汪家寨煤矿综合防灭火设计.docx
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汪家寨煤矿综合防灭火设计
汪家寨煤矿
综合防灭火设计
汪家寨煤矿
2006年2月15日
第一章设计依据
根据我矿三十多年的开采经历，上煤组虽有自燃发火倾向，但未发生过煤层自燃现象，矿井内防灭火主要针对有自燃发火史的中煤组C409煤层，但防灭火措施对上煤组及中煤组各煤层均适用，因此，特编制本设计。
设计依据为：
《汪家寨煤矿平四采区初步设计》，《汪家寨煤矿斜四采初步设计》、《煤矿用氮气防灭火技术规范》（MT/T701-1997）。
第一章矿井概况
一、矿井基本情况
汪家寨煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇境内，距六盘水市区18Km，矿区内有汪家寨选煤厂铁路支线与水（城）大（湾）铁路支线的野马寨车站接轨，交通便利。
矿井始建于1965年，设计能力为150万吨/年，通过对矿井各系统改造后，现核定矿井生产能力为270万吨/年。
汪家寨煤矿分为平硐及斜井两个独立自然井，井田走向7.7Km倾斜宽2.5Km，总面积19.25Km2，北以F20#断层为界与那罗寨井田相邻，南以F10#断层为界与大河边井田相邻，浅部至28#煤层露头线，深部至101煤层+1100m水平底板等高线。
二、矿井地质及煤层情况
汪家寨井田位于大河向斜西翼中段，呈单斜构造，矿井内地质构造主要以断层为主，无明显褶曲，属中等偏复杂形地质构造。
矿区内开采上二迭统宣威煤系，共分上、中、下三个煤组，含煤30余层，可采及局部可采10余层，即：
上煤组含可采层4层，即：
1#（C605）、4#（C603）、7#（C601）、8#（C504），中煤组距上煤组43米，含可采及局部可采煤层5层，即11#（C409）、12#（C407）、13#（C406c）、14#（C406d）、17#（C401）。
目前矿井只开采上、中两个煤组。
三、矿井开拓与开采
矿井开拓采用平、斜井联合多水平开拓方式，两井共用一个工业广场，矿井采用走向长壁后退式采煤方法，中煤组11#层（厚4—8m）采用综采放顶煤方式开采，其它煤层（厚1.2—2.2m）采用综采方式开采。
采煤工作面为全部垮落法管理顶板。
四、矿井瓦斯等级
矿井属煤与瓦斯突出矿井。
五、煤层自燃发火及煤尘爆炸性
矿井煤层具有自燃发火倾向，其中，中煤组11#层（C409）属Ⅱ类自燃煤层（重庆煤科院鉴定），自燃发火期为4—6个月。
上煤组各煤层自燃发火尚不明显。
矿井各煤层都具有煤尘爆炸性，爆炸指数为31.47—48%。
六、矿井通风情况
矿井通风方式为分区抽出式，平硐、斜井各自有独立的通风系统。
平硐井安装两台型号为BDK60-8-№29对旋轴流式主通风机，电机功率为2×500Kw，其中一台运转，一台备用。
斜井共分两个采区，即斜四采、斜五采，斜四采区安装有两台型号为BDK-8-№26对旋轴流式主通风机，电机功率为2×355Kw，其中一台运转，一台备用。
斜五采区安装有两台型号为70B2-21№-24D轴流式主通风机，电机功率为260Kw，其中一台运转，一台备用。
平硐井共有一个回风井筒，两个进风井筒，斜井共有两个回风井筒，三个进风井筒。
七、瓦斯抽放情况
矿井设立地面永久瓦斯抽放站，共五套抽放系统，其中平硐井设高负压抽放系统一套，低负压抽放系统两套，斜井设高负压抽放系统一套，低负压抽放系统一套，高负压系统均为120型抽放泵，低负压为120型及180型抽放泵。
高负压系统主要作为本煤层钻孔，穿层钻孔及部分密闭内封闭性抽放用，低负压主要作为生产的采煤工作面采空区埋管开放性抽放用。
八、安全监控系统
矿井安设一套KJ90型煤矿安全监控系统，安设主控机2台（一台运转，一台备用），终端机9台。
主要监控内容有：
瓦斯、一氧化碳、风速、温度、烟雾、矿井负压、瓦斯抽放、设备开停、馈电状态，风门开关等内容。
第二章矿井防灭火方案及措施
矿井防灭火内容主要包括：
①内因火灾：
自燃发火煤层工作面采空区防止煤层自燃发火；自燃发火煤层巷道高冒区、破碎带、断层裂隙带防止煤层自燃发火；实施抽放的自燃发火煤层抽放钻孔防止自燃发火，报废的自燃发火煤层工作面采空区及老巷防止煤层自燃发火。
②外因火灾：
杜绝井下明火；严格井下动火、电气焊接作业管理；作业地点防止放炮火灾；机电设备火灾防治；易燃物品的管理。
矿井防灭火的重点是内因（自燃）火灾的防治。
一、煤层自燃的防灭火措施
目前我矿全部实现综采、综放开采技术，防灭火的重点是加强对综采、综放工作面采空区的自燃发火防治工作。
<一>注氮防灭火措施：
1、氮气来源：
选用BXND-600Ⅱ型变压吸附制氮气装置分离空气所得。
2、注氮气方式：
采用埋管式注氮气。
3、氮气释放口的布置：
在采煤工作面进风巷内安设注氮管道，且每隔20-30m设一个三通，交替迈步将管道埋入采空区（工作面进风隅角）作为氮气释放口。
4、注氮气量的能力核定：
注氮气量按下式算（按一个采煤工作面注氮气量）：
QN=60KQ0｛（C1-C2）/（CN+C2-1）｝
式中：
Q0—采空区氧化带漏风量，m3/min，取0.5m3/min；
C1—采空区氧化带内平均氧气浓度，%，取20.8%。
C2—采空区惰化防火指标，其值为煤自燃鉴定氧浓度，
%，取7%；
CN—注氮气的氮气浓度，%，取97%；
K—备用系数，取1.2-1.5；
则：
QN=60×1.3×0.5｛（20.8-3）/（97+3-1）｝
=7.012m3/min
我矿现用的制氮设备产氮能力为600m3/h=10m3/min
故设备能满足要求。
5、注氮管路选择及管损计算（以矿井生产后期最长管路计算，最长供氮管路长度为P41109工作面，线路总长度为5500）。
（1）管路选择：
从机房到片口石门为6″管，片口石门到工作面全部用4″管作为注氮管路。
（2）管损计算：
a、6″管最大长度4000m：
△P1=β（L/φ6）ρ×V2×0.1
=1.12×10-7×（4000/0.15）×1.25×9.4212×0.1
=0.033Mpa
b、4″管长度按工作面走向长度加上石门长度最大为1500m：
△P2=β（L/φ6）ρ×V2×0.1
=1.12×10-7×（1500/0.1）×1.25×21.222×0.1
=0.094Mpa
C、弯头、闸阀阻力按总阻力的20%计取，则总管道阻力损失为：
△P=△P1+△P2+（△P1+△P2）×20%
=0.033+0.094+（0.033+0.094）×20%
=0.128+0.128×20%
=0.154Mpa
现有注氮机出口压力为6Kg/m2（0.6Mpa），除去管损后，到末端出口压力为0.458Mpa大于一般规定的0.2Mpa。
所选管道能满足要求。
6、注氮管路布置：
平硐：
地面制氮机房（压风机房侧）→（6″）平硐井口→（6″）片口回风石门→（4″）工作面运输巷→（4″）工作面下出口→（4″）采空区
斜井：
地面制氮机房（压风机方侧）→（6″）斜井回风井→（6″）片口回风石门→（4″）工作面运输巷→（4″）工作面下出口→（4″）采空区
7、注氮工艺和方法：
a、埋管注氮：
在工作面进风侧沿采空区埋设一趟注氮管路，当埋入一定深度后开始注氮，同时又埋入第二趟注氮管路，当第二注氮管路口埋入采空区氧化带与冷却带的交接部位（约30m）时，向采空区注氮，同时停止第一趟管路的注氮，并又重新埋设注氮管路。
如此循环，到工作面回采完毕止。
b、钻孔注氮：
对报废采空区，老巷出现自燃发火隐患时，可采用向发火点打钻（全套管）进行注氮。
C、插管注氮：
对自燃煤层巷道，高冒区出现发火征兆时，可直接向发火点插管注氮灭火。
8、注氮安全技术措施与管理
A、注氮过程中，工作场所的氧浓度不得低于18.5%，否则应立即停止作业，撤出人员，同时降低注氮量或停止注氮。
B、对采空区进行注氮防火或在火区进行注氮灭火时必须编制相应的安全技术措施，经总工程师批准后方可现场实施。
C、制氮设备由专人负责管理，制氮机司机必须经培训，考试合格并取得上岗证后方可上岗。
D、制氮机房必须建立设备操作规程，工种岗位责任制，机电设备维护检修规程，注氮防火管理规定等规章制度。
制氮机必须定期进行试运转，已保证制氮机能正常运行，试运转的周期不得大于7天，试运转时，必须对制氮机的各项运行参数作好记录，出现异常，必须及时汇报处理。
E、建立注氮管路检查制度，至少每月必须对注氮管路系统进行一次全面检查，并做好记录，发现问题要及时处理，保证管路系统完好畅通。
F、建立注氮防灭火台帐。
9、注氮防灭火的效果考察
A、防灭火惰化指标：
惰化灭火氧浓度指标应不大于3%。
b指标考查方法：
①取样后用气相色普仪分析气体成份及含量。
②利用束管监测系统自动分析气体成份及含量。
<二>密闭防灭火措施:
对已出现明显发火征兆，又无法采取有效措施进行处理控制的，必须先对发火点进回风巷进行封闭隔离，再采取相应的措施进行灭火。
对有自燃发火危险煤层的工作面回采结束后，必须及时回撤设备，进行封闭，所施工的密闭必须按隔爆墙的要求建造，并留设观测孔及相应的防灭火措施孔。
<三>均压防灭火措施:
为减少采空区、老巷漏风，采用设施调节采空区压差，最大限度减少采空区漏风，需注氮时，可最大限度地提高注氮效果。
<四>注水、注氯化钙水溶液防灭火措施
1、对采空区、巷道局部地点出现的自燃发火，利用向发火点及其四周打钻注水的方法灭火，将火势控制后再注阻化剂氯化钙水溶液（浓度10—20%）进行阻化，防止复燃。
2、对出现煤层自燃火灾的巷道采取对灾区封闭隔绝灭火措施。
<五>罗克修材料封闭措施
对有自燃发火隐患的高冒区,透老空地点采取封堵严实后注入罗克修泡沫进行充填密闭,隔绝自燃发火点氧气的供给，使煤层自燃发火点窒息熄灭。
<六>“三相泡沫”灭火措施
对采空区的自燃发火防治，可采用现有注氮系统及三相泡沫注浆设备往自燃发火的采空区内注入“三相泡沫”进行阻化、惰化灭火。
二、明火灾害防治
1、外因火灾事故的防治重点是严格加强管理，严禁烟火入井，杜绝井下火源的产生。
2、严格控制井下电气焊等动火作业，煤矿井下动火作业必须符合《规程》规定。
3、矿井防灭火供水管道必须覆盖井下所有巷道及硐室，并保持不间断供水，确保矿井一旦发生火灾时能及时取水直接灭火。
4、矿井各种机电设备硐室、配电点、皮带机头地点配备一定数量的干粉灭火器及灭火砂箱。
井下配电所的前后通道均设置防火栅栏门。
5、严格电气设备的管理，电气设备的选型必须满足最大供电负荷要求，防止电气设备过载起火引发火灾。
6、井下加强易燃物品的使用管理，入井的油脂必须密闭严密进行运输及保管，擦洗设备的破布棉纱必须回收上井。
防止出现火灾事故及火势的扩大漫延。
7、加强放炮管理，坚持使用水炮泥，严格“一炮三检查”制度，严禁放糊炮，煤仓、溜煤眼放炮必须制定专门措施并经总工程师同意后方可实施。
8、井下作业人员一旦发现火灾事故，应视火势及通风瓦斯情况尽可能直接灭火，如火势较大或有瓦斯煤尘爆炸危险时，要及时组织将火灾影响区域内的人员全部撤离到安全地点。
任何人员发现火灾，都必须及时向矿调度室进行汇报，并由矿调度按矿井灾害预防处理计划的规定组织救灾工作。
三、防灭火监测监控
矿井防灭火的重点是加强自燃发火的预测预报工作，及时发现自燃发火隐患，并争对性采取相应的措施进行处理。
建立完善的防灭火预测预报制度，每7天必须对全矿井所有自然发火隐患点进行一次全面的检测预报，出现自燃发火预兆的地点要每班进行观测，束管监测系统至少每周运行一次，对矿井所有的监测点的气体成分进行分析，分析的参数必须齐全、准确，预测预报结果必须报总工程师审阅。
1、预测预报手段：
①、CO检定管检测CO浓度；
②、自燃煤层采空区密闭水温、气温、压差检测；
③、取样化验自燃发火隐患点气体成份。
④利用束管监测系统自动取样分析化验气体成份。
束管布置方式：
A、采煤工作面采空区中部到上隅角段按30-40m间距布置取样头，工作面每推采30-50m布置一组，直到工作面回采结束。
B、对自燃发火煤层工作面采空区密闭采取直接将采样头埋入密闭墙内进行监测。
C、其它自燃发火隐患点采取直接将束管采样头埋入隐患点进行监测。
D、矿井各有自燃发火危险的煤层瓦斯抽放支管设置采样头进行监测。
2、火灾监测手段
利用瓦斯监控系统，在各自燃发火回采工作面回风巷，各主要皮带机道安设烟雾传感器对火灾事故实施监测。
四、矿井消防器材库设置
矿井每个采区各设置一个消防器材库，以作为井下发生火灾时能及时取用消防器材对灾区进行处理。
平硐井（四采区）设在1700大巷上部车场附近，斜井设在1500大巷斜四采主井筒附近。
消防材料配备数量如下表。
序号
品名
规格
单位
数量
备注
1
砂子
M3
2
2
粘土
M3
2
3
水泥
t
2
4
砖
小砖
K块
2000
5
圆木
∮150
根
20
6
木板
厚10mm
M3
3
7
灭火器
干粉
个
20
8
局扇
11KW
台
2
9
风筒
600mm
m
100
10
手镐
把
10
11
铲
把
10
12
铜锤
把
2
13
铜钎
根
2
14
铁钉
Kg
5
15
小锤
把
2
16
铁丝
KG
10
17
钢丝绳
∮8-10
m
100
18
斧子
把
5
19
管锯
把
1
20
瓦工工具
把
2
第四章火区管理与启封
采区生产过程中，必须建立火区管理卡片，绘制火区位置图，建立火区密闭墙、防火隔爆墙管理制度，定期对火区内气体取样化验，只有火区内氧浓度小于5%，不含CO，或CO浓度稳定在0.001%以下，火区内温度小于30度，出水温度小于25度或与火灾发生前的水温相同，且以上指标稳定一个月以上时，方可对火区进行启封。
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