矿井防灭火措施.docx
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矿井防灭火措施
平顶山裕隆三泰煤业有限公司
防灭火措施
二〇一二年二月
矿井防灭火
第一节概况
根据本矿历年开采情况及平煤（集团）公司通风实验室作的煤尘爆炸性鉴定报告，二1煤层和三9-10煤层煤尘均有爆炸危险性，二1煤爆炸指数39.42%，三9-10煤爆炸指数49.55%，据平煤（集团）公司通风实验室作的煤炭自燃倾向等级鉴定报告，二1煤层自燃等级为II类，属自燃煤层。
该矿在今后开采时必须加强管理和防范。
该矿所采三9-10煤层自燃倾向等级未作鉴定，建议建设单位尽快提请有资质的部门作出鉴定，以供下阶段设计使用。
为了保证安全生产，避免生产安全事故发生，本矿煤层暂按自燃煤层管理，设计拟采用综合防灭火措施，在地面构筑注浆站，铺设专用管路至工作面，井下装备移动式灌浆系统一套，对采空区实施注浆，及时封闭采空区，防止煤炭自燃。
第二节开采煤层自燃预测及防治措施
一、煤层的自燃预测分析
二1、三9-10煤层属腐质煤类，其原始原料为高级植物的遗体分解转化而成，由于泥炭堆积复水程度深，还原作用强，在厌氧的水介质条件下，菌解作用强，植物遗体分解充分。
因此，多形成无结构的镜质类物质，丝质类物质较少，煤的抗氧化能力较强，不利于煤层自燃。
二1煤层结构简单，煤质松软易碎，煤层顶板为砂质泥岩或砂岩，底板砂质泥岩。
二1煤层呈灰黑色，块状、粉末状，参差状断口，节理较发育，含黄铁矿结核，坚固性系数0.16~0.2，容重1.39t/m³，属中灰，低硫，高发热量的焦煤。
三9-10煤层属低硫，中高灰中等发热量的烟煤，适用于动力及民用煤。
煤的机械强度低，煤质松软，多以粉煤为主，不利于空气进入煤体，对煤层自燃有一定阻碍作用。
矿井采用三立井下山单水平开拓全井田，通风方式为抽出式通风，主、副井进风，风井回风。
根据该井田煤层赋存特征将井田二1煤层和三9-10煤层各划分为一个采区进行单独开采。
三9-10煤层的采区为二1煤层采区的接替采区。
开采二1煤层时，副井－64m水平井底车场沿煤层顶板走向布置，层位处于二1煤层顶板岩层中。
在二1煤层布置有两条下山，即轨道下山和皮带下山。
采区内回采工作面之间采用跳采，以便改善回采工作面顺槽的维护条件和采区之间的接替准备工作，减少采、掘工作面之间的相互干扰。
采区内采煤工作面采用后退式回采，为了减少上、下顺槽之间的煤柱损失，布置采煤工作面顺槽时，相邻两个工作面上、下顺槽之间留设5~7m的煤柱，以保证隔绝采空区，防止采煤工作面向已回采的采空区漏风，造成煤层自燃发火。
在开采二1煤层时，采取跳采顺序的开采。
这些都对预防煤层自燃发火是有利的。
二、煤的自燃预防措施
（一）开拓开采方面的措施
1、采用三立井开拓，主、副井进风方式，结合本矿特点，井下巷道除井底车场、硐室及主井井下主要硐室以拱形断面砌碹外，其它巷道全部采用金属梯形支架支护；井底车场、萁斗装载硐室、井底煤仓、井下变电所、主排水泵房、火药发放硐室、水仓、消防材料库等均采用混凝土支护，断面形式为半圆拱，强化顶板管理，确保掘砌质量，从根本上预防煤层自燃的可能。
2、回采工作面采用走向长壁后退式开采，全部冒落法管理顶板。
3、由于采煤工作面采用跳采，回采巷道采用沿空掘巷，留5~7m的煤柱。
为防止向采空区漏风，生产单位应通过观测和试验确定沿空掘巷的位置掘进和回采的间隙时间，采用放小炮，减少空顶面积，加大支护密度等方法，减少巷道破坏煤柱变形而发生漏风现象。
4、井下爆破严格遵守有关规定、规范规定，防止井下爆破引发火灾。
5、加强工程质量，防止巷道顶板局部冒顶留有空洞，以免引发自燃。
6、及时封闭采空区，防止向采空区漏风，按照《煤矿安全规程》第240条，采煤工作面回采结束后，必须在45天内进行永久性封闭。
7、煤层注水也可起到减缓煤层氧化自燃的作用。
8、设计中井下有完善的消防洒水系统。
（二）通风方面的措施
1、本矿井通风采用抽出式通风系统，漏风量少，通风管理较容易；有完备的通风设施，能保证各作业地点有充足的风量，主井与风井联络车场设有双向风门，正向风门设置连锁装置。
矿井一旦发生火灾，可以立即反风。
2、矿井主要通风机设有反风装置，确保矿井一旦发生火灾瓦斯灾害时，能够实现矿井反风或区域反风，反风量不小于正常风量的40%。
（三）监测方面的措施
矿井设有监测监控系统，其中含有温度、一氧化碳等探头和报警装置。
详见第八章。
矿井设计配备有AT2型一氧化碳检定器，AZJ－91型便携式瓦斯检测报警仪，JJY－1型瓦斯、氧气检测仪等。
三、防灭火方法
回采工作面存在多种发火原因，矿井能否安全回采，防灭火是关键之一。
目前煤矿生产中常用的防灭火方法主要有：
黄泥灌浆防灭火、惰性气体防灭火、喷洒阻化剂防灭火、均压防灭火等。
经过各防灭火系统进行综合比较，本设计考虑除井下设有完善的消防洒水系统外，采用以灌浆防灭火为主的防灭火系统和CO与温度预测预报系统。
1、灌浆防灭火
（1）设计依据
全矿井划分为一个采区，采用抽出式通风，主、副井进风，风井回风。
该矿开采二1煤层和三9-10煤层，其中二1煤层倾角4°~8°，煤层厚度比较稳定，平煤集团大庄矿已采上分层（采2.2米左右），根据矿井揭露，该煤层在平煤大庄矿开采一层后，残余煤厚为2~4.2米，煤层比较稳定，全区可采。
开采的三9-10煤层为原平煤集团大庄矿采后的边角区段煤柱煤层。
据井下巷道揭露，三9-10煤层剩余厚度为0.5~3.2m，煤层倾角6°~9°左右，煤层属较稳定煤层，大部分可采。
根据煤层的赋存特点，回采工作面采用长壁后退式采煤法，工作面采长50m，煤层厚度平均3.0m，年推进度为841.5m，平均采高2.5m，日推进度为3m/d，回采率97%。
（2）灌浆系统的选择
地面固定式灌浆防灭火系统，存在初期设备投资较大，运行费用高，不易管理等问题。
井下移动式灌浆系统解决了上述不足，机动灵活，灌浆距离短，管材消耗少，故障率低；但灌浆量不大。
根据本矿井工作面产量较少，回采率高，灌浆需用量少等情况，确定本矿采用井下移动式预防性灌浆系统一套。
采用埋管注浆法，据采空区气体监测情况随采随注，并利用洒浆法补充。
（3）灌浆参数
——灌浆工作制度：
每天两班工作，每班纯灌浆时间为12h，或根据采空区气体监测情况而定。
——日灌浆所需量
Q1=KmIHC=0.03×2.5×3×50×97%=10.91（m³）
式中：
Qt——日灌浆所需量，m³；
m——煤层采高，m；
I——工作面日推进度，m/d；
H——灌浆区倾斜长度，m；
C——采煤回采率，%；
K——灌浆系统，根据本矿实际情况取0.03.
——每日制泥用水量：
Qs1=Qt×δ=10.91×3=32.73（m³）
式中：
Qs1——制备泥浆用水量，m³；
δ——泥水比例的倒数。
——每日灌浆量
Qj1=（Qs1+Qt）×M=（32.73+10.91）×0.93=40.59（m³）
式中：
Qj1——日灌浆量，m³/d；
M——泥浆制成率，取0.93。
（4）设备选型
根据本矿的开拓布置及每日灌浆需用量情况，考虑到注浆实际效果及一定的安全系数，确定本矿选用KBJ—1008/2型井下移动式注浆设备一套。
其主要技术参数如下：
制浆量Q=6m³/h=60m³/d；
输出压力P=0.2MPa；
额定电压V=380V；
装机容量N≈28KW。
移动灌浆站布置在采区工作面附近的进风流中，根据需要移动。
泥浆制备采用机械搅拌方式，二台泥浆搅拌机随主机配套，交替使用。
（5）灌浆材料
煤矿常用的灌浆材料，一般采用粘土，亚麻土等，需要征地、买土，费用高，管理不方便。
根据本地区其它矿经验，采用粉煤灰作灌浆材料，效果好，费用低。
（6）灌浆管路
经计算，灌浆管路选用D60×3.5低压液体输送管一趟。
管路沿轨道上山及岩石绕道车场敷设。
然后进入工作面运输巷，对采空区进行灌浆。
为防止灰浆在管路中沉淀或堵塞。
设计中管内灰浆实际流苏均大于临界流速，以保证灰浆在管路中正常流动，生产中应根据实际情况调整灰浆比，以达到最佳的灌浆效果。
为了保证灌浆管路畅通，每次灌浆完毕，须用清水将管道内冲洗，冲洗时间不小于30min。
同时，在灌浆管路的最低点设置防水闸门，每次冲洗后，应将关内的泥水放掉，以免沉积阻塞管路。
2、监测系统
井下配备了多种气体检定器，随时对各种气体含量进行监测分析，防止火灾发生。
第三节井下外因火灾防治及装备
一、电气事故引发的火灾防治措施及装备
1、井下机电设备硐室防治措施
井下所有机电设备硐室及通道均采用砼砌碹等不燃性材料支护，并设防火门，配备必要的灭火器材。
井底排水泵房硐室及通道采用砼砌碹支护并用砼铺底，硐室内还设有8kg干粉灭火器和CO2灭火器。
其它机电设备硐室均按照有关规程、规范要求设有防火门或栅栏门并配备数量不等的灭火器。
机电硐室灭火器类型及数量见表5－1。
机电硐室配备灭火器数量表表5－1
序号
配备地点
灭火器种类
单位
数量
备注
1
井底车场
10L泡沫灭火器
个
4
CO2灭火器
个
2
2
主排水泵房
CO2灭火器
个
2
8kg干粉灭火器
个
1
3
井下变电所
CO2灭火器
个
2
8kg干粉灭火器
个
2
4
井下消防材料库
10L泡沫灭火器
个
4
CO2灭火器
个
4
5
火药发放硐室
10L泡沫灭火器
个
3
50kg干粉灭火器
个
1
6
绞车房
10L泡沫灭火器
个
8
CO2灭火器
个
8
总计
10L泡沫灭火器
个
19
CO2灭火器
个
18
50kg干粉灭火器
个
1
8kg干粉灭火器
个
3
注：
①所有地点的灭火器必须按未定检查、更换。
②以上地点和其它地点在生产中可根据实际需要曾加补充或调整灭火器类型。
2、井下电气设备的防火措施
选用两回MYJV32－6/10－3×50煤矿用交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆，沿主井下至井底井下中央变电所供井下负荷用电。
任意一回路电缆出现故障时，另一回路电缆均能保证井下最大负荷供电。
本矿为低瓦斯矿井，根据该矿井的开拓方式、排水泵及采掘机械设备等布置情况，在主井井底附近设井下变电所，井下不设采区变电所。
井下变电所高压母线为单母线分段接线，井下供电电压等级分为：
高压6KV，低压660V，照明和电钻电压为127V。
井下变电所高压配电装置选用BGP8－6B型矿用高压防爆开关，低压配电装置选用BKD5和QC83、QC815矿用隔爆型真空馈电开关，变压器选用KS9型矿用一般型变压器。
井下其它地点电气设备均选用矿用防爆型，低压馈电开关选用BKD5型矿用隔爆自动馈电开关。
井下变电所分别向主排水泵、皮带下山运输巷、轨道下山运输巷、下山水泵、二111050工作面运输巷掘进头、二111050工作面轨道掘进头等负荷供电。
掘进工作面和采煤工作面采用风电闭锁和瓦斯电闭锁。
井底车场及其附近的照明电源引自井下变电所，其他地点照明电源就近引自照明线网，井下照明灯具选用KA6－60型防爆灯。
井下设总接地网，主接地极设在井下水仓中。
严禁井下配电变压器中性点直接接地。
3、井下电缆
井下电缆均选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。
去固定设备的低压电缆选用MYP－0.38/0.66型煤矿用聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆；去电钻的低压电缆选用MZ－0.5/0.5型煤矿用橡套软电缆。
照明电缆选用MYP－0.38/0.66型矿用橡套软电缆。
电缆敷设：
下井电缆在井筒中敷设在预埋的电缆支架上，其他地方沿巷道壁悬挂敷设。
在井下水平或倾斜巷道中，悬挂在人行道的另一侧，应尽可能在距离轨道远的一侧。
井下巷道内的电缆，沿线每隔一定距离。
拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线盒两端，均设置标有编号、用途、电压和截面的标志牌。
电缆的连接：
电缆与电气设备的连接，必须用与电气设备性能相符的接线盒。
电缆线芯必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备进行连接；不同型电缆之间严禁直接连接，必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线补连接（包括绝缘、护套已损坏的橡套电缆的修补）；必须采用阻燃材料惊醒硫化热补与热补有同等效能的冷补，在地面经浸水耐压试验，合格后方可下井使用。
4、井下电气设备的何种保护
井下设接地网进行接地保护，井下保护接地应遵照《煤矿安全规程》第482~487条的有关规定设置。
应在主副水仓中埋设1块面积不小于0.75m³厚度不小于5mm耐腐蚀钢板制成的主接地极。
装有电气设备的硐室没个低压配电点、连接高压动力电缆的金属连接装置等地点，均应安装局部接地极。
所有电气设备的保护接地装置（包括电缆凯装、铅皮、接地芯片）和局部接地极装置，应与主接地极连接成一个总接地网，接地网上任一保护接地点的总接地电阻值不得超过2欧姆。
每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1欧姆。
井下低压电动机的控制设备具有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。
井下配电点引出的馈电线上，装设短路、过负荷和漏电保护装置。
井下所有低压馈电线上，均装设有检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，发生漏电时能自动断电。
井下局扇采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电。
煤电钻设有栓漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断线、远距离起动和停止功能的综合保护装置。
地面、井下所有线网和设备均按规程和要求设防雷等保护接地网。
5、井下电气设备的检查、维护、修理和调整
电气设备的检查维护、修理和调整工作，必须由电气维修工进行。
电气设备的调整和修理工作，应有工作票施工措施。
停、送电的操作，可根据书面申请或其它可靠的联系方式，得到批准后，由专责电工执行。
井下防爆电气设备的防爆性能受到破坏时，应立即处理或更换，严禁继续使用。
矿井应按规定对电气设备进行检查、调整，检查和调整结果应记入专用的记录薄内。
检查和调整中发现的问题，应指派专人限期处理。
二、胶带运输机着火的防治措施及装备
矿井各带式输送机均采用阻燃胶带，驱动轮有防滑保护、烟雾保护和堆煤保护装置，并设有自动洒水和防胶带跑偏装置。
机头、机尾设有自动报警灭火装置。
三、其它火灾的防治火灾措施及装备
1、防止地面明火引发井下火灾的防治措施
（1）严禁执行《煤矿安全规程》关于消除明火的有关规定，要建立入井检查制度，严禁携带烟草，井口20米范围内不准有明火或氧焊、电焊。
（2）本矿主、副井为进风井。
为防止地面明火引发井下火灾，井口设防火门。
正常情况下保持开启，事故状态下灵活将其关闭。
（3）坑木加工房及支护材料堆放场地，地面各建筑物之间距主、副井口的防火安全距离，要符合《煤矿安全规程》的有关规定。
（4）坑木加工坊设有室内消防系统，并配备了灭火器材，室外设有消火栓。
（5）地面井口房均设有室内消火栓、手提式灭火器，采用不燃材料，符合《煤矿安全规程》第217条要求。
（6）地面设有消防材料库，库内按规定储存有消防材料、详见主要安全机电设备器材清册，井上消防材料备用品表。
（7）矿井机修间设有室内消防给水系统，并配备了灭火器。
室外设有消火栓。
车间内使用的乙炔发生器和氧气瓶等设置隔离间进行保护。
2、防止井下爆破材料引发火灾的措施
（1）井下爆破材料必须选用正规厂家的合格产品，并经检验后方可下井，且必须分批次，分品种放在爆破材料库内。
（2）严格执行《煤矿安全规程》关于“爆破材料运输、井下爆破”的有关规定，必须加强管理，做到专职专责，严禁丢失或乱堆乱放。
（3）井下爆破材料的使用必须严格管理，使用前由放炮员专人领取，当班未用完的必须送回发放室保存，严禁丢失。
（4）必须采用毫秒电雷管，湿式钻眼，水炮泥、炮泥填实封孔，放炮前后必须检测瓦斯等有害气体，并对周围物料进行清理，严禁堆放易燃物品，防止因放炮而引发火源。
（5）按照《煤矿安全规程》第225条规定，在井底车场设置消防材料库，消防材料库存放沙子、粘土、水泥、砖、灭火器材等。
3、防止地面雷电波及井下
为了防止店面雷电波及井下，引起瓦斯、煤尘爆炸及火灾，设计采用一下措施：
（1）在通往变电所高压线路的进线段设避雷线；在变电所各段母线上均采用避雷器保护。
（2）主、副井口房和井架采用避雷针和避雷带进行保护，其接地装置接建筑物基础或钢带接地极。
接地电阻应大于规范的要求。
（3）监控总线的井上传输接口，将井上、下线路分为两路。
另在通往井下的线路上设置井下传输接口、熔断器和避雷器，防止井上雷电等串入井下。
（4）地面下井所有管线均做防雷接地。
为了防止由于雷电波侵入、静电感应、管路带电等进入井下，所有由地面直接入井的轨道管路、线路等均按照《煤矿安全规程》要求做接地处理。
进入井下的各种管路一般采用埋地敷设，地面直接下井管路，距接地极的距离应不大于20米。
四、井下消防洒水系统
井下消防洒水水源为经过处理后的矿井谁，直接由地面专用消防水池（V=200m³）通过消防洒水管路经主井井筒进入井下供给，井下消防和洒水采用合用的经水管道系统在井底车场，主要运输巷、回风巷，采掘工作面均敷设消防洒水管道，每隔100m设置DN50支管和阀门一个供消防用，并在每个支管上设一个DN25的截止阀，以供防尘洒水，清洗巷道用。
在主井与井底车场连接处，采区各上、下扇口、机电硐室、井下消防材料库、火药发放硐室、掘进巷道入口等处均设置室内消防栓，供消防水用，并配置灭火器材等防火设备。
五、井下防火构筑物
1、井下配电点与井底车场相连的通道内，设有防火门，密闭门以及栅栏门。
2、火药发放硐室设有栅栏门，抗冲击波密闭门，出口通道设抗冲击波活动门。
3、井下开拓、准备巷道及硐室内采用不燃性材料支护，进风井口及主要机电硐室设有防火门，配备必要的灭火器材。
4、设置井下消防材料库，配置井下消防器材，详见主要安全机电设备器材清册，井下消防材料备用品表。
六、火灾检测及防灭火装备
火灾检测设计主要从两方面：
以监测监控系统为主，辅助各种仪器监测，如一氧化碳检定器，标准气样配气配置。
防灭火的方式有以下几种：
机电硐室配置防火门及灭火器材，主、副井井口安设防火铁门以及井上、下消防洒水喷雾系统，安设喷雾器。
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