泥灌漿系統(tǒng)，負責向井下灌漿，大巷內(nèi)敷設(shè)D133×6mm灰色注漿無縫鋼管，回采工作面回風順槽敷設(shè)D108×5mm灰色注漿無縫鋼管，均為專用管路。采用埋管灌漿法，即在放頂前沿回風順槽在回采工作面采空區(qū)預(yù)先鋪好預(yù)埋灌漿管(10～20m的鋼絲纏繞管)，預(yù)埋管一端通采空區(qū)，一端接高壓膠管(長20～30m)，膠管與灌漿主管路、注漿泵站相連，每天按放頂步距逐漸收縮灌漿管，從而使預(yù)埋管始終保持在采空區(qū)15m左右。
3、灌漿材料的選擇
灌漿材料必須滿足以下要求：
(1)不含可燃物或助燃物；
(2)粒徑直徑小于2mm，細小粒子(粒徑直徑小于1.5mm)占75%；
(3)主要物理性能指標：比重2.4～2.8，塑性指數(shù)9～14，膠體混合物25～30%，含砂量25～30%；
(4)易脫水，又具有一定的穩(wěn)定性；
(5)具有能與較少的水混合成漿液的能力，運輸時不堵塞管路或泥漿池；
(6)便于開采、運輸和制備，來源廣，成本低。
黃土漿液滿足注漿材料成漿性能指標，所以灌漿材料選擇黃土。
4、灌漿管路布置
2#煤層管路布置為：
地面集中灌漿站→11采區(qū)回風平硐→11采區(qū)2#煤回風上山→各工作面回風順槽→工作面采空區(qū)。
5#煤層管路布置為：
地面集中灌漿站→11采區(qū)回風平硐→11采區(qū)2#煤回風上山→1#石門→5#煤回風上山→各工作面回風順槽→工作面采空區(qū)。
5、灌漿安全技術(shù)措施
(1)灌漿前的準備工作
①制漿前所用各種設(shè)備應(yīng)完好；
②供水系統(tǒng)應(yīng)暢通，照明設(shè)備應(yīng)齊全；
③注漿所需材料到位(黃土、水)；
④井下注漿區(qū)與注漿站通訊是否暢通；
⑤各閥門應(yīng)處在正確的開關(guān)位置；
⑥各崗位人員應(yīng)到齊上崗。
(2)清水運行
①制漿前，首先將漿池底清理干凈，將遺存的臟雜物清掃出；
②制漿前應(yīng)準備取土設(shè)備，并連接好供水管路。
③打開供水管總閥門，啟動清水泵，打開閥門；
④清水注入攪拌池10～15min，啟動攪拌器，清水運行；
⑤接到井下管路流水暢通通知時，方可開始灌漿。
(3)制漿
①攪拌池要提前設(shè)置好篦子，灌漿過程中要隨時清理草根、樹皮、石子及其他臟物；
②按比例加水后由鏟車上土至預(yù)定水位；
③用密度計檢查泥漿濃度，給土的同時要加適量的水，攪拌8～10min，并調(diào)整到要求的水土比；
④攪拌池分三個泥漿池，浸泡和攪拌交替進行，泥漿攪拌均勻后，通過泥漿泵送到井下灌漿地點。
(4)故障處理
①制漿時各崗位工作人員必須配合好，各環(huán)節(jié)之間有聯(lián)系信號；
②機器開動后，各崗位工作人員必須密切觀察機器運轉(zhuǎn)情況。發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即發(fā)出停機信號，其他崗位工作人員接到停機信號后應(yīng)立即停機；待故障排除發(fā)出開機信號后，再開機；
③灌漿期間，應(yīng)密切注意管路及各處閥門的情況，發(fā)現(xiàn)堵孔或管路漏漿時，應(yīng)首先通知井上停止下漿，同時派人關(guān)閉上一道閥門，然后進行處理。正在灌漿的鉆孔，如發(fā)現(xiàn)進漿不正常，應(yīng)暫停灌漿進行給水。
(5)停止注漿
①接到井下停漿通知后，關(guān)閉水槍閥門，并打開攪拌池注水閥門，然后清水運行，沖洗管路(沖洗時間一般不少于20分鐘)，清理、沖刷灌漿池。冬季要把水槍和管路中的水放凈；
②工作結(jié)束后，要核實本班灌入的實土量，并將本班工作情況詳細記入“灌漿日志”，及時交給班長或送交指定地點；
③下班前應(yīng)做好場地整理工作，并按規(guī)定要求管理好設(shè)備，保持貯水池有足夠的水量。
(6)注意事項
①灌漿時，不要在高壓膠管附近停留，以防止管子崩壞傷人；
②灌漿過程中要做好下列檢查:
a、檢查泄水處出水的大小、水溫的高低，有害氣體等，并做好記錄；
b、檢查泄水閘門完好情況、水溝的暢通情況等；
③每個工作班在下班前，必須先通知地面制漿站停止下漿，然后將管內(nèi)存漿全部灌入鉆孔內(nèi)。鉆孔停止灌漿時應(yīng)用水沖孔，沖孔時間一般不少于20分鐘(先小水后大水)，沖孔后將各處管路、閥門等處理好；
④采煤工作面放頂后，灌漿人員用電話通知制漿站開始送漿；運輸巷有水流出時，即認為采空區(qū)已灌好漿，這時方可停止灌漿。
四、預(yù)防性防滅火注氮措施
1、啟動注氮條件：
(1)根據(jù)《潞寧孟家窯煤業(yè)有限公司礦井防滅火設(shè)計》當2#煤溫度傳感器的溫度超過80℃，CO濃度超過51ppm，當5#煤溫度傳感器的溫度超過70℃，CO濃度超過34ppm，此時應(yīng)開啟注氮防滅火系統(tǒng)。
(2)參照潞安集團《“一通三防”管理制度》，自然發(fā)火工作面推進不正常，且監(jiān)測到發(fā)火標志氣體時，可參照以下規(guī)定進行處理：
①采空區(qū)氧化帶束管監(jiān)測CO濃度超過12ppm或上隅角、架間CO氣體濃度超過8ppm，且呈上升趨勢時，必須加快推進速度，同時根據(jù)工作面實際情況向采空區(qū)注漿或封堵工作面上下隅角連續(xù)注氮，并在滿足安全要求的前提下，調(diào)低工作面風量。
②采空區(qū)CO氣體濃度超過24ppm，或上隅角、架間CO氣體濃度超過15ppm，且呈上升趨勢時，應(yīng)在初期措施的基礎(chǔ)上，根據(jù)工作面初期措施實施效果判定火源方位，適于采空區(qū)注漿時要采取措施連續(xù)注漿，不適于注漿時要連續(xù)注氮氣或二氧化碳。
③工作面任一測點出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時,必須臨時封閉工作面，采取連續(xù)注惰性氣體或其它可行性防滅火措施，且進行封閉施工作業(yè)時，其他區(qū)域所有人員必須全部撤出：
a、工作面出現(xiàn)煙霧、煤油味等現(xiàn)象；
b、監(jiān)測到烯烴、炔烴類氣體，或CO以外的礦井《防滅火專項設(shè)計》中確定的自然發(fā)火標志性氣體；
c、監(jiān)測到CO濃度升幅≥10ppm/d,且呈上升趨勢。
d、在一個最短發(fā)火周期內(nèi)工作面未推過氧化帶時。
2、注氮工藝
在風井工業(yè)場地附近建設(shè)注氮系統(tǒng)，采用GT-700地面固定式制氮機，一用一備，負責向井下注氮，大巷內(nèi)敷設(shè)D168×8mm黃色注氮無縫鋼管，回采工作面運輸順槽敷設(shè)D108×5mm黃色注氮無縫鋼管埋入采空區(qū)，前端連接0.5米堵頭花管，花管斜向上指向采空區(qū)。每個注氮釋放口均與注氮支管連接，支管的長度取決于采空區(qū)自燃帶與窒息帶分界線距工作面的距離(初步為50米)，當?shù)獨忉尫趴谶M入采空區(qū)窒息帶不需要注氮時，在工作面運輸順槽內(nèi)關(guān)閉切斷與其注氮主管路聯(lián)系。每個注氮支管與主管路之間安設(shè)三通、流量計。
3、注氮管路布置
2#煤層管路布置為：
地面集中注氮站→11采區(qū)回風平硐→11采區(qū)2#煤回風上山→各工作面運輸順槽→工作面采空區(qū)。
5#煤層管路布置為：
地面集中注氮站→11采區(qū)回風平硐→11采區(qū)2#煤回風上山→1#石門→5#煤回風上山→各工作面運輸順槽→工作面采空區(qū)。
4、注氮安全技術(shù)措施
1)對采空區(qū)進行注氮防滅火前，要制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施，注氮量以專項措施為主。
2)向井下送氮氣前，經(jīng)過地面的氮氣傳感器檢查氮氣濃度，氮氣濃度不得低于97%，低于97%時，嚴禁向井下送氮氣。
3)注氮時要加強工作面及回風順槽氧氣濃度監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)氧氣濃度低于18%時立即停止工作，撤出人員，減少注氮量，待風流中氧氣濃度大于18%時，方可恢復(fù)工作。
4)注意檢查工作面及回風流中瓦斯涌出情況，若發(fā)現(xiàn)采空區(qū)大量涌出瓦斯，風流中瓦斯超限時，可適當降低注氮強度。
5)注氮管第一次向采空區(qū)注氮，或者停止注氮后再次注氮時，應(yīng)利用工作面附件的三通閥門，先排出管內(nèi)空氣，避免將空氣注入采空區(qū)去。
6)采空區(qū)受通風負壓影響，需采取一定的封堵措施，減少漏風量，才能達到較好的惰化效果。
7)操作過程中要每小時檢查制氮機運行狀態(tài)并記錄參數(shù)，同時檢查制氮機各部位接頭、管路的密封情況，加強維護。發(fā)現(xiàn)異常及時處理，當發(fā)生故障又無法處理時應(yīng)先停機。
五、束管監(jiān)測系統(tǒng)
1、礦井采用JSG-7型煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)在線監(jiān)測。
2、回采工作面沿回風順槽布置三趟束管，分別吊掛于上隅角、老塘及自燃帶，根據(jù)回采速度不斷移動。
3、地面設(shè)置氣體化驗室，采用雙回路供電，保證系統(tǒng)正常運行。
4、每周對上隅角、老塘、井下密閉等地點進行人工采樣化驗，根據(jù)化驗數(shù)據(jù)，判斷煤氧化程度，出現(xiàn)異常及時采取措施。
5、束管化驗室操作人員每天對井下進行抽氣化驗，發(fā)現(xiàn)異常，迅速向通風科及分管領(lǐng)導(dǎo)匯報，及時處理。
6、有CO出現(xiàn)說明煤已發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，此時應(yīng)加強監(jiān)測，如果CO 濃度呈持續(xù)穩(wěn)定上升趨勢，表面煤的氧化進入迅速氧化階段，應(yīng)發(fā)出預(yù)警，采區(qū)有效措施加以治理；如果在有CO 存在的前提下，檢測出C2H4，即可作出煤已自燃發(fā)火預(yù)報，此時煤已進入加速氧化階段，必須采區(qū)切實有效的防滅火措施；如果檢測出C2H2，應(yīng)視為煤已產(chǎn)生較高溫度，進入激烈氧化階段，并可能出現(xiàn)明火，報告總經(jīng)理及時采取措施進行處理。
六、自燃發(fā)火預(yù)測預(yù)報
1、建立自燃發(fā)火觀測站：根據(jù)礦井防滅火的需要，對回采工作面上下隅角、進回風順槽、支架間，密閉觀測孔、密閉墻四周、帶式輸送機滾筒下風側(cè)10-15m處等地點。
2、在上隅角安設(shè)CO、溫度傳感器。O2傳感器，在距工作面10—15m的回風流中、距回風巷回風口10—15m范圍內(nèi)及帶式輸送機下風側(cè)10—15m處各安設(shè)一臺CO傳感器，CO傳感器報警濃度為≥24ppm、溫度傳感器報警點為≥26°，監(jiān)測數(shù)據(jù)適時上傳。對傳感器要按規(guī)定標校調(diào)試，確保儀器靈敏可靠。每5組支架為一個觀測點，每班由瓦斯員進行檢測。每班至少檢查一次。
3、瓦斯員隨身攜帶CO檢查儀，每班對工作面回風隅角氣體情況檢查不少于3次，檢查內(nèi)容：CO、CO2、CH4 氣體濃度、溫度等。一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時用CO檢查儀與CO傳感器對照，并匯報調(diào)度室、通風科，聽從安排。
4、通風科每周作一次煤層自燃的分析和預(yù)測，報相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審閱。
5、通風調(diào)度每天對CO濃度和溫度數(shù)據(jù)進行分析，出現(xiàn)異?；蛎黠@上升趨勢要及時上報公司領(lǐng)導(dǎo)和通風部門，服從領(lǐng)導(dǎo)安排。
6、每天對上隅角氣體進行束管采樣，束管進采空區(qū)為3芯，每周人工采樣，用色譜分析儀及時進行分析，判斷遺煤氧化程度，發(fā)現(xiàn)溫度上升明顯、有芳香族碳氫化合物、CO或增加較快時，要立即匯報調(diào)度室、通風科、通風副總經(jīng)理、總工程師，通風科立即組織相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及各業(yè)務(wù)部門分析現(xiàn)場情況，采取針對有效的措施，將溫度及CO濃度降下來，確保工作面安全生產(chǎn)。
七、構(gòu)筑防火門
在工作面風、運巷(防火門位置應(yīng)距其關(guān)閉后的全風壓巷道小于6m)各設(shè)置一道防火門，墻體采用不燃性材料應(yīng)全斷面構(gòu)筑，墻體厚度不得小于600mm，四周與巷壁掏槽深度不得小于300mm，墻垛不漏風。運輸順槽防火門上風側(cè)、回風順槽防火門下風側(cè)均備有堵風沙袋，防火門平時敞開，一旦工作面著火，能及時關(guān)閉，同時用沙袋封堵下部漏風，隔斷風流。
八、采空區(qū)密閉
1、工作面回采結(jié)束后，要在45天內(nèi)進行永久性密閉。
2、采空區(qū)密閉采用雙墻夾不燃性充填材料的形式。兩道密閉各厚至少1m，中間至少留有0.5—1m的空隙，填加不燃性充填材料(黃土)。密閉墻留設(shè)三根管孔，一個用于注漿、注氮；一個用于密閉墻內(nèi)排水；另一個用做氣體觀察孔(束管孔)，便于觀測密閉墻內(nèi)氣體涌出情況和密閉墻內(nèi)外壓差，及時掌握密閉墻體漏風情況，一旦采空區(qū)內(nèi)有巨大沖擊壓力時，及時進行泄壓。
3、工作面停采后在上下隅角分別建一道防火墻，減少向采空區(qū)漏風。
4、對停采線進行大量灌漿。
