长滩煤矿防灭火设计(编辑修改稿)

长滩煤矿防灭火设计(编辑修改稿)内容摘要：

2d36004 浆Qv 式中： v — 实际工作流速； Q 浆 — 小时灌浆量，取 ； 22 d — 管内直径，取。 v = ＞ （临界速度） 根据 各矿的使用经验，结合本矿井情况，井筒内干管和主要回风巷支管均 选用 DN100 无缝钢管，工作面顺槽选 用DN50 无缝钢管。 各管路壁厚计算如下： 管内压力 P= H 式中： P — 管内压力， kPa； γ — 泥浆密度，取 ； H — 井深，取 300m。 P = kPa； 井筒内管路壁厚按下式计算 ba10 1 3 1 0 0 0 4 . 0 1 0 2 fC   PR PC 式中： δ — 管壁厚度， mm d— 管路内直径，取 100mm Rc— 许用应力， 取 kPa P— 管内压力， kPa af— 厚度不均匀附加厚度，取无缝钢管 b— 磨损量的附加厚度，取 b=。 主要巷道 水平管路按下式计算 fac*n* d**  RP 式中： n— 管道质量与壁厚不均的变动系数，取 ； 23 其余符号同前。 经计算，井筒内注浆干管选用 DN100 6 无缝钢管，主要回风巷支管选用 DN100 无缝钢管，工作面顺槽管道选用 DN50 3 无缝钢管。 灌浆线路为：地面制浆站→主 斜井→ 主斜井与井底车场横川（ +862m 水平 ） → 井底车场 → 6 上 煤东翼 轨道 巷→工作面辅助运输 顺槽→工作面。 （ 4）灌浆材料 对灌浆材料的要求： ① 颗粒要小于 2mm，而且细小颗粒（粘土：≤ 者应占 60～ 70％）要占大部分。 ② 主要物理性能指标 比重为： ～ 塑性指数为 9～ 11(亚粘土 ) 胶体混合物（按 MgO 含量计）为 25～ 30％： 含砂量为 25～ 30％，（颗粒为 ～ 以下） 容易脱水和具有一定的稳定性。 ③ 不含有可燃物。 根据本矿的地理位置及地面条件，矿井初步采用黄土作为灌浆材料，条件具备时利用粉煤灰作为灌浆材料。 （ 5）灌浆方法 本矿井灌浆方法主要采用随采随灌和采后灌浆。 随采随 24 灌分为埋管灌浆和洒浆，采后灌浆为停采线灌浆。 具体方法如下： 本工作面采用随采随注浆方式，管路落 地铺设，注浆管路在 辅助运输 顺槽开口和距工作面 50— 100m 内均要安设截止阀门。 ① 工作面切眼埋管注浆 工作面切眼液压支架后侧埋设一路 2 英寸钢管，每 2 节留设一个三通，不设阀门，钢管要用道木类护住，防止工作面顶板初次来压时压坏钢管，顶板垮落后实行注浆。 ② 工作面顺槽埋管注浆 在工作面 辅助运输 顺槽预埋 2 寸钢管，每隔一段距离作为一个注浆段，每次注浆后泥浆不流入工作面。 ③ 停采线注浆 工作面推进至停采线，留设一路 2 寸钢管，布置方式同开切眼注浆，撤完面后在两顺槽各设两道密闭墙，密闭墙预留注浆管孔。 （ 6）泥浆制备 工艺 地面灌浆站采用水力取土方式。 用车将泥土运至贮土场，用水枪取土。 该方式具有设备简单、投资少、管理方便、可就地取材、效率高、劳动强度低等特点。 用水枪将黄土冲刷入泥浆池后，浸泡 2~3h，采用水枪搅拌。 搅拌后的泥浆通过重力进入灌浆干管，进入井下用浆地点。 25 （ 7）疏水系统及预筑防火墙位置 根据《煤矿安全规程》采用灌浆防灭火时，必须明确疏水系统和预筑防火墙的位置。 工作面灌浆后，泥浆经过一段时间后易脱水，因此要建立健全疏水系统。 回采工作面两顺槽必须设有排水管，在低洼点设有污水泵和集水水窝，当采空区里的涌水和灌浆后 脱离的水不能通过自流进入大巷水沟时，及时启动顺槽低洼点处的污水泵排水。 预筑防火墙的位置选择在工作面停采线外附近的范围，应尽量避免压力集中区和围岩破碎带处。 防火墙的砌筑严格按照要求进行砌筑。 防火墙设两道，间距大于 5m，防火墙与围岩之间用掺阻化剂的泥浆充填实。 防火墙上应设注浆管、观测管和排水管。 （ 8）防止溃浆、透水的措施 ① 注浆出口压力 为 MPa；灌浆前必须检查管路各连接处是否牢靠，待确定无误后，方可进行灌浆。 ② 灌浆时，必须有专人监护，一旦发现溃浆征兆时，应立即停止灌浆。 ③ 工作面采空区采用埋 管灌浆，一般从上顺槽灌浆，浆体通过自流贯穿采空区，灌浆的水由下顺槽流出，用污水泵排至 中央水仓。 ④ 每次灌浆作业要对灌浆地点、灌浆时间做好记录， 26 并及时绘制在采掘工程平面图上，为邻近工作面采掘作业的采空区积水防治提供依据。 ⑤ 当在灌浆后采空区下方的煤层进行采掘作业时，必须对上方采空区进行探放水施工，并编制探放水安全技术措施。 氮气防灭火 、 注氮设备选型 （ 1）注氮量计算 按综采工作面每采出 1t 煤所需要的防火注氮量计算。 根据国内外的生产经验，每吨煤需 5m3 氮气量，计算注氮流量如下： Qn＝ 5 A K/(330 24) ＝ 5 1202000 (330 24) ＝ m3/h 式中： A — 年产量， 1202000t； K — 工作面回采率，取 93%。 根据计算注氮量，初步选用井下移动式制氮 机 DT600/6膜分离制氮机一台。 该型制氮机的技术参数如下表： 设备型号： DT600/6 生产能力：≥600m3/h； 氮气纯度： 97% 出口压力：； 27 电机功率： 375kW 电压等级：660/1140 外形尺寸：（ 3800L 1450B 1800H） 4 节 （ 2）管内径计算 d ＝ vQ ＝ 1560  ＝ m 式中： Q — 制氮机生产能力， m3/min； V — 经济流速，取 15m/s； 根据计算结果，初步选择焊接钢管 D159。 ③ 壁厚计算 ][σδ 2 dwP ＝ （ 2 60）＝ cm 式中： P — 管路最大工作压力， MPa； dw — 管路外径， cm； [σ] — 容许压力，焊接钢管取 60MPa。 根据以上计算结果，氮气输送管路选用焊接钢管 D159。 为保证注氮效果，必须利用 JSG9 束管对采空区气体成分变化进行连续实时监测，同时利用固定或移动的温度观测站（点）进行监测，并建立健全定期检测、分析和整理记录、发现问题及时报告处理等规章制度。 28 阻化剂防灭火 （ 1）阻化剂选择 采用阻化剂灭火，选用的阻化剂材料不得污染井下空气和危害人体健康。 根据邻近生产矿井采用阻化剂灭火经验 ，结合本矿井开采的煤层条件， 本矿井煤种为长焰煤，其最适宜的阻化剂为工业卤化钙（ CaCl2，）和卤块、卤片、卤粒（ MgCl2 6H2O）。 20%浓度的工业卤化钙阻化率为 70～90%， 20%浓度卤块、卤片、卤粒阻化率为 60～ 80%。 （ 2）工艺系统选择 为节约投资和适应工作面位置不断变化的要求，采用机动性 较强的 WJ－ 24 型阻化剂喷洒压注系统。 利用矿车或自制箱体作为贮液箱，配备水泵、喷枪、管路、阀门、雾化器等组成阻化剂压注喷洒系统。 向煤壁压注阻化剂，向采空区喷洒阻化剂。 设计选用 工业卤化钙（ CaCl2，）和卤块、 卤片、卤粒（ MgCl2 6H2O）等作为阻化剂材料，对人体健康无影响。 喷洒、压注阻化剂地点主要为采空区、切眼、停采线及两顺槽及煤壁，不会对井下空气产生污染。 （ 3）阻化剂喷洒及压注地点 阻化剂喷洒地点主要为采空区遗煤及服务年限长的煤巷，阻化剂压注地点主要为采煤工作面开切眼、停采线、服务年限长的煤巷等。 29 （ 4）参数计算 根据生产矿井使用效果，阻化剂溶液浓度控制在 20%为宜。 具体参数 在煤层开采时通过试验确定。 工作面合理的药液喷洒量取决于采空区的丢煤量和丢煤的吸液量。 最易发生煤炭自燃部位。 如工作面的上下口、巷道 煤柱破碎堆积带等处，需要充分喷洒的地方。 在计算药液喷洒量时，要考虑一定的加量系数。 工作面一次喷洒量可按下式计算： V＝ K1K2LShAγ－ 1 式中： K1－易自燃部位喷药加量系数，一般取 ； K2－采空区遗煤容重（ t/m3），采取遗煤样实测确定； L－工作面长度， m； s－一次喷洒宽度， m； H－采空区底板上遗煤厚度， m； A－吨煤的吸液量， t/t 煤，应通过试验测得； γ－阻化剂的容重。 开采过程中， 根据工作面实际生产情况，测定采空区遗煤情况、试验测得吨煤吸液量，确定工作面一次喷洒量。 考虑到目前没有 煤层自然发火期资料，工作面辅助运输、运输顺槽等煤层巷道及工作面开切眼、停采线也采用喷、撒、压住 阻化剂的方法防灭火，压注压力 2～ 3MPa，每 10m 布置一个压注钻孔。 由于压注设计需要煤体的吸液 30 量和煤体的渗透半径及相关参数，这些参数应在 生产 期间取得，以便进行压注阻化剂设计。 （ 5） 阻化剂喷洒压住工艺： ① 工作面切眼、停采线喷洒 在综采工作面切眼、停采线以及两端头处，喷洒工业卤化钙和卤片、卤粒，要求全面积覆盖底板。 切眼和停采线的煤柱煤壁采用喷洒压注阻化剂（泡沫），将裸露煤体封闭。 ② 工作面回采过程中的气雾阻化 在工作面回采过程中，采用机动性喷洒压注工艺。 喷洒压注设备 安 设在移动 设备 列车 处 ，随 设备 列车 移动而移动。 配置好的阻化液 通过 WJ24 型阻化剂喷射泵，经管路雾化器喷向采空区。 ③ 工作面回采结束密闭 当工作面回采完毕后，在规定的时间内及时进行密闭，密闭墙的砌筑严格按照规程规定要求。 在每道密闭墙周边喷注密闭防火材料，防止采空区漏风。 （ 6）防止阻化剂腐蚀机械设备、支架等金属构件的措施。 ① 严禁向机械设备、液压支架等金属构件上喷洒阻化剂。 ② 喷洒或压注阻化剂后，必须及时用清水对阻化剂泵及管路进行清理。 31 ③ 向采空区喷洒阻化剂时，雾化的阻化剂有可能飘浮至液压支架上，对于飘浮至液压支架的阻化剂要及时用清水进行清理。 注凝胶防灭火 凝胶以隔离、堵漏作为防灭火措施，与阻化剂配合使用，用于工作面顺槽防灭火，特别是巷道高冒、松动离层及构造带均应采用注凝胶。 凝胶隔离段长度一般 7～ 8m，间距 30～40m。 凝胶隔离段之间注阻化剂。 注凝胶时钻孔布置依据顶板破碎程度（或裂隙发育程度）略有变化，每排布置 2～ 3 个孔，间排距 ～ 2m，钻孔深度为顶板煤厚。 成胶时间，根据钻孔间排距不同而不同，为 5～ 15min。 选用的凝胶和促 凝剂材料，不得污染井下空气和危害人体健康，使用时井巷空气成分必须符合《煤矿安全规程》第100 条的规定。 凝胶材料可由 8％～ 10％的水玻璃、 2％～ 3％的碳酸氢胺、阻化剂（ 20％的 CaCl25H2O 或 20％的MgCl25H2O 或 3‰ 的 MEA－ 1）和水按比例混合而成，通过调整三者的配比可控制成胶时间和胶体硬度，以适应灭火和防火的不同需要。 压注的凝胶必须充满全部空间，其外表面应喷浆封闭，并定期观测，发现老化、干裂时，应予重新压注。 矿井注凝胶设备利用 ZHJ12/ 型矿用移动注浆站。 32 均压防灭火 均压防 灭火是一项较为复杂的技术管理工作，调压设施（或装置）的位置与质量、均压参数的选用与控制以及实施过程中技术措施的安排和应用等方面，都需要通风专业技术人员以现场观测和统计资料为基础进行设计和布局，并通过检测手段不断的调整和优化。 以达到抑制煤炭自然发火和灭火的目的。 均压防灭火分为开区均压和闭区均压。 （ 1）开区均压 开区均压系统针对回采工作面不同形式的漏风、漏风通道和漏风范围，采取降低或改变其端点压差来实现开区均压。 根据煤层的开采方法和巷道布置，开区均压的措施主要有调节风门均压、调节风门和辅扇联合均压。 （ 2） 闭 区均压 闭区均压措施主要是加固防火墙，提高封闭区的风阻或采取降低封闭区进回风口之间的压差，以减少漏风。 主要措施有并联风路与调节风门均压、连通管（气室）均压以及调压风机与调节风门联合均压。 矿井火灾预报束管监测系统 （ 1）依据 ① 《煤矿安全规程》第 241 条规定，开采容易自燃和自燃的煤层时，在采区开采设计中，必须明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统、确定煤层自然发火的 33 标志气体和建立自然发火预测预报制度。 ② 《矿井防灭火规范》规定， Ⅰ 、 Ⅱ 级自燃矿井应建立火灾预测预报系统。 ③ 根据《矿井通风安全装 备标准》 条规定， Ⅰ 、 Ⅱ级煤层自燃矿井和采用氮气防灭火、综采放顶煤开采有自燃倾向的厚及特厚煤层的矿井必须配置矿井火灾预报束管监测系统。 本矿井按 Ⅰ 级自燃矿井设计，设计 配置 JSG－ 7 型矿用火灾预报束管监测系统。 地面留设 2 路，其余 14 路通过主斜井井筒下放至各监测点。 （ 2）监测内。