矿井防灭火设计详解.docx
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1、矿井防灭火设计详解 武所屯煤矿防灭火设计 一、矿井概况 矿井开拓方式为立井单水平,开采方法采纳走向长壁(倾斜长壁)后退式采煤法,全部垮落法管理顶板。矿井初步设计依据武所屯井田的煤层赋存、构造及开采条件等状况,将煤层分为上、下两组,上组为12下(1.2m厚)、14煤层联合开采,下组开采16煤层。目前正在开采太原组16煤层,平均厚度0.83m。 1、煤质状况 12下煤层为气煤,属于高热值煤,发热量为3000大卡;16煤为肥煤,属于特高热值煤,发热量为5500大卡。 2、地质条件 井田内断裂构造较为发育,通过钻探及 二、三维地震勘探,结合生产勘探、实际揭露对井田构造进行了重新整合,落差大于100 m
2、的断层有3条;落差10100 m的断层3条;落差510 m的断层4条;落差在1m左右的断层较多,大约有50余条。本井田地层走向NEE,倾向W,地层倾角平缓,一般08度。褶曲特点是跨度较大,幅度较小,多被断层切割,形态多变且不完整,且轴向也不甚明显。 依据煤矿地质工作规定(安监总煤调2022135号)第十一条中地质构造困难程度的分类标准,武所屯煤矿内断层因素的困难程度符合“含煤地层沿走向、倾向的产状改变不大,小断层较发育,很少受岩浆岩的影响,不影响采区的合理划分,但采煤工作面的连续推动有肯定的影响。主要包括:产状平缓,沿走向和倾向均发育宽缓褶皱,或伴有肯定数量的断层;简洁单斜、向斜或背斜,伴有较
3、多断层,或局部有小规模的褶曲及倒转。”的条件,属中等构造。因此,武所屯生建煤矿的地质构造困难程度为中等类型。 3、矿井通风 地面安装FBCDZNO22型主要通风机两台,一台工作,一台备用,电机功率为2220Kw的。工作方法为抽出式,矿井通风方式为中心并列式, 1主井进风、副井回风,2022年12月矿井总进风量为3850m3/min,矿井总回风量为4089m3/min,有效风量率为95%,矿井等积孔为1.95m。掘进工作面局部通风运用25.5Kw和27.5Kw局部通风机,满意不同巷道施工所需风量。采煤工作面采纳两进一回的“W”型通风方式。一年以来,全矿井各地点瓦斯涌出量正常,无瓦斯涌出量超限。
4、4、矿井瓦斯、煤尘和煤炭自燃倾向性 矿井各煤层均无瓦斯涌出异样,经2022年度矿井瓦斯等级鉴定,矿井瓦斯相对涌出量为1.61m3/t,肯定涌出量为1.10m3/min,二氧化碳相对涌出量为2.88m3/t,肯定涌出量为1.96 m3/min,鉴定为瓦斯矿井。煤层自然发火倾向性鉴定属于自燃煤层,矿井最短自然发火期为179天,但矿井实际揭露煤层至今未发火。16煤煤尘具有爆炸性,爆炸指数为39.73。 5、周边矿井状况 我矿周边矿井均无自然发火现象发生。 二、矿井火灾危急性分析 1、煤炭自燃的三个条件 煤层有自燃倾向性;有肯定含氧量的空气使煤炭氧化;在氧化过程中生成蓄积的热量难以散发、不断积聚。 2
5、、我矿所采的16煤层经中煤科工集团重庆探讨院鉴定出具的煤炭自燃倾向鉴定报告表和自然发火期测试分析报告,鉴定16煤层为类自燃煤层,具有发生内因火灾的可能性。最短自燃发火期为179天,是矿井的重大危急源,发生内因火灾的可能性较大。 3、内因火灾多发生于采空区、煤柱、回采工作面停采线或煤岩裂隙发育的煤层,空气进入破裂煤体,煤中固定碳被氧化,放出热量,煤体散发的热量能够积聚,发生隐燃,温度上升达到600以上时,产生明火,形成火灾。 4、井下若没有实行预防性综合防灭火措施或措施落实不到位;回采面结束后未刚好封闭采空区;通风管理不善,采空区漏风大等,一旦具有自燃条件,将发生火灾。 2三、煤层自然发火预料预
6、报指标体系 在进行煤层自然发火预报时,我矿选用CO作为预料预报标记性气体,临界温度为154,空气中稳定地出现微量的CO,并且渐渐增加,则可视为该地区发生了煤炭氧化自热现象,温度达154,表征煤已进入加速氧化阶段。 四、井下自燃火灾监测系统 火灾监测是矿井火灾防治的重要环节,特殊是矿井内因火灾的发生要经验潜藏期、自热期和燃烧期,其改变过程具有明显征兆,有效的火灾监测是防治矿井内因火灾的基础。 1、监测监控系统 我矿安装的KJ70N平安监测监控系统,总进回风巷、采区进回风巷、采煤工作面回风巷、带式输送机滚筒下风侧1015m处设置了CO传感器,采煤工作面回风巷设置温度传感器,并与矿井平安监测监控系统
7、联网。CO传感器的报警值为24ppm,温度传感器的报警值为30。由监控主机实时采集数据,并保存历史记录。可以依据各种不同条件做出曲线图,以便刚好发觉异样改变或突变,做到防范未然。对已经出现异样的区域依据相关的处理措施安设相关的传感器方法。 2、人工检测 人工检测是煤层自燃火灾的重要监测手段,主要采纳O 2、CO、CO 2、CH4等便携式气体分析仪和测温仪,由人工干脆在测点进行气体和温度检测,并每周采集气样送地面进行气相色谱分析。该法适用性强、投入设备少、简洁易行,但人工取样工作量大,间隔时间长。检测时要做到“三定”,即定人、定时、定仪器。工作面隅角、进回风顺槽等地点,每班一次,发觉异样时,要加
8、强检测次数。密闭观测孔、密闭墙四周等地点,每班一次,发觉异样时,加强检测次数。矿井配备便携CO检测报警仪2台。 五、矿井防灭火系统 1、阻化剂防灭火系统 设计配备了阻化剂喷洒系统,利用配套的雾化喷头,可向采空区喷 3洒雾状阻化剂,也可在工作面和采空区喷洒在浮煤上,阻化剂喷洒设备: WJ24 2台 压力: 23 Mpa 流量: 2.4 m3/h 功率: 2.2KW 2、灌浆防灭火系统 为了提高灌浆防火实力,可在泥浆中加适量的阻化剂,以达到良好的防火效果。 (1)灌浆材料的选择 依据本矿的地理位置及地面条件,暂确定采纳黄泥作为灌浆材料。 (2)泥浆制备 在工业场地内主井旁边设集中防火灌浆搅拌站、泥
9、浆池。黄土经高压水枪冲洗后由泥浆沟经筛板搅拌池,在搅拌池内通过搅拌机将泥浆搅拌匀称,以达到灌浆所需的配比要求,然后打开闸板,泥浆自流下井。制浆的主要设备是两台泥浆搅拌机,其型号为NJ9439600,Q=11m3/h,P=7.5KW,380V。 (3)灌浆管路的选择 依据小时灌浆量及泥浆在管路中的经济流速,井筒设计选用D1599的无缝钢管。大巷选用D899的无缝钢管,回采工作面选用D764的无缝钢管,工作面选用D 51的铠装胶管。 3、罗克休泡沫材料注射系统 (1)材料性能 罗克休泡沫材料由树脂和催化剂以容积4:1混合而成,发生快速反应生成罗克休泡沫状流体,膨胀到原体积的25倍后而快速硬化,变成
10、黄褐色泡沫胶体,次胶体具有良好的抗压实力及突出的抗静电性能和耐火等级,由于膨胀力的作用罗克休泡沫未硬化前能渗透到裂隙的空间,达到粘接堵漏的目的。 (2)打算工作 当工作面回撤完毕后,首先在距封堵地点510米处建两道木板 4墙或密闭,板墙间距为0.50.6米为宜,木板墙要求茬严密,特殊要留意与顶帮接触严密,顶部要留有注射枪孔和泄压孔,以备在两个板墙之间充填罗克休泡沫材料。 注射前首先检查注射枪、注射软管和吸料软管状态是否良好、畅通,固定好注射枪后,然后开启注射泵,在负压的作用下,树脂和催化剂经注射枪瞬间混合后,向两个板墙间注入罗克休泡沫材料,由于人工分别向两个料箱内刚好添加树脂和催化剂原料,通过
11、调整进料阀门的大小限制流量,正常状况下,树脂和催化剂的比例为4:1,两种材料混合后的凝固时间为34分钟(可通过调整催化剂的流量来选择凝固时间)。 注射过程中,应时刻留意视察外道板墙的上部留设的泄压孔,当泄压孔溢出泡沫时,表明板墙间隙已充溢,此时,即可停泵封堵泄压孔口。随即用清洗剂清洗气泵和附件,以备重复运用。 由于罗克休泡沫材料具有微毒性,要求专职操作人员应佩戴眼镜、手套等防护用具,由3-4人协作施工。 六、防灭火技术方案 1、工作面安装前必需先敷设消防管路,与防尘管路共用。建立完善的消防管路系统。 2、合理地进行巷道布置,对一些服务年限较长的巷道应尽量布置在岩层中。 3、选择合理的通风系统,
12、通风系统要在肯定的范围内具有可调性,要尽量选用对角式和分区式通风系统。布置采区和工作面通风系统时,应尽量削减采空区的漏风压差,不要让新、乏风从采空区边缘流过。 4、选择合理的采煤方法和先进的回采工艺,提高回采率,加快回采速度。在开拓部署方面坚持无煤柱区段依次开采,避开过多地暴露煤层,为快速推动和实施均压通风创建条件。 5、利用采空区“漏风三带”规律,把采空区浮煤在发火期内置入窒息带。 6、加强人工检测:用多种气体检测器检查CO、O2等气体;用光学甲烷检测器检查CH 4、CO2,矿用温度计检测温度。瓦斯检查员每班对回采 5面、回风隅角、回风流以及巷道高冒区等地点的CO、CO 2、CH 4、温度检
13、查2次,并上报。 7、通防工区气体采样工每周对采煤工作面回风巷的气体取样分析1次。将数据进行整理、对比并绘制曲线,进行分析。当回风隅角处有一氧化碳等自然发火的标记性气体出现且有上升趋势时,说明采空区有自燃征兆。 8、进风端头吊挂风帘堵漏风,削减采空区漏风。 9、出现自燃发火征兆时,刚好进行封闭,主动实行注入马丽散等高分子化学材料等防灭火措施。 10、实施区域性的均压通风 区域性均压通风是防治相邻采空区煤层自燃的主要技术措施。在煤层自燃的诸因素中,煤的自燃倾向性是自燃的内因,漏风供氧是外部因素中的主要因素。由通风阻力定律可知,漏风的大小取决于漏风源与漏风汇指甲的风压差和漏风风阻,欲削减漏风,一是
14、增加漏风风阻,二是降低漏风压差。在煤矿井下由于受地质条件和矿山压力的影响,增阻堵漏有很大的局限性,而采纳通风技术降低漏风压差来削减漏风的做法比较简单实现。 探讨表明,流经煤堆的通风强度在0.10.9m3/min.m2范围内易发生自燃;低于0.06 m3/min.m2或大于1.2 m3/min.m2时不会发生自燃;最利于自然发火的漏风强度是0.4 m3/min.m2。因而,把漏风强度限制在易自燃值之外,把漏风时间限制在煤层自然发火期以内是均压防灭火的宗旨。采煤面发火隐患主要来自相邻采空区,因而实施区域性均压技术要依据采场的打算和推动的动态来实施,详细做法如下: (1)留意搞好采煤接续工作面沿空掘
15、进巷道掘进期间的均压。为此,应合理确定采煤接续工作面沿空送巷的时间,限制沿空送巷与采面的距离,切忌跟随采煤面沿空送巷。 (2)搞好采煤面回采期间与相邻采空区的均压。合理选择工作面的进回风路途,调整采空区四周的风压分布,削减向采空区漏风供氧。 (3)调压的方法要因地制宜,一是要周密分析采场及四周状况,如 6地质构造、丢煤状况、漏风通道、邻区老的隐患点等,确定符合实际的均压措施,如选择合理的调压方法与恰当的调压设施的位置等。同时针对性地加强注浆、压注粉煤灰及凝胶阻化剂、喷水泥砂浆或聚氨脂等堵漏增阻措施;二是要提高通风调压设施的质量,加强管理,避开漏风或风流短路,如与该区域系统有关的风门要闭锁,溜煤
16、眼有防放空装置等,以保证通风系统的合理稳定;三是要加强监测。当前,建立区域性的均压监测和人工定时监测相结合,以便随时驾驭和调整风压波动。 11、刚好封闭。回采面结束后,对通向回采面的全部出口全部封闭,巷道破裂地段要运用喷浆封堵的方法,每周检查一次密闭内外的气体及密闭内外压差等参数,并取样分析一次密闭内气体浓度及改变状况,发觉异样时,主动实行措施进行处理。 七、外因火灾防治措施及装备 矿井井下的易燃物有:煤、油、木材、皮带、电缆等;易发生火灾的场全部:井下各机电硐室、皮带运行处、井下炸药库、地面仓库、变电所、配电室、机修间、皮带走廊、煤场、充灯房、更衣室、地面炸药库及存有易燃易爆物品的地点;引起
17、外因火灾的热源有:电缆的“羊尾巴”“鸡爪子”“明接头”、电缆破皮漏电,电气设备失爆、烟火、火炉、电气焊作业、摩擦或碰撞产生的火花等。 1、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火措施 井下机电硐室,要设消防火栓和防灭火器材。 主要机电硐室必需用不燃性材料支护。 井下变电硐室、主排水泵房硐室、炸药库通道均设置防火栅栏两用门。 (2)下井电缆及井下电气设备的防火措施 下井电缆考虑到以后采区的条件,选用2回MYJV42 6/KV 3240vmm2交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套粗钢丝铠装阻燃电缆。电缆分别引自地面35KV变电所6KV的两段母线上,当一回电缆故障或检修时,另一回电缆仍能担
18、负井下全部负荷用电。 7为确保平安,削减瓦斯、煤尘引起火灾事故发生,井下各电压等级均采纳中性点对地绝缘系统,并配有高压绝缘监视、漏电爱护。 为保证人身平安,全部电气设备的金属外壳、室内外配电装置的金属构架钢筋,以及靠近带电部分的金属围栏和金属门、电力电缆接线盒和终端盒、电缆金属外皮及穿线钢管、电力架空线路杆塔等均应接地。 全矿井上下全部变电所均备有灭火设备。 为防止地面雷电及井下引起瓦斯、煤尘及火灾,实行以下措施: 由地面干脆入井的管路,必需在井口旁边将金属体进行不少于两处的牢靠接地,接地电阻不大于5,两接地极的距离应大于20m。 通讯线路必需在入井处装设熔断器和避雷器,接地极的电阻不大于1。
19、 井下电器设备的各种爱护 井下高压电动机、移动变电站、动力变压器的高压侧设有短路、过负荷和无压释放爱护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈线上,装设有短路、过负荷和漏电爱护装置。低压电动机具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁爱护与远程限制装置。 井下变电所高压馈电线设有选择性漏电爱护装置。煤电钻设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相与远方限制综合爱护装置。 井下电器设备的检查、维护、修理和调整 依据煤矿平安规程(2001)第445条规定井下带电检修、搬迁电气设备、包括电缆和电线。 2、胶带输送机着火的防治措施及装备 井下胶带运输系统配备烟雾、温度等连续监测爱护装置,当火灾发生时能自动
20、报警并自动灭火。 3、其他火灾的防治措施及装备 (1)设两个放煤口的煤仓,生产中应同时运用,严禁长期只运用其中一个放煤口出煤,以预防仓内煤炭自然发火。同时,为防止瓦斯等有害气体积聚,在煤仓内引入压风管路以稀释有害气体。 (2)彻底消退井下引起火灾的引火源是防止井下火灾的主要措施。 8加强入井人员井口检身制度,严禁携带烟火下井,严禁穿化纤衣服下井,歼灭电缆的“羊尾巴”、“鸡爪子”接头,严禁出现明接头,一切电气设备的防爆性能必需保持良好,全部电缆不得有破皮漏电现象。 (3)井口房及扇风机房旁边20米内,不得有烟火或用火炉取暧。机房峒室及高压线旁边禁止种植高杆作物。 (4)井下和硐室不准存放汽油、煤
21、油和变压器油。井下运用的润滑油、棉纱、布头和纸等,必需存放在盖严的铁桶内。用过的润滑油、棉纱、布头和纸也必需存放在盖严的铁桶内,定期升井处理。严禁将剩油和废油泼洒在井巷或硐室内。井下若无专用硐室,禁止在井下清洗风动工具。 (5)井口旁边、井下须要从事电气焊作业时,必需制定牢靠的平安措施报矿长批准后进行。井下烧焊、电气焊时,必需支配专人检查瓦斯、洒水、监督措施的落实,做到“工完料净场地清”。 (6)凡是有因摩擦或碰撞易产生火花的物体处,必需保持清洁,不得有易燃物品存在,保持地面潮湿,有洒水灭火装置。 (7)当井下工作地点出现下列征兆,如温度上升、湿度增加、出现煤焦油味、人体不适、出现烟雾或明火时
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