矿井防灭火课程设计(编辑修改稿)

矿井防灭火课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

的进程。 这类技术种类较多 , 主要有灌浆防灭火、惰化防灭火、阻化剂防灭火、凝胶防灭火以及泡沫防灭火等技术。 阻化剂防灭火技术 煤炭自然发火是由于煤与空气中的氧气相互作用的结果 , 在漏风不可避免的情况下 , 在煤的表面喷洒上一层隔氧膜 , 阻止或延缓煤的氧化进程。 阻化剂主要是卤化物与水溶液能浸入到煤体的裂隙中 , 并盖在煤的外部表面 , 把煤的外部表 面封闭 , 隔绝氧气。 同时 , 卤化物是一种吸水能力很强的物质 , 它吸收大量水份复盖在煤的表面 , 也减少了氧与煤接触的机会 , 延长煤的自然发火期。 阻化剂技术在美国、波兰、前苏联等国家得到了较好的应用。 近些年来 , 阻化剂技术在我国也得到推广应用。 该技术惰化煤体表面活性结构 , 阻止煤炭的氧化。 吸热降温 , 并使煤体长期处于潮湿状态。 但阻化剂技术也存在着一定的缺陷 , 不容易均匀分散在煤体上 ,且喷洒工艺难实施。 腐蚀井下设备 , 影响井下工人的身体健康。 惰性气体技术 惰性气体技术从 20 世纪 70 年代开始在德、法 英等发达国家煤矿中大量使用 , 从80 年代起 , 我国开始了氮气防灭火技术的研究与推广。 惰气源目前发展起来的主要是氮气 , 制备的方式有 : 深冷空分、碳分子筛变压吸附和中空纤维分离等三种。 注惰效果主要取决于能否保证惰气质量 , 合理必需的注入量及其连续性 , 以及能否辅以强有力的检测技术 , 否则很难取得理想的效果。 该技术的优点 : ( 1 ) 减少区域氧气浓度； ( 2 ) 可使火区内瓦斯等可燃性气体失去爆炸性； ( 3 ) 对井下设备无腐蚀不影响工人身体健康。 但也存在着一定的缺点 : ( 1 ) 易随漏风扩散 , 不易 滞留在注入的区域内； ( 2 ) 注氮机需要经常维护； ( 3 ) 降温灭火效果差。 惰性气体泡沫技术 N2 性质稳定，在常压、常温条件下难与其他物质发生化学反应。 采 KDGl200Nm3／ 98 型碳分子筛制氮机向采空区注氮，其产氮量为 l 200 m3／ h， N2 浓度大于 98％ ，N2 释放出口压力为 MPa，能在短期内将火焰熄灭。 由于高浓度的 N2 注入，使采空区内的 O2 浓度不高于 5％ 10％ 时，可抑制煤炭的氧化自燃， O2 浓度降到 3％ 时，可完全抑制煤炭等可燃物阴燃、复燃。 向采空区注入 N2，并使其渗入到采空区 垮落带和断裂带，形成 N2 惰化带，可抑制采空区浮煤自燃，达到集窒息、降温为一体的防灭火目的。 1)石门注氮防灭火。 利用封闭石门向采空区注氮，将该工作面上阶段以及后方回采工作面采空区及时封闭，尽量杜绝采空区漏风，减少了向采空区供氧，漏风风流流动的 6 速度及数量对自然发火往往起主导作用。 当工作面采过 60 m后，距采空区 60 m 处有封闭石门，利用此石门向采空区注氮，并保证工作面后方最小 30 m的隔离带，让 N2 充填采空区后方 30 m范围，以后始终保持后方 30 m采空区注氮， 保证 N2 能存贮在采空区内不进入工作面风流中，如 此循环，直至采煤工作面结束。 2)钻孔注氮防灭火。 在瓦斯抽放巷内每隔 40 m设 1 个注氮钻场，每个钻场内施工3 个 108 mm钻孔，钻孔终孔位置在综放工作面采空区距机巷约 20 m。 当工作面推过钻孔 25 m时即可通过钻孔注 N2，钻孔进入采空区以里 60 m 时停注，换成另一个钻孔注N2。 为了防止 N2 从煤柱裂隙漏掉，钻孔套管的长度应大于 10 m，用封孔剂封孔。 均压防灭火 为了防止采空区 N2 在矿井负压作用下向外泄漏，采取在采空区回风侧实行局部均压方法，工作面通风方式必须既能使工作面的瓦斯含量符合《煤矿安全规 程》，又能尽量减少采空区的漏风，按此原则，工作面采用“一进二回”的负压通风方式，从机巷进风，回风巷和顶板风巷回风。 工作面的风量不宜过大，机巷进风风量控制在 600— 800 m3／ min，为了减少回风巷和上隅角瓦斯含量，在离回风巷较近的进风流中设置 2 台 kW 的对旋局部通风机 (当一台风机因故障停止运转后，另一台风机能自动启动 )，保证均压风机持续稳定运转，用风筒连接到离上隅角 2— 5 m的地点，使风巷增加 200 m3／min 左右的风量。 通过均压风门向工作面回风侧增压，调整工作面人回风压差，观察采空区向工作面回 风巷漏风量并在回风巷采空区防火密闭处设置 1 套“ U”型压差计，用来观测采空区内外压差，将压差确定在 0～ 49 Pa 内，否则，及时调整均压风门的风量窗，通过风量调节使防火密闭内外压差在规定范围内，确保防灭火的实施。 灌浆防灭火 灌浆技术是一项传统的、简单易行的、比较可靠的防灭火技术。 在一些缺少灌浆材料的矿区 , 通常采用注水来代替灌浆 , 增加煤体的水分 , 也取得了较好的效果。 目前现用防灭火充填材料主要有 :黄泥浆充填材料、水砂浆充填材料、煤矸石泥浆充填材料、粉煤灰充填材料、石膏填材料、水玻璃凝胶充填 材料、废水泥渣充填材料等。 7 图 31 通风系统平面图 2 5 0 回风巷煤4一采暗斜井总回煤4 上仓皮带煤 4一采轨道副井东 大 巷西回风上山风井Q 采= 7 0 0 m 3 / m i nV 采= 1 . 2 m / s煤 4一采皮带 隔爆水棚4 0 L 4 0 = 1 6 0 0 L 隔爆水棚4 0 L 4 0 = 1 6 0 0 L4 1 1 0 下 顺乏风新风4 1 1 0 上 顺交变所绕道上山煤4 8 4 防灭火技术的最终选择 灌浆系统确定 由于黄土采制方便，价格低廉而且水源充足，参照以上条件所以选择黄泥灌浆随采随灌系统。 灌浆材料的选择 土源距离煤矿风井 5km，土质优良，容重 ，属于亚黏土，塑性指数12，取土方便，矿井轻轨车可直接到达取土地点。 这里利用此土作为灌浆材料，由于土源较远，采用机械取土制浆，建立集中灌浆站、泥浆搅拌池制备泥浆。 为了提高泥浆质量，加大 泥浆浓度，在制浆前将黄土充分浸泡使之粉化后再进行搅拌。 地面制浆工艺流程 当矿井灌浆量大，土源较远或者限于地形条件，灌浆点分散等，则可采用人工或机械取土，建立集中灌浆站、泥浆搅拌池制备泥浆。 如图 21 所示。 图 41 人工或机械取土机械制备泥浆站 采土场 —— 矿车运输 —— 储土场 —— 搅拌池 —— 泵站 —— 管道入井 制备的泥浆在搅拌池内再放置半小时左右，使之沉淀，澄出清水，保持最大浓度，再灌入井下。 高浓度泥浆送入井下，隔绝供风，阻断煤炭自热、自燃 过程。 9 灌浆方式的确定 我国煤矿采用的预防性灌浆的方法多种多样，大体可分为：采前灌浆、随采随灌、采后灌浆等三种类型。 1．采前灌浆 所谓采前灌浆即是尚未开采先行灌浆。 这种灌浆方法是针对开采老窑多、易自燃、特厚煤层发展起来的。 当岩石运巷和风巷掘出以后，分层航道尚未掘送之前，按设计的位置，由岩石区段巷道开钻窝向煤层打钻以探明古窑老虚的分布和位置，然后进行采前预灌。 2．随采随灌 随着回采工作面的推进，同时向采空区灌浆。 其作用一是防止遗留在采空区内的浮煤自燃；二是胶结顶板冒落的矸石 ，形成再生顶板，为下分层开采创造条件。 另外，它还具有防尘、降温的作用。 随采随灌的方法根据采区巷道布置方式的不同，顶板岩石冒落情况不同有多种多样。 如埋管灌浆、插管灌浆、洒浆、打钻灌浆等。 3．采后灌浆 开采自然发火不是十分严重的厚煤层时，可在工作面采完后，封闭停采线的上下出口，然后，在上部密闭墙上插管灌注泥浆。 其目的一是封闭采空区，其次是充填最易发生自燃火灾的停采线，以防止自燃火灾的发生。 因回风道埋管灌浆工艺最为简单，使用方便。 本设计利用随采随灌的方式进行灌浆。 如图 22 所示，埋管灌浆与工作面洒浆图。 当工作面向前推进时，沿回风巷临时构筑木垛以保护埋入冒落区的注浆管路，灌浆管埋入冒落区 15~20m，随。