黑石头煤矿预防煤层自燃发火设计Word文件下载.docx

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总工程师

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矿长

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贯彻签字表

名称：

贯彻人

贯彻地点

贯彻时间

学习人签名：

预防煤层自燃发火设计

一、概况

1）矿井采掘生产情况

黑石头煤矿位于六枝特区中部，属六枝特区大用镇管辖，矿区内有简易公路与安（顺）水（城）公路相通,至贵昆线化处车站8km，至六枝火车站18km，交通较为方便。

矿区由5个拐点圈定，面积1.7782km2，开采标高+1550m～+1250m，矿区内可采煤层产于二迭系龙潭组，厚度大于0.8m的稳定可采煤层2层，分别为M17和M19煤层。

其中M17为中灰、中高硫、高热值贫煤；

M19煤层为中灰、高硫、高热值贫煤。

可采煤层厚度及煤质变化不大，结构简单，各煤层对比标志清楚，总体为较稳定煤层。

矿井改扩建15万吨/年，储量核实报告已批复，开采可行性方案设计已审批，开采设计方案及安全专篇等设计得到批复，正在施工二水平建设，现在只有三个掘进工作面，无采煤工作面。

2）通风状况

矿井采用中央并列抽出式通风，风井装有两台矿用隔爆型轴流通风机，型号为FBCDZ-6-№15A，功率2×

45Kw，一台工作，一台备用。

通风机风量为2340～888m3/min,风压为520～3177Pa。

3、根据贵州省六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室提供的《六枝特区大用镇黑石头煤矿煤层自燃倾向性鉴定报告》，黑石头煤矿M17和M19号煤层自燃倾向等级均为二类。

因此矿井必须采取预防自燃的措施。

二、煤层自燃发火分析

1、17#煤层经鉴定为自燃煤层，尤其是工作面上方前部+1463水平为17#煤老窑破坏区，回采率低，遗留大量而集中的碎煤，并且应力集中。

在采动过程中，极易使17#煤层回风巷巷局部地点受压过大而造成顶板破碎或冒落。

因该区段供氧条件较好，但散热性能差，热量积聚后易发生自燃。

2、采空区区段在回采工作面压力作用下，护巷煤柱破碎、破裂坍塌，并且在采煤过程中遗有大量浮煤，再加上放顶后采煤工作面上下两巷冒落不实，留下了漏风通道。

在漏风氧化储热的部位，易发生自燃。

3、原17#煤层为走向长壁后退式开采，遗煤多，在空间中的氧与破碎煤体本身已进行缓慢氧化，并且热量不易散发，空间温度较高。

在采动过程中，与上部空间塌通，两巷间存在温度差，高温与低温之间的对流和扩散漏风形成稳定的持续的供氧条件和储热环境，从而引起采空区原17#刀柱遗留煤柱的自燃。

三、防治自燃发火设计

（一）通风管理与预测预报方面

1、采煤工作面采用U型通风方式，为减少采空区氧化带漏风量，尽量减小压差，负压不能超过25mmH2O。

回采期间必须加强工作面及周边的通风设施的管理，合理布置通风系统，保证该面通风系统稳定可靠。

2、为尽可能减小采空区氧化带宽度及漏风强度，进行安全配风计算。

回采期间工作面的风量保持在400m3/min左右，上下浮动不超过35m3/min，发现风量变化超过规定时，必须立即查找原因，采取措施，进行处理。

3、制定工作面专项防火管理制度。

严格执行自燃发火预测预报制度，防火监测内容为防火点的CH4、CO2、CO、气温、水温等发火预兆项目。

每班的检查结果汇报通风区调度，并记录在专项防火记录薄内；

另外通风区还需设立专门的1172回采工作面防火台账，台账主要包括各地点CH4、CO2、CO、气温、水温、气样分析、风量、防火措施实施情况、工作面推进进度等内容，以便进行防火分析。

4、在工作面进风巷、回风巷、工作面上隅角及盘区风道各设置一个防火观测站，每班由瓦斯员负责挂牌检查汇报。

5、工作面所有工作人员必须了解掌握自燃发火预兆的相关知识，一旦发现有煤壁挂汗、发热、空气中有煤油、焦油味等自燃征兆时，必须做好标记，并及时汇报。

6、由煤矿技术主管负责放专人对工作面上下巷的顶板下沉及完整性进行观察，发现巷道有顶板破碎或冒落，必须做好标记并汇报。

7、如发现工作面上下巷道有破碎、冒落现象时，由通风队负责及时组织对破碎地点或冒落点进行打钻、充填、封堵处理（具体办法附后），同时通风一队及时将破碎、冒落点纳入防火观测点。

8、通风区技术组每周对防火点检测记录进行整理分析，发现自燃发火指标达到临界值或超标等有异常变化时，由通风区组织研究针对性措施，根据隐患状况及时采取洒水、注浆、注阻化剂等防灭火措施，妥善处理，并立即发出自燃发火警报，告知有关单位及人员。

建立防治自燃发火档案，每月定期对防火观察数据进行汇总、分析，绘制变化曲线，密切注视自燃发火征兆的显现及其变化趋势，时刻掌握自燃发火动态，及时指导防火管理工作。

9、每周由通风队负责使用红外线温度探测仪对采空区内及巷道破碎地点进行温度测定。

每月对采空区上隅角及破碎、冒高等地点抽取气样送实验室进行分析。

每月对气样分析和温度变化绘制曲线图进行综合分析，根据分析情况调整采样和观察周期。

10、工作面按规定在回风巷距工作面10m处设置CH4传感器、CO传感器、温度传感器各一个，实行防火监测监控。

11、通风队每周对工作面周边的密闭完好情况进行定期检查、维护，确保完好。

通风一队测风员每周对本矿范围内的漏风情况进行一次全面检查。

12、地测中心定期对周边小窑及地面盖山裂隙进行查堵，检查情况做专项记录，确保该面采空区的漏风降低到最低限度。

（二）束管监控系统的安装与使用

煤矿装备的束管监测系统必须具备下列基本应用和功能：

（一）自燃火灾预防功能，通过连续监测煤自燃过程中标志气体组成、浓度变化规律，早期预测预报煤层自然发火程度，防止自然发火和瓦斯爆炸；

（二）通过判断密闭火区的发展情况和火区熄灭程度，为启封火区提供科学数据；

（三）在采用惰气防灭火作业中，跟踪了解作业区惰化情况，为灭火措施提供保障；

（四）系统应具有自动控制24小时连续循环监测功能；

（五）束管未敷设到地点，可人工采样检测功能；

（六）报警功能：

检测点气体含量超限时工作站自动报警，同时以醒目颜色显示报警信息；

（七）报表功能：

检测谱图报表，气体含量变化趋势报表等；

（八）联网功能：

达到检测数据共享。

第六条束管监测系统的安装必须达到以下基本要求：

（一）管路敷设时应尽量使路径短、拐弯少，以减少阻力，防止曲折破坏。

（二）所选路径应在行人少，支护完好的巷道内，防止管路被破坏。

管路穿过风门墙体时必须打孔穿管。

（三）所选路径温差变化幅度要小，在温度急剧变化的地点要在温度低的一侧设置滤水器或其他设施，标高差较大的斜巷，应在底部设置滤水器。

（四）接管箱、滤水器、采样器的接头要严密不漏气，且安设位置方便维护，高度适宜。

（五）管路敷设时，要吊挂整齐有序，2条以上的分散管路应设置标记或设置管路夹板，以便于检查维护。

（六）束管的敷设标准，可以参考管路和电缆的有关规定执行。

（七）采煤工作面上隅角、封闭在一年以下的采空区和有自燃发火征兆的采空区或其它有可能发生自燃发火地点应设置监测点。

（八）束管监测探头应水平悬挂在顶板完好、无滴水、便于保护的监测地回风流中，且应靠近巷道顶部，吸气口应正对风流方向，能正确反映该点测值的地点。

采煤工作面监测探头一般布置在采面上隅角端头支架或切顶单体柱后侧，距离底板1.5米；

采面采空区有自燃发火征兆时，可采用上、下隅角埋管方式，同时加设测温度热电偶进行温度测定。

（九）管路敷设完毕后，从地面化验室到井下各测点，要对整个系统管路进行统一编号，每一条管路必须在测点释放标准气体，详细记录管路的气压值，气体传输时间，并和地面分析的数值进行比较，管路的传输损失应在允许的范围内，否则应进一步检查管路的气密性。

（十）监测密闭内气体变化时，应预留监测管，束管监测探头应埋设在监测管内，且用木塞封孔，黄泥封口，保证不漏气。

（十一）KXSG8C矿用隔爆兼本安火灾束管监测分站应安装在矿井固定硐室进风侧，配备灭火器具。

电源取自开关一次侧。

每月应使用标准气样对监测分站标校一次，以确保监测数值准确，标校时必须将排气管引至回风。

（十二）编制采区设计、采掘作业规程和安全技术措施时，必须对束管的走向，监测地点等做出明确规定，并附详细布置图。

第七条束管监测系统的使用必须达到以下基本要求：

（一）数据测定前检查设备完好及各气路的气密情况，操作人员应严格按照系统要求的操作规程操作。

（二）监测过程中应密切观察中心站管道流量、流速等情况，发现异常立即按操作规程停机处理。

（三）每月必须用标准气样对分析仪进行标校，误差必须在允许的范围内。

（四）每日根据记录表的数据，由系统自动生成各指标气体含量日综合报表报矿长、总工程师审阅签字。

（五）对井下各测点的气体变化情况进行分析，每月至少要总结一次，发现问题及时向通风队长、总工程师汇报，确定有发火征兆时，必须立即向矿领导汇报，以便采取措施处理。

（六）如特定气体浓度变化较大有发火迹象，立即向矿通风队及总工程师等领导汇报并做好记录。

第八条束管监测系统的维护必须达到以下基本要求：

一、每天必须安排专人巡回检查管路的漏气、堵塞、破坏情况，进行必要的维护工作，并有记录可查。

主要内容包括：

1、检查主干、分支管路的连接、悬挂情况，对不符合要求的管路进行维护，重新悬挂；

2、检查滤水器、滤尘器是否完好，对滤水器定期放水维护，对滤尘器定时清理，防止堵塞，并按要求悬挂；

3、检查各连接接头是否完好，有无漏气、堵塞等情况；

4、检查各测点束管探头是否完好，有无堵塞，悬挂是否符合要求，并根据现场情况及时调整探头位置，更换不合格探头。

二、管路发生故障后，要及时进行处理，管路断开或接头漏气时，要接好或密封。

发生水堵时要用空气压缩机加压空气吹有故障的管路，除水后要复查管路的气密性。

三、维护人员应及时根据束管监测系统采样分析结果判断束管系统运行状况，管路、探头出现问题后，要及时进行处理。

四、回采工作面测点及其它移动测点，每班必须检查维护1次；

其它相对固定测点，每天必须进行巡检维护1次。

出现故障后及时进行巡检处理。

综采工作面所布置的束管及探测装置每班由采区班组长负责回收束管（回收盘成直径大于1米圆形），按照要求悬挂探测装置：

采煤工作面上隅角端头架后立柱侧方距底1.5米处；

距回风石门10—15米处距顶小于等于300mm，迎风流处。

五、煤矿应配备一定数量的束管监测备用设备、零配件材料和维修校正用仪表，以保证束管监测设备的正常工作。

（三）回采期间防火工作要求与顶板管理

1、采煤期间要减少采空区遗留煤量，尽量不丢煤。

2、适当加宽支撑煤柱尺寸，防止压力过于集中压塌煤柱，产生漏风。

熟练掌握后掩护支架，严防过多遗煤。

拉走矸石的同时，必须将浮煤清理干净，使顶板充分冒落压严采空区。

3、减少最大控顶工序时间，加快回采进度，减少遗煤氧化发热时间，在自热发火期内，使采空区中的氧化带进入窒息带。

4、要及时回收木头、棉纱等易燃物品，严防易燃物品进入采空区。

5、超前支护段和上、下隅角以外巷道的顶帮由采煤队负责利用液枪每8h进行充分洒水湿润一次，杜绝高温煤体进入采空区以及降低温度延长自燃发火期。

移架一次要对上下隅角塌落的碎煤体洒水及喷洒MEA阻化溶液，全面彻底覆盖、洒透。

6、回采期间采煤队要加强对上下巷支护，严防塌透上部煤层从而引起上部未采煤层过早地氧化发热，蓄温自热，如有空洞巷道要及时封堵充填、进行处理。

（四）防火技术及方法

1、巷道顶板破碎煤体可能自燃地点的防治

1）、根据巷顶煤体破碎不同，对顶煤破碎深度在500—1000mm巷段，沿巷道走向在巷顶间隔3m布置一排2个与巷顶呈30°

—35°

的仰角，深3m、直径Φ20mm的测温、洒水钻孔。

该孔一般仅用于测温，一旦发现温度超过危险临界值（35℃）后，即对破碎的顶煤注水或压注阻化液、粉煤灰。

2）、对破碎顶煤深度超过1000mm的破碎煤体段布置深钻孔，沿巷道走向预先在巷顶间隔5m布置一排2个与巷顶呈40°

—45°

的仰角，深6—8m、直径Φ40mm的注浆或充填孔。

主要用于向巷顶破碎煤“多轮多次适量”注水，以湿润、降温、阻燃。

在观察过程中发现CO有上升趋势或温度达到临界值，并伴有CH化合物出现时立即采取压注MEA或粉煤灰浆进行阻化防灭火。

钻孔打好后及时下入前端有1m有小孔的Φ40mm的钢管。

下管深度不小于孔深，封孔采用土灰比3：

1的黄泥灰。

封孔深度不小于0.5m，孔封好后即连接注水、注浆支管进行注水、注浆，未连接支管的管孔，必须堵严。

2、巷顶高冒区的防治

对于巷顶出现的高冒区，进行表面封闭。

封闭时，木板要卡紧，封闭严实，并用灰土1：

3的泥浆抹严，封闭前应根据冒落高度及范围，先下入Φ40mm的防火管，下管密度为1个/2㎡，下管深度根据冒高确定。

下管前端必须下至冒落顶板处，且前端1m必须是小孔钢管。

24h后对其充填粉煤灰进行封闭，具体充填时要分组进行，充填时先连接钻孔个数的1/2，其余钻孔备用，充填量以填满实为止。

3、采空区防治

（1）封堵采空区的主要进、出口漏风，减少采空区漏风量。

第一，采空区氧化带的宽度与单位时间的供氧量与漏风量的大小成正比关系，采空区漏风量大小除与工作面上下隅角的风压差和塌落后的空隙率相关联外，还与采空区主要进、出口的漏风的通过能力有很大关系，所以随着工作面的推进，及时封堵采空区的主要漏风通道，最大限度的减少采空区漏风量，是一项重要的措施之一。

为此，采煤工作面在正常回采中每隔20m由采煤队负责用编织袋装填不燃性材料，沿巷道走向分层垂直垒砌，封堵漏风通道。

封堵的两侧必须与相邻的支架尾梁和巷道煤壁接严，且其顶端必须与巷顶接实，能够全断面封堵漏风通道。

在正常开采过程中，如果发现采空区温度、CO呈上升趋势，并伴随有CH化合物的出现时，及时放专人对工作面、采空区的各项自燃指标进行逐段全面检测分析，准确掌握采空区的隐患范围、地段，并采取如下措施：

A、及时在进、回风巷的上、下隅角建墙，并在墙体内向采空区方向呈扇形人工下设5个注阻化剂钻孔。

技术参数：

钻孔底部距工作面的垂直距离≥氧化带宽度，钻孔打好后及时下入前端布设有花眼Φ40mm的套管，小孔管长度为：

钻孔深度减6m（冷却带宽度），小孔孔径Φ18mm，孔间距1m。

B、通过支架前梁架沿工作面走向，向架后采空区重点地段打Φ75mm钻孔进行压注MEA防火材料。

钻孔的参数为：

角度=β=15°

，L（孔深）=氧化带宽度/cos15°

；

布置间距：

重点范围内每架一个，成孔后，下入花眼钢管（参数同前），及时连接压注泵对采空区及上、下隅角压注MEA高分子防火材料。

采空区氧化带宽度计算公式：

X=[4（Qh-Qj）[O2]0]÷

[ZL（Qh+Qj）2v0]×

ln（[O2]0÷

[O2]min）×

Q（Qh>

Qj）

式中Qh——工作面实测回风量，m3/min；

Qj——工作面实测进风量，m3/min；

Z——工作面采高，m；

L——工作面斜长，m；

X——采空区氧化带宽度，m；

[O2]0——风流中的氧含量，取20.96%；

[O2]min——煤氧化下限氧浓度（取值为5.74%）

v0——煤耗氧速度，m3/min；

Q1——工作面的供风量，m3/min。

上式可简化如下：

X=aQ

（2）工作面停采，撤除支架期间的防治

撤除期间由于工作面停滞不前，氧化带长时间停留在同一区段内，采空区浮煤发火的可能性最大，所以撤除支架期间防火的重点主要是采空区防火。

防治措施如下：

第一，在距停采线30m时，必须在工作面的上、下隅角相距10m依次压入3趟Φ75mm的钢管进行足量注浆，注浆时每推进10m注浆一次，压浆管随着工作面的推进，不断向外接续，直至停采。

停采后及时在上、下隅角建墙进行封堵。

第二，在停采线上、下隅角主要漏风封堵后，其周边次漏风带的漏风强度会有所增强。

因此为减少次漏风通道，从工作面停采前15m开始，在架顶随顶网同步铺设具有“双抗性”的彩条布，彩条布沿工作面走向压入采空区，压掩长度不小于1.5m，沿倾向与工作面的斜长相同，接口边长度300—500mm，压口方式为顺风流方向，其前部必须铺至煤壁处。

该方法与封堵采空区漏风通道和采空区注浆等措施同时实施。

（五）防火设备技术参数及工艺流程

1、注浆孔钻探设备技术参数和配备情况

（1）、钻机：

型号KHYD75DIA，功率：

3KW，电压：

380/660

主轴转速：

240r/min，钻进速度：

320mm/min，主机重量：

75kg，钻孔直径：

Φ36—45mm（岩石），Φ60—90mm（煤层），钻空深度：

8m

（岩石），80m（煤层），配备：

上下巷各一台，要求钻机性能完好，能够正常使用。

（2）、钻杆的参数选择和配备情况

在施打过程中，实体煤或破碎程度较轻的煤层比较好打。

但在破碎煤体中施打时，由于煤体破碎疏松，施工钻孔时，钻头穿过后破碎煤体结合在一起，即不能成型，很难成孔，且无法下如套管，甚至钻头、钻杆退不出。

因此，选用一次性钻头打孔，钻进后不在复用，并且直接用两端车丝的钻孔套管代替钻杆，钻头与套管或套管之间必须用耐扭强度较大的加厚刚性接箍连接，不仅能解决破碎煤体注浆孔的施打问题，而且可以提高施工效率（一次性钻头及首根套管的结构见

配备：

钻头20个；

套管正、副巷各50m。

2、MEA压注或填洒工艺流程步骤及设备参数

（1）、MEA的压注、喷洒步骤

①、配料箱选用1.5m3，确定每箱的MEA加入量为0.045m3；

②、向配料箱加水过程中，同步将MEA料剂均匀地洒入配料箱中；

③、加到预定位置后，不要急于搅拌，而让其自行吸水变成胶体后，可适当进行搅拌，保证其均匀性；

④、压注或喷洒过程中，掌握好水和料剂的同步添加速度，保证配比稳定；

⑤、配比水源应具有一定的水压，加料时应将其向水流与水面的交汇处均匀添加，充分利用交汇接触面往上翻起的水浪将材料带走并均匀混合。

（2）、压注、喷洒设备采用TBW—50/15型高压泥浆泵

TBW—50/15型高压泥浆泵技术参数

功率：

2KW；

流量：

50L/min；

工作压力：

1.5MPa；

输送介质料径≤3mm

除此工艺外，也可用两个配料箱并联后再与压注泵串联形成系统，交替进行单个配制MEA胶体压注或喷洒。

3、粉煤灰压注流程：

阻化粉煤灰工艺要求及技术参数

（1）、水与粉煤灰之比为1：

1.5

（2）、粉煤灰粒径≤8mm

（3）、充填泵选用KLB—100/5型，其参数为：

工作压力P=5MPa；

流量Q=6m3/h；

输送介质浓度为60%；

介质粒径≤8mm

（六）其它方面的防火要求

1、投产前正、副巷停采线20m范围内必须各设置一道防火门，并储备足够数量的封闭防火门的材料。

2、回采结束后，对停采线以外巷道必须进行回收放顶，使顶板冒落严实，并在45天内进行永久性封闭。

3、要完善防尘供水管路系统，及时清理浮煤和煤尘堆集，严格按规定使用好各项防尘设施，执行好各项冲刷洗尘制度。

正、副巷巷顶、煤壁、工作面煤壁和上、下隅角必须每班用高压枪头进行冲洗湿润。

4、加大该工作面的煤层注水力度，注水孔内添加MEA高分子防火材料，水分增加率必须在3%以上，遗留到采空区的煤必须再次洒水浇湿，进行防火预处理。

5、工作面必须吊挂避火灾路线标识，以便发生火灾时保证工作面人员按避灾路线紧急撤离。

所有职工必须掌握正确使用自救器的方法，坑口负责保证所佩带自救器全部符合要求。

6、南坑所属各队组技术队长负责对本队职工要进行防火、自救器的使用以及如何避灾等知识的培训，增强职工的安全意识。

7、我矿使用阻燃皮带、阻燃电缆、皮带机头20m范围内必须采用不燃性支护。

8、油脂库、皮带机头均应采用不然性材料支护并配备2个灭火器和0.5m3的灭火砂箱，移变处、材料库、泵站各配备3个灭火器。

煤层自燃预测预报制度

编制：

煤层自燃预测预报制度

严格执行防火监测制度，防火监测内容为防火点的CH4、CO2、CO、气温、水温等发火预兆项目。

12、地测中心定期对周边小窑及地面盖山裂隙进行查堵，检查情况做专项记录，确保采空区的漏风降低到最低限度。