柳灣煤礦礦井防滅火設(shè)計(jì)修改

汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦防滅火設(shè)計(jì)PAGEPAGE56PAGE56山西汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦防滅火設(shè)計(jì)安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院2015年8月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1礦井防滅火目的和依據(jù) 11.1柳灣煤礦防火設(shè)計(jì)的目的 11.2柳灣煤礦防火設(shè)計(jì)的依據(jù) 12礦井概況 33煤層自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及防治措施 53.1煤自然發(fā)火監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)及指標(biāo)氣體優(yōu)選 53.2煤的自燃預(yù)防措施 54各種防滅火方法的機(jī)理分析 84.1煤層注含阻化劑水溶液防滅火機(jī)理 84.2注漿防滅火機(jī)理 94.3注氮防滅火機(jī)理 95采空區(qū)灌注黃泥漿預(yù)防遺煤自燃設(shè)計(jì) 115.1設(shè)計(jì)依據(jù)及主要內(nèi)容 115.2灌漿系統(tǒng)及方法 115.3灌漿參數(shù)計(jì)算及選擇 125.4灌漿材料 135.5泥漿的制備 135.6灌漿站主要設(shè)施 145.7廠房及攪拌池 155.8灌漿站制漿系統(tǒng)與工藝流程 175.9柳灣煤礦回采工作面采區(qū)注漿設(shè)計(jì) 176注氮惰化采空區(qū)防滅火設(shè)計(jì) 196.1氮?dú)夥罍缁鸬膬?yōu)缺點(diǎn) 196.2制氮裝備 206.3注氮防滅火工藝系統(tǒng) 206.4注氮流量與注氮量的計(jì)算 206.5柳灣煤礦回采工作面采空區(qū)注氮設(shè)計(jì) 227煤層注阻化劑水溶液減緩煤層氧化設(shè)計(jì) 257.1煤層注水參數(shù)設(shè)計(jì) 257.2阻化劑的選擇及其參數(shù)確定 267.3柳灣煤礦回采工作面煤層注水設(shè)計(jì) 278煤炭自燃火災(zāi)束管檢測(cè)系統(tǒng) 308.1煤礦自燃火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 308.2束管檢測(cè)系統(tǒng)布點(diǎn)及維護(hù) 318.3監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)措施 349工作面安全回采最低推進(jìn)速度確定 359.1工作面采空區(qū)“三帶”的理論及劃分依據(jù) 359.2工作面采空區(qū)“三帶”的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方案 369.3煤層最短自然發(fā)火期 379.4最低推進(jìn)速度的確定 3710特殊地點(diǎn)和特殊時(shí)期防滅火設(shè)計(jì) 3910.1掘進(jìn)施工防滅火 3910.2開切眼防火 3910.3工作面因故停采時(shí)期的防火 4010.4支架上部自燃火災(zāi)防治 4010.5回收面拆除期間防滅火 4010.6采面封閉之后防滅火 4110.7均壓防滅火 4210.8火區(qū)管理 4410.9隔絕小煤窯漏風(fēng)通道 4511井下外因火災(zāi)的防治 4611.1電氣事故引發(fā)的火災(zāi)防治措施 4611.2膠帶輸送機(jī)著火的防止措施 4611.3其它火災(zāi)防治措施及裝備 4712井下防火構(gòu)筑物及消防系統(tǒng) 5112.1井下防火門 5112.2井下消防材料庫(kù) 5112.3井下防火墻 5412.4井下消防、灑水系統(tǒng) 5413結(jié)論 561礦井防滅火目的和依據(jù)1.1柳灣煤礦防火設(shè)計(jì)的目的煤層自然發(fā)火是煤礦主要災(zāi)害之一。隨著近年來(lái)開采深度和強(qiáng)度的增大，煤自燃火災(zāi)的發(fā)生越來(lái)越頻繁?！笆濉逼陂g，全國(guó)657處重點(diǎn)煤礦中，有煤層自然發(fā)火傾向的礦井占54.9%，經(jīng)驗(yàn)發(fā)火期在3個(gè)月以內(nèi)的礦井占50%以上，每年自燃形成的火災(zāi)近400次，煤自燃氧化形成火災(zāi)隱患近4000次，僅我國(guó)北方煤田累計(jì)已燒毀煤炭達(dá)42億噸以上。同時(shí)一旦礦井發(fā)生火災(zāi)事故,火勢(shì)發(fā)展速度快,控制比較復(fù)雜,影響范圍廣,極易造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,甚至引起煤塵、瓦斯爆炸,釀成更大的災(zāi)害，嚴(yán)重地威脅著國(guó)家利益和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，影響著我國(guó)煤炭工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。為此及時(shí)研究和防控礦井火災(zāi)是礦井安全發(fā)展和社會(huì)和諧穩(wěn)定的迫切需要。以當(dāng)前國(guó)內(nèi)外自燃機(jī)理、自燃防治理論、技術(shù)為基礎(chǔ)，分析柳灣煤礦煤炭自燃機(jī)理和內(nèi)在致因；針對(duì)自燃發(fā)生發(fā)展規(guī)律，結(jié)合其實(shí)際情況，提出具有針對(duì)性的綜合預(yù)防自燃的措施，提出煤炭自燃的防火規(guī)范。1.2柳灣煤礦防火設(shè)計(jì)的依據(jù)1、柳灣煤礦有限責(zé)任公司礦井概況與《煤自燃傾向性鑒定報(bào)告》2、《煤炭安全規(guī)程》2012版3、《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50215-20054、《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》GB/T20104-20065、《煤礦自然發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通用技術(shù)條件》MT/T757-19976、《煤層自然發(fā)火標(biāo)志氣體色譜分析及指標(biāo)優(yōu)選方法》AQ/T1019-20067、《煤礦注漿防滅火技術(shù)規(guī)范》MT/T702-1997；8、《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》MT/T701-1997）；9、《礦井均壓防滅火技術(shù)規(guī)范》MT/T626-1996；10、《礦井密閉防滅火技術(shù)規(guī)范》AQ1044-2007；11、《礦山救護(hù)規(guī)程》AQ1008-2007；12、《礦井防滅火規(guī)范》煤安字（1988）第237號(hào)⑴《煤礦安全規(guī)程》（2012版）；2礦井概況柳灣煤礦（曾叫新柳煤業(yè)）系山西焦煤集團(tuán)汾西礦業(yè)有限責(zé)任公司所屬大型國(guó)有企業(yè)。本井田位于山西省孝義市境內(nèi)，井田面積75.3Km2，其井田范圍北部和西部以兌九峪河床及煤層露頭線為自然邊界，東北與水峪井田相接，東部與宜興井田、河溪溝井田相連，南部為雙池普查區(qū)。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)：111°28′51″—111°37′47″，北緯36°56′55″—37°04′34″，南北長(zhǎng)14.220km，東西寬13.170km。礦井交通鐵路有南同蒲線介西支線通至井田北部，終點(diǎn)陽(yáng)泉曲車站距礦井0.5km,并有鐵路專用線通至礦井煤倉(cāng)；孝-柳鐵路從井田北側(cè)通過(guò)，在白璧關(guān)與介支線連通。公路有孝（義）-午（城）鄉(xiāng)級(jí)公路橫穿礦區(qū)北部，東至介休58km，與307國(guó)道相通，西至交口縣95km，與209國(guó)道相通，交通極為便利。井田內(nèi)主要含煤地層為石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組共含煤7層，柳灣煤礦開采煤層為太原組9#、10#、11#煤，煤層產(chǎn)狀走向南北，西北傾向東南。9#煤位于太原組下段。煤厚0-2.70m，平均厚1.22m，10#煤區(qū)內(nèi)主要可采煤層，煤層厚度0.40-4.50m，平均厚1.76m。11#煤層為太原組最底部主要可采煤層，煤層厚0-9.60m，平均厚4.7米，煤層傾角0—8°，平均傾角4°。批準(zhǔn)開采9#、10#、11#煤層自燃傾向性鑒定等級(jí)均為Ⅱ級(jí)，屬自燃煤層，自然發(fā)火期為6—12個(gè)月，且煤塵均具有爆炸性。9#煤塵爆炸指數(shù)為27.76%，10#煤塵爆炸指數(shù)為27.51%，11#煤塵爆炸指數(shù)為23.25%。截止2014年12月底，礦井地質(zhì)儲(chǔ)量4.5億噸，可采儲(chǔ)量2.4億噸，剩余服務(wù)年限為34年。2014年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：瓦斯礦井。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為4.13m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為0.48m3/t。礦井通風(fēng)方式為機(jī)械抽出式通風(fēng)，通風(fēng)方式為混合式。目前我礦有五個(gè)進(jìn)風(fēng)井，即2#主斜井、2#付斜井、西溝材料斜井、三號(hào)付斜井、交子里進(jìn)風(fēng)立井；兩個(gè)回風(fēng)井，即3#回風(fēng)井、交子里回風(fēng)立井。礦井采掘水平為+880m，井下布置五條主運(yùn)輸大巷，三盤區(qū)石門、交子里大巷與+880水平軌道運(yùn)輸大巷采用電機(jī)車牽引1噸礦車運(yùn)輸完成輔助運(yùn)輸；960膠帶運(yùn)輸大巷，三盤區(qū)后期膠帶運(yùn)輸大巷，交子里膠帶運(yùn)輸大巷，960膠帶運(yùn)輸大巷，885膠帶運(yùn)輸大巷，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭運(yùn)輸任務(wù)。目前該礦生產(chǎn)盤區(qū)為三盤區(qū)后期、交子里盤區(qū)，五盤區(qū)正在開拓準(zhǔn)備。三個(gè)盤區(qū)采用盤區(qū)石門和盤區(qū)上、下山聯(lián)合布置；主要開采11#煤層。采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤、綜合機(jī)械化采煤、放頂煤回采工藝。3煤層自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及防治措施3.1煤自然發(fā)火監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)及指標(biāo)氣體優(yōu)選煤炭自燃的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，就是依據(jù)煤炭自燃發(fā)展過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的各種現(xiàn)象，在自燃火災(zāi)形成以前做出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自燃隱患，及早采取措施，將自然火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，以免釀成火災(zāi)事故。煤自然發(fā)火監(jiān)測(cè)方法可分為兩類：一類以溫度檢測(cè)為手段，通過(guò)煤氧化的溫度及其變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)；另一類通過(guò)監(jiān)測(cè)煤氧化過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)煤自然發(fā)火的早期檢測(cè)及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)?，F(xiàn)在主要采用：1、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)；2、束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；3、人工取樣地面色譜分析相結(jié)合的方式，對(duì)工作面進(jìn)行自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。煤炭自燃的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，是煤與氧氣在低溫條件下發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱量積累積聚并使煤氧化自動(dòng)加速以至最終達(dá)到自燃的結(jié)果。煤炭自燃過(guò)程中也伴隨著一系列的熱化學(xué)反應(yīng)與征兆的出現(xiàn)，例如，要放出一定的熱量，使周圍的煤炭和氣體溫度升高，有時(shí)還會(huì)有煙霧出現(xiàn)；同時(shí)會(huì)熱解放出CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H8、C2H2、C4H10和iC4H10等碳?xì)浠衔?，并且其中某些氣體的產(chǎn)生有一定的規(guī)律性，某一氣體氧化物在一確定溫度下氧化釋放對(duì)應(yīng)一定濃度的指標(biāo)氣體，因而根據(jù)指標(biāo)氣體的濃度，可以對(duì)應(yīng)判斷煤自燃氧化的溫度，判斷其自燃程度。由于沒有取煤樣進(jìn)行煤的低溫氧化實(shí)驗(yàn)，不能準(zhǔn)確的確定產(chǎn)生的氣體濃度與煤溫對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)其它礦經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般情況下當(dāng)檢測(cè)CO氣體濃度達(dá)到20ppm就說(shuō)明自燃煤炭的溫度已經(jīng)達(dá)到70℃；檢測(cè)到1ppm的乙烯C2H4，則溫度已經(jīng)超過(guò)135℃。CO2和CH4這兩種氣體在煤炭中本身就存在，所以不能作為指標(biāo)氣體；C3H8、C4H10和iC4H1的出現(xiàn)具有一定的規(guī)律性，但其出現(xiàn)時(shí)煤溫過(guò)高（180℃以上），不宜作為指標(biāo)氣體。所以選擇CO作為煤炭自燃早期預(yù)報(bào)的指標(biāo)氣體，C2H4作為輔助指標(biāo)氣體。3.2煤的自燃預(yù)防措施1、開拓開采方面的措施1）柳灣煤礦采用斜井、立井混合開拓方式，其中2#主斜井擔(dān)負(fù)礦井原煤提升任務(wù)，2#副斜井擔(dān)負(fù)礦井人員出入和輔助進(jìn)風(fēng)任務(wù)，西溝材料斜井和3#副斜井擔(dān)負(fù)礦井進(jìn)風(fēng)兼輔助提升任務(wù)，交子里盤區(qū)進(jìn)風(fēng)立井負(fù)擔(dān)交子里盤區(qū)主進(jìn)風(fēng)任務(wù)，交子里回風(fēng)立井負(fù)責(zé)交子里盤區(qū)回風(fēng)任務(wù)。3#回風(fēng)斜井擔(dān)負(fù)礦井三盤區(qū)后期、四盤區(qū)回風(fēng)任務(wù)。2）設(shè)計(jì)采煤方法為走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部陷落法管理頂板，一次采全高，采用預(yù)防性黃泥灌漿為主，注氮、噴灑阻化劑為輔的防滅火方式。這種長(zhǎng)壁式采煤法回采率高，巷道布置比較簡(jiǎn)單，便于加快回采速度，縮短采空區(qū)暴露時(shí)間。3）提高回采率、加快回采速度提高回采率，加快回采速度，即可提高產(chǎn)量又可以在空間上和時(shí)間上減少煤炭的氧化作用。確定合理的回采速度和合理劃分采區(qū)，使在自燃發(fā)火期之前將工作面采完，而且采完后立即按有關(guān)規(guī)定封閉采空區(qū)。4）在采區(qū)開采設(shè)計(jì)中，預(yù)先選定構(gòu)筑防火門的位置。當(dāng)采煤工作面投產(chǎn)和通風(fēng)系統(tǒng)形成后，必須按設(shè)計(jì)選定的防火門位置構(gòu)筑好防火門墻，并儲(chǔ)備足夠數(shù)量的封閉防火門的材料。當(dāng)采煤工作面回采結(jié)束后，立即進(jìn)行永久性封閉。5）在采區(qū)開采設(shè)計(jì)中，明確選定自燃發(fā)火觀測(cè)站或觀測(cè)點(diǎn)位置，并建立束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確定煤層自燃發(fā)火的標(biāo)志氣體和建立自燃發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)制度，所有檢測(cè)分析結(jié)果必須記錄在專用的防火記錄簿內(nèi)，并定期檢查、分析整理，發(fā)現(xiàn)自燃發(fā)火指標(biāo)超標(biāo)或達(dá)到臨界值等異常變化時(shí)，立即發(fā)出自燃發(fā)火預(yù)報(bào)，采取措施，進(jìn)行處理。6）在煤層中掘進(jìn)巷道時(shí)，對(duì)巷道中出現(xiàn)的冒頂區(qū)必須用不燃材料充填密實(shí)。集中巷、軌道大巷、上山、回風(fēng)大巷必須采用錨噴或砌碹支護(hù)，碹后的空隙與冒落處也必須用不燃材料充填密實(shí)。并定期檢查。7）在開采設(shè)計(jì)中，先采上層煤，后采下層煤，對(duì)于傾斜煤層先采上階段，后采下階段，以免被破壞的上層或上階段煤層因漏風(fēng)而自燃。并盡量避免形成“孤島”工作面。上行開采應(yīng)進(jìn)行計(jì)算確定。8）采區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)自燃發(fā)火期來(lái)確定采區(qū)的開采期限，從而確定采區(qū)規(guī)模。9）控制風(fēng)流的巷道預(yù)留出能保證實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、防火措施的位置。10）開采厚煤層時(shí)盡量減少分層數(shù)。11）采用噴灑阻化劑防止煤層自燃，12）采取有效措施，使整個(gè)采空區(qū)頂板冒落并壓實(shí)，特別是切眼及停采線、各種煤柱附近，以減少漏風(fēng)。13）沿空巷道應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)措施，以防漏風(fēng)。14）對(duì)已報(bào)廢的溜煤眼采用壓注阻化劑及以不燃材料封閉的辦法防火。15）停采線巷道采用防火墻的方法防火。防火墻設(shè)兩道，停采線防火墻采用以不燃材料構(gòu)筑，墻厚為兩邊料石墻體厚0.8米中間加1米黃土。16）避免將分層巷道作為備用掘進(jìn)工作面。分層巷道嚴(yán)防出現(xiàn)獨(dú)頭盲巷，以消除氧化積熱環(huán)境。17）對(duì)采煤工作面開切眼、采終線均應(yīng)采用壓注阻化劑防火。18）井下全部巷道及硐室均采用錨（網(wǎng)梁）噴或混凝土砌碹支護(hù)，均為不燃材料。井下主要巷道連接處，井下膠帶輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾前后各30m內(nèi)，井下各機(jī)電硐室均采用錨（網(wǎng)梁）噴或混凝土砌碹支護(hù)。2、通風(fēng)方面措施在既定的生產(chǎn)條件下，礦井通風(fēng)網(wǎng)路中漏風(fēng)的數(shù)量與方向往往是煤炭自燃發(fā)展過(guò)程轉(zhuǎn)化的決定性因素，防火對(duì)于通風(fēng)的要求是：風(fēng)流穩(wěn)定，漏風(fēng)量小和通風(fēng)網(wǎng)路中的有關(guān)區(qū)段易于隔絕。1）礦井設(shè)計(jì)工作面開采采用后退式回采。工作面開采均采用“U”型通風(fēng)方式，一進(jìn)一回。新風(fēng)與乏風(fēng)均不通過(guò)采空區(qū)。2）實(shí)行分區(qū)通風(fēng)，每個(gè)采區(qū)及工作面均有獨(dú)立回風(fēng)系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)是降低礦井總風(fēng)阻，增大礦井通風(fēng)能力，減少漏風(fēng)，易于調(diào)節(jié)風(fēng)量，在火災(zāi)時(shí)期便于控制風(fēng)流，隔絕火區(qū)。3）調(diào)節(jié)風(fēng)門、風(fēng)門和風(fēng)墻應(yīng)設(shè)置在圍巖堅(jiān)固、地壓穩(wěn)定的地點(diǎn)，還要注意避免引起采空區(qū)或附近煤柱裂隙漏風(fēng)量的增大。4）防火墻必須由不燃材料構(gòu)成，必須密實(shí)，不漏風(fēng)，并定期檢查維修。5）采取措施，降低采區(qū)進(jìn)回風(fēng)巷之間、區(qū)段進(jìn)回風(fēng)巷兩端的負(fù)壓差，以減少漏風(fēng)。6）防火墻上應(yīng)設(shè)注漿管、觀測(cè)管和排水管。7）風(fēng)門與調(diào)節(jié)風(fēng)門造成的風(fēng)壓控制在100Pa以下。8）風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門之間的距離要留有較大余地。9）礦井作大的風(fēng)量調(diào)整時(shí)，應(yīng)測(cè)定防火墻內(nèi)氣體成分和空氣溫度。10）在合適地點(diǎn)設(shè)立雙向風(fēng)門，使礦井既可全區(qū)實(shí)現(xiàn)反風(fēng)，也可局部實(shí)現(xiàn)反風(fēng)，以防火災(zāi)事故擴(kuò)大。11）井下風(fēng)門均安裝閉鎖裝置，使一組風(fēng)門不能同時(shí)敞開，確保風(fēng)流穩(wěn)定。3、監(jiān)測(cè)方面的措施1）每周至少檢查一次已采區(qū)的密閉情況，測(cè)定一次采區(qū)回風(fēng)巷道和可能發(fā)熱地點(diǎn)的溫度和風(fēng)量，并應(yīng)采取空氣試樣進(jìn)行分析，每15天至少檢查一次廢棄巷道的密閉情況。所有檢查、測(cè)定、分析結(jié)果，都必須記入防火記錄簿內(nèi)。2）采用均壓防滅火時(shí)，對(duì)采空區(qū)和火區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)量、漏風(fēng)方向、空氣溫度、防火墻墻內(nèi)外氣壓差等，都必須按規(guī)定進(jìn)行定期檢查、觀測(cè)，并將結(jié)果登記造冊(cè)。3）使用礦用火災(zāi)預(yù)報(bào)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)可能發(fā)熱的地點(diǎn)、防火墻、密閉等可能引發(fā)火災(zāi)地點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。4）防火檢測(cè)點(diǎn)（或站）應(yīng)具有代表性，由礦井防火災(zāi)領(lǐng)導(dǎo)小組確定，并且每個(gè)采區(qū)或回采工作面至少設(shè)立兩處，此處的巷道至少要有10m長(zhǎng)直線段，并符合井下測(cè)風(fēng)站的要求。5）防火檢測(cè)時(shí)間間隔：采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)流中不大于3天；工作面采空區(qū)上隅角不大于3天；采空區(qū)回風(fēng)側(cè)防火墻不大于7天；其它地點(diǎn)不大于15天。6）在采煤工作面上隅角增設(shè)CH4、CO及溫度傳感器，傳感器必須有報(bào)警功能。7）距采掘工作面回風(fēng)口10-15米設(shè)置CH4、CO傳感器。8）設(shè)置風(fēng)門開關(guān)、局扇開停和風(fēng)筒傳感器。4各種防滅火方法的機(jī)理分析4.1煤層注含阻化劑水溶液防滅火機(jī)理1、隔絕煤與氧氣的接觸。阻化劑一般是具有一定粘度的液體或者液固混合物，能夠覆蓋包裹煤體，使煤體與氧氣隔絕。2、保持煤體的濕度。阻化劑水溶液含有大量水分，并且一些阻化劑具有吸收空氣中的水分使煤體表面濕潤(rùn)的功能，這樣煤體的溫度在有水分的作用下就不容易上升。3、阻化劑作為一種化學(xué)成分加入到煤的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程中，生成一些穩(wěn)定的鏈環(huán)(也有學(xué)者提出是與煤分子發(fā)生取代或絡(luò)合作用)，提高煤表面活性自由基團(tuán)與氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活化能，使煤表面活性自由基團(tuán)與氧氣的反應(yīng)迅速放慢或受到抑制，從而起到阻止煤炭自燃的作用。4、加速熱量的散失。這表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面阻化劑本身導(dǎo)熱性相對(duì)于煤體，特別是破碎的煤體要好；另一方面是阻化劑內(nèi)水分的蒸發(fā)要吸收大量的熱。4.2注漿防滅火機(jī)理1.減少反應(yīng)面，延緩氧化進(jìn)程灌漿注入和噴灑在采空區(qū)內(nèi)，在其流動(dòng)的過(guò)程中，濕潤(rùn)的固體漿材逐漸沉淀，并么填于浮煤和巖石的縫隙之間，附著在煤塊和孔隙的表面上，形成保護(hù)層，包裹煤體（柱），增大了氧氣向煤體內(nèi)部擴(kuò)散的阻力，減小了煤與空氣中氧的接觸和反應(yīng)面，因而減緩和阻止煤在低溫時(shí)的氧化速度。2.吸熱降溫漿水浸潤(rùn)煤體，增加煤的外在水份，并能提高和保持采空區(qū)的空氣濕度和煤體濕度，使其所含之水份蒸發(fā)到臨界濕度的時(shí)間延長(zhǎng)；同時(shí)水份蒸發(fā)時(shí)，能吸收煤氧化生成的熱量，擬制煤溫升高和氧化速度的增加；漿液注入火區(qū)和噴灑在高溫點(diǎn)處，可以冷卻自熱的煤和圍巖，使火區(qū)和高溫物質(zhì)的溫度降至燃點(diǎn)以下。3.增加采空區(qū)的氣密性，減少漏風(fēng)泥漿滲透進(jìn)入煤和矸石的縫隙里，在外界壓力的作用下，有利于采空區(qū)冒落巖的膠結(jié)。在開采急傾斜和傾斜煤層時(shí)，泥漿能形成隔離帶，防止向采空區(qū)漏風(fēng)；分層開采厚的緩傾斜煤層時(shí)，在開采過(guò)程中和采空區(qū)封閉后，進(jìn)行良好的灌漿，可以促進(jìn)再生頂板的形成，不僅增加了采空區(qū)的氣密性，防止采空區(qū)自燃發(fā)火，而且為下分層創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，加快工作面的回采速度，使生產(chǎn)處于安全的良性循環(huán)狀態(tài)；在無(wú)煤柱開采時(shí)，對(duì)采空區(qū)邊界進(jìn)行良好的灌漿，可以形成泥漿帶，起到煤柱所起的隔離作用。灌漿防滅火的實(shí)踐表明，灌漿防火只起物理作用。其實(shí)質(zhì)是，擬制煤在低溫時(shí)的氧化速度，延長(zhǎng)自燃發(fā)火期。4.3注氮防滅火機(jī)理1、當(dāng)對(duì)防滅火區(qū)域注人大量的氮?dú)夂螅煽諈^(qū)內(nèi)的氧氣濃度（相對(duì)）下降；氮?dú)獠糠值靥娲鯕膺M(jìn)入到煤體裂隙表面，與煤的微觀表面進(jìn)行交換吸附，從而使得煤表面對(duì)氧氣的吸附量減少，在很大程度上抑制或減緩了遺煤的氧化作用。2、對(duì)于有一定封閉條件的防滅火區(qū)域注氮防滅火而言，長(zhǎng)期連續(xù)地注入氮?dú)夂螅罅康牡獨(dú)饪墒共煽諈^(qū)內(nèi)形成正壓，從而使得采空區(qū)的漏風(fēng)量減少，使遺煤處于缺氧環(huán)境中而不易氧化。3、較低溫度的氮?dú)庠诹鹘?jīng)煤體時(shí)，吸收了部分煤氧化產(chǎn)生的熱量，可以減緩煤升溫的速度和降低周圍介質(zhì)的溫度，使煤的氧化因聚熱條件的破壞而延緩或終止。4、采空區(qū)內(nèi)的可燃、可爆性氣體與氮?dú)饣旌虾?，隨著惰性氣體濃度的增加，爆炸范圍逐漸縮小(即下限升高、上限下降)。當(dāng)惰性氣體與可燃性氣體的混合物比例達(dá)到一定值時(shí)，混合物的爆炸上限與下限重合，此時(shí)混合物失去爆炸能力。這是注氮防止可燃、可爆性氣體燃燒與爆炸作用的另一個(gè)方面。綜上所述,注氮防滅火的實(shí)質(zhì)是通過(guò)控制燃燒所需的氧氣量來(lái)抑制燃燒、窒息火源,達(dá)到滅火的目的。5采空區(qū)灌注黃泥漿預(yù)防遺煤自燃設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)依據(jù)及主要內(nèi)容1、防火灌漿設(shè)計(jì)依據(jù)及基礎(chǔ)資料1)煤層的賦存條件；2)煤的炭化程度、水分、煤巖成分、含硫量、自然發(fā)火傾向及發(fā)火期；3)灌漿材料的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件及采土場(chǎng)與井口位置關(guān)系；4)礦井開拓方式和采區(qū)布置圖；5)灌漿站工作制度。2、防火灌漿設(shè)計(jì)主要內(nèi)容1)灌漿系統(tǒng)選擇；2)灌漿材料選擇；3)地面制漿工藝流程；4)井下灌漿方法的確定及其參數(shù)計(jì)算(每日用水量、用土量、灌漿量計(jì)算)；5)灌漿管道(管徑、壁厚)及泥漿泵選型計(jì)算；6)繪制灌漿系統(tǒng)圖；7)繪制地面灌漿站設(shè)備布置圖；5.2灌漿系統(tǒng)及方法1、灌漿系統(tǒng)集中灌漿：在交子里灌漿站和5#灌漿站設(shè)集中灌漿站，為全礦服務(wù)的灌漿系統(tǒng)；1）注漿管路鋪設(shè)路線地面水池→采土場(chǎng)機(jī)械裝土→灌漿水池→過(guò)濾網(wǎng)→4寸灌漿管→工作面采空區(qū)2）注漿管道直徑注漿管路選用直徑4寸2、灌漿方法采煤工作面高位打鉆埋管和采后封閉灌漿。高位打鉆主要在采煤工作面出現(xiàn)自燃跡象時(shí)注漿。5.3灌漿參數(shù)計(jì)算及選擇1、灌漿所需土量灌漿所需土量主要根據(jù)灌漿區(qū)容積、采煤方法及地質(zhì)情況等因素確定。1）按采空區(qū)灌漿所需土量計(jì)算式中：M—煤層高度L—灌漿區(qū)走向長(zhǎng)度H—灌漿區(qū)的傾向長(zhǎng)度C—采煤回收率K=0.1，灌漿系數(shù)2）按日灌漿所需土量計(jì)算或式中：L—工作面推進(jìn)速度G—礦井日產(chǎn)量—煤的實(shí)體視密度K、m、H、C，取值同上2、日灌漿所需實(shí)際開采土量式中：α＝1.1—取土系數(shù)(考慮土壤含一定雜質(zhì)和開采、運(yùn)輸過(guò)程中的損失)Qt2—符號(hào)注釋同前公式，日灌漿所需土量。3、灌漿泥水比的確定灌漿泥水比應(yīng)根據(jù)泥漿的輸送距離、煤層傾角、灌漿方式及灌漿材料和季節(jié)等因素通過(guò)試驗(yàn)確定。取泥水比1：64、每日制泥漿用水量式中：δ=6—泥水比的倒數(shù)，泥水比根據(jù)所要求的泥漿濃度選取Qt2—符號(hào)注釋同前公式，日灌漿所需土量5、每日灌漿用水量式中：Ks=1.17—用于沖洗管路防止堵塞的水量備用系數(shù)，一般可取1.10～1.25Qt2—符號(hào)注釋同前公式，日灌漿所需土量δ=6—泥水比的倒數(shù)，泥水比根據(jù)所要求的泥漿濃度選取6、每日灌漿量式中：Qsl—制備泥漿用水量Qt2—符號(hào)注釋同前公式，日灌漿所需土量M=0.94，泥漿制成率，按表取得7、泥漿密度，查表γj=1.2t/m3Qs—單位時(shí)間水的流量，m3/h；Qt—單位時(shí)間土的流量，m3/h。γs—水的密度，t/m3；γt—土壤密度，t/m3；γj—一定泥水比條件下的泥漿密度，t/m35.4灌漿材料柳灣煤礦所使用的灌漿材料，都是在交子里灌漿站和5#灌漿站附近山坡上的粘土。5.5泥漿的制備1、取土方式1）人工取土(風(fēng)鎬或巖石電鉆打眼放炮)；2）機(jī)械取土(抓斗、推土機(jī)、挖掘機(jī)、鏟運(yùn)機(jī))；3）水力取土(水槍高壓水力沖刷)。根據(jù)柳灣煤礦的實(shí)際情況，選用水力取土。水力取土的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少、管理方便，且無(wú)大型復(fù)雜設(shè)備，可就地取材，效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。2、灌漿站1）地面灌漿站工作制度：全年工作為360-122=238天。2）灌漿站形式及適用條件：eq\o\ac(○,1)灌漿站形式：固定式、分區(qū)式、移動(dòng)式。eq\o\ac(○,2)適用條件：固定式適用于煤層賦存或開采深度較深，地面建立永久或半永久式灌漿站的條件；分區(qū)式適用于煤層賦存或開采深度較淺，灌漿區(qū)分散和從地面可打鉆灌漿的條件；移動(dòng)式適用于井下采區(qū)分散、灌漿量小和從地面輸送泥漿困難的條件。根據(jù)柳灣煤礦的實(shí)際條件，灌漿選用固定式，在交子里灌漿站和5#灌漿站建立永久灌漿站。5.6灌漿站主要設(shè)施1、集泥池。集泥池的設(shè)置是便于泥漿泵吸送泥漿。根據(jù)具體條件，因地制宜砌筑或用水槍沖成土坑；集泥池大小；可根據(jù)水槍沖土能力或泥漿泵的吸泥能力確定。一般按10min沖土能力10min吸泥能力確定。設(shè)計(jì)時(shí)，以大者為依據(jù)；集泥池上應(yīng)設(shè)箅子，池底應(yīng)有5％～10％的坡度。集泥池的標(biāo)高，應(yīng)根據(jù)泥漿泵的吸程高度和泥漿溝的坡降確定。池深一般為2.5m左右。集泥池容積計(jì)算十分鐘泥漿流量：=88.12÷60×10≈14.69m3十分鐘水槍流量：=108÷60×10=18m3根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，取其大者。確定集泥池的容積=20m32、泥漿攪拌池。1）攪拌池的容積。攪拌池的宜分成兩格，輪換使用，且向出口方向應(yīng)有2％～5％的坡度，在泥漿出口處應(yīng)設(shè)箅子。2）泥漿攪拌池的布置。礦井灌漿站設(shè)在交子里風(fēng)井和3#回風(fēng)井附近，水源為井下排出的廢水。3）貯土場(chǎng)。貯土場(chǎng)根據(jù)地形情況，可設(shè)置棧橋或絞車房棧橋的結(jié)構(gòu)形式。貯土場(chǎng)容量，根據(jù)場(chǎng)地，可按10天左右黃土量計(jì)算。貯土場(chǎng)的土可采用水力或礦車運(yùn)至攪拌池。4）水力取土?xí)r泥漿溝的最小坡度。水力取土?xí)r，輸送泥漿的泥漿溝可用水槍沖成，也可用磚砌筑或用溜槽組成。5）灌漿喇叭口。泥漿攪拌池容積按2小時(shí)灌漿量計(jì)算：=2×88.12=176.24m3以上計(jì)算數(shù)據(jù)取其整數(shù)，確定其泥漿池容積為180M3，分為兩格，輪換使用。5.7廠房及攪拌池1、廠房示意圖圖5-1廠房示意圖灌漿站建立在交子里灌漿站和5#灌漿站較近的山坡上，由于冬季溫度較低，所以考慮建設(shè)廠房。廠房的設(shè)置應(yīng)考慮自動(dòng)化建設(shè)的需要，分為泥漿攪拌池、泥漿工作室。另外，應(yīng)根據(jù)實(shí)際，預(yù)留進(jìn)土和進(jìn)水的通道。2、廠房參考規(guī)格廠房：長(zhǎng)36m×寬11m×高6m泥漿攪拌池占地：長(zhǎng)25m×寬5m×深2m泥漿工作室：長(zhǎng)3.5m×寬11m×高6m泥漿攪拌池與廠房周圍距離2m，其中進(jìn)料口側(cè)距離4m。3、攪拌池示意圖圖5-2攪拌池主視圖

圖5-3攪拌池剖視圖圖5-4攪拌池俯視圖1-泥漿攪拌池2-鐵軌3-水管4-攪拌機(jī)軌道5-閘板6-道岔7-過(guò)濾篩8-管頭篩箅9-斜軌10-水平臺(tái)根據(jù)前面的計(jì)算，攪拌池分為一號(hào)池和二號(hào)池兩部分，容量分別約80m3，剩下部分可分別由水平臺(tái)容量以及二者之間的斜軌下部容量組成，總計(jì)約180m3，滿足灌漿要求。5.8灌漿站制漿系統(tǒng)與工藝流程1、灌漿站制漿系統(tǒng)1)水力取土鉆孔灌漿的制漿系統(tǒng)。水力沖刷表土制成泥漿，然后經(jīng)泥漿溝流入灌漿鉆孔至井下干管。2)水力取土加壓輸送的制漿系統(tǒng)。水力沖刷表土制成泥漿，然后由泥漿溝流入泥漿攪拌池，再經(jīng)泥漿泵加壓輸至灌漿鉆孔，最后流至井下灌漿干管。2、制漿工藝流程水力取粘土制漿工藝流程，如圖5-5所示。水槍水槍水槍采土場(chǎng)采土場(chǎng)灌漿鉆孔集泥池箅子箅子泥漿泵泥漿攪拌池灌漿管圖5-5水力取土制漿工藝流程圖3、輸漿倍線灌漿喇叭口至工作面灌漿管出口間管路總長(zhǎng)度∑L與管路首末兩端高差∑H之比，稱為輸送倍線，即。5.9柳灣煤礦回采工作面采區(qū)注漿設(shè)計(jì)1、煤層賦存條件：柳灣煤礦所采煤層均具有自燃發(fā)火傾向,最短發(fā)火期為半年。2、灌漿系統(tǒng)：當(dāng)采空區(qū)有自然發(fā)火隱患時(shí)采用集中灌漿3、灌漿方法：采后灌漿4、灌漿加壓泵型號(hào)：Y225N4.5KW5、灌漿材料：粘土6、泥漿的制備：1）取土方式：水力取土2）灌漿站的形式：固定式3）制漿設(shè)備：水槍2臺(tái)7、灌漿工藝流程：地面水池→采土場(chǎng)→水渠→過(guò)濾網(wǎng)→4寸灌漿管→柳灣煤礦回采工作面采空區(qū)8、灌漿參數(shù)及計(jì)算方法產(chǎn)量：6000噸灌漿系數(shù)：0.04煤容重：1.35t/m3取土系數(shù)：1.1單位耗水量：6m3/m3土泥水比倒數(shù)：6水量備用系數(shù)：1.2泥漿制成率：0.941）每日灌漿所需土量：0.04×m3/日2）每日所需的實(shí)際開采土量：1.1×178＝196m3/日3）每日制備泥漿用水量：178×6＝1068m3/日4）每日灌漿用水量：1.2×178×6＝1282m3/日5）每日灌漿量：（178+1068）×0.94＝1171m3/日6）采空區(qū)灌漿所需用土量：0.04×工作面采高2.6m×工作面走向長(zhǎng)1200m×工作面傾斜長(zhǎng)214m×80%＝21365.76m39、灌漿布置示意圖：圖5-6柳灣煤礦回采工作面采空區(qū)灌漿示意圖10、安全措施：1）經(jīng)常觀測(cè)水情。采空區(qū)灌入水量與排出水量均應(yīng)詳細(xì)記錄，如排出的水量很少，表明灌漿區(qū)內(nèi)可能有大量泥漿水積存，應(yīng)停止灌漿，采取放水措施。如排出的水中含泥量增大，說(shuō)明采空區(qū)可能形成泥漿通路，泥漿不能均勻地充填并留存在煤矸間的空隙內(nèi)，而直接流到采空區(qū)下部排出，這時(shí)應(yīng)在泥漿內(nèi)加入砂子或石灰填塞這種通路。2）在煤層淺部灌漿時(shí)要及時(shí)填塞地表塌陷及鉆孔，防止地表水流入。6注氮惰化采空區(qū)防滅火設(shè)計(jì)6.1氮?dú)夥罍缁鸬膬?yōu)缺點(diǎn)1、氮?dú)夥罍缁鹩幸韵聝?yōu)點(diǎn)：1）注入氮?dú)饪墒狗乐螀^(qū)域缺氧惰化，迅速滅火，并能為搶險(xiǎn)救災(zāi)工作提供較安全可靠的環(huán)境。2）可造成防治區(qū)域正壓，能防止或杜絕新鮮空氣流入，以保持防治區(qū)域的氮?dú)舛杌取?）具有降溫作用。氮?dú)庠诠苈分袔狠斔停谧⒌诘獨(dú)馀蛎浳鼰?，可部分地吸收煤炭氧化生成的熱量?）氮?dú)獗戎睾涂諝庀嘟子诤涂諝饣旌?，氮分子能滲入采空區(qū)的所有地點(diǎn)，擴(kuò)散半徑大，惰化覆蓋面廣。5）注氮不污染防治區(qū)，無(wú)腐蝕或不損壞綜采設(shè)備。2、注氮防滅火技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：1）在存在漏風(fēng)通道的情況下，氮?dú)庖走z失，不能像泥漿那樣長(zhǎng)期起到防滅火作用。2）注氮能迅速遏制火災(zāi)，但滅火降溫困難，使火區(qū)完全熄滅時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。因此，注氮滅火的同時(shí)，要輔助其它滅火措施，處理殘火，以防復(fù)燃。3）氮?dú)獗旧黼m無(wú)毒，但具有窒息性，對(duì)人體有害。井下作業(yè)場(chǎng)所所需氧含量下限值為19％，所以有氮?dú)庑孤┑墓ぷ鞯攸c(diǎn)的氧含量不得低于19％。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)新柳煤礦的實(shí)際情況，注氮對(duì)預(yù)防自燃、特別是采空區(qū)自燃具有較好的效果。其原因相比其它措施主要有兩點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)采空區(qū)火源點(diǎn)往往處于高位，其它措施難以到達(dá)高處，而氮?dú)庀鄬?duì)空氣比重輕，具有充填高處的能力；eq\o\ac(○,2)氮?dú)饣緹o(wú)副作用，屬一次性投資，管理方便。6.2制氮裝備井下移動(dòng)式碳分子篩制氮車可直接用于煤礦井下；減少?gòu)牡孛嫱滤蜌馑璧墓苈?，減少長(zhǎng)管路產(chǎn)生的壓力損失，減少由于管路泄漏而產(chǎn)生的氣體損失；采用人性化的人機(jī)界面，智能化控制，操作簡(jiǎn)單；設(shè)備固定在平板車上，移動(dòng)方便；可靠性高，低運(yùn)行成本，低維護(hù)費(fèi)用；注氮機(jī)可置于進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)，在巷道一側(cè)設(shè)置專門的硐室。6.3注氮防滅火工藝系統(tǒng)根據(jù)礦井具體條件，選用埋管注氮方法，注氮管道沿進(jìn)風(fēng)巷外側(cè)鋪設(shè)，氮?dú)忉尫趴趹?yīng)高于底板、以90°彎管拐向采空區(qū)，與工作面保持平行、并用石塊或木垛等加以保護(hù)。注氮管道一般采用單管，管道中設(shè)置三通，從三通上接出長(zhǎng)500mm左右的支管，以防堵管。根據(jù)三帶實(shí)測(cè)，確定氮?dú)忉尫趴谥g的距離為30m。當(dāng)?shù)诙l注氮管口埋入采空區(qū)氧化帶與窒息帶的交界部位時(shí)向采空區(qū)注氮，利用漏風(fēng)流將氮?dú)鈳肼╋L(fēng)流所達(dá)到氧化升溫帶，從而惰化漏風(fēng)流及漏風(fēng)流所經(jīng)過(guò)的區(qū)域。另外，氮?dú)庠谧⒌獕毫Φ淖饔煤偷獨(dú)獗旧淼牟祭蔬\(yùn)動(dòng)作用下，會(huì)很快在整個(gè)注氮區(qū)域均勻擴(kuò)散，從而起到惰化整個(gè)采空區(qū)的作用。注氮方式從空間上分為開放式注氮和封閉式注氮，從時(shí)間上分為連續(xù)性注氮和間斷性注氮。工作面開采初期和停采撤架期間，或因地質(zhì)破碎帶、機(jī)電設(shè)備等原因造成工作面推進(jìn)緩慢，宜采用連續(xù)性注氮；工作面正常回采期間，可采用間斷性注氮。6.4注氮流量與注氮量的計(jì)算1、采空區(qū)防火惰性指標(biāo)預(yù)防工作面采空區(qū)內(nèi)煤炭自然發(fā)火，重點(diǎn)是將采空區(qū)氧化帶進(jìn)行惰化，使氧含量降到阻止煤炭氧化自燃的臨界值以下，從而達(dá)到使氧化帶內(nèi)的煤炭處于不氧化或減緩氧化的狀態(tài)。按煤炭氧化自燃的觀點(diǎn)，采空區(qū)氣體組分中除氧氣外，氮?dú)狻⒍趸嫉染梢暈槎栊詺怏w，對(duì)煤炭的氧化起抑制作用。氧氣是煤炭自燃的助燃劑，注氮后采空區(qū)氧化帶內(nèi)氧氣濃度的高低反映出注氮效果的好壞，因此把氧含量臨界值作為惰化指標(biāo)是合理的。理論與實(shí)踐表明：當(dāng)氧含量降低到5—10％時(shí)，可抑制煤的氧化自燃，我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定，注氮后采空區(qū)氧化帶氧含量應(yīng)小于7%。；因此在擬定采空區(qū)防火惰化指標(biāo)時(shí)應(yīng)以7%作為設(shè)計(jì)依據(jù)。2、火區(qū)惰化指標(biāo)采空區(qū)一旦發(fā)生火災(zāi)，采用注氮方法滅火時(shí)，在注氮初期注氮流量要大，這是因?yàn)橐环矫嬉杆賹⒒饏^(qū)空間惰化，另一方面注入的氮?dú)膺€要惰化漏進(jìn)的新鮮風(fēng)流?；饏^(qū)惰化后，繼續(xù)注入的氮?dú)庵饕鸲杌╋L(fēng)的作用，注氮流量就相應(yīng)減少。通常滅火注氮量可按封閉火區(qū)體積的3倍左右計(jì)算。實(shí)驗(yàn)研究表明：氣體成份中當(dāng)氧含量低于5%時(shí)就能阻止煤炭的氧化和燃燒，為防止采空區(qū)內(nèi)可燃性氣體因明火而發(fā)生爆炸，火區(qū)惰化指標(biāo)應(yīng)以氧含量低于3%為設(shè)計(jì)指標(biāo)。3、采空區(qū)防火注氮流量的理論計(jì)算由于煤礦條件千差萬(wàn)別，目前沒有統(tǒng)一的計(jì)算公式，只能按綜放面（綜采面）的產(chǎn)量、噸煤注氮量、瓦斯量、氧化帶內(nèi)氧含量進(jìn)行計(jì)算。1）按產(chǎn)量計(jì)算此法計(jì)算的實(shí)質(zhì)是在單位時(shí)間內(nèi)注氮充滿采煤所形成的空間，使氧氣濃度降到惰化指標(biāo)以下，其經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：式中:—注氮流量，m3/h;

—工作面年產(chǎn)量，t；—年工作量，取330d；—煤的密度，t/m3；—管路輸?shù)剩弧煽諈^(qū)注氮效率；—空氣中的氧含量，取20.8%；—采空區(qū)防火惰化指標(biāo)，取7%。式中:

煤的密度取1.42t/m3,管路輸?shù)?取經(jīng)驗(yàn)值0.9，采空區(qū)注氮效率,取經(jīng)驗(yàn)值0.7。2）按噸煤注氮量計(jì)算此法計(jì)算是指綜放面（綜采工作面）每采出一噸煤所需要的防火注氮量。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)每噸煤需5m3氮?dú)饬?，可按下式?jì)算注氮流量：式中:—注氮流量，m3/h;

—工作面年產(chǎn)量,取980000t;

—工作面回采率，取95%；—年工作量，取330d.3）按采空區(qū)氧化帶氧含量計(jì)算此法計(jì)算的實(shí)質(zhì)是將采空區(qū)氧化帶內(nèi)的原始氧含量降到防火惰化指標(biāo)以下，按下式計(jì)算：式中:—注氮流量,m3/h；

—采空區(qū)氧化帶的漏風(fēng)量，m3/h;

—采空區(qū)氧化帶內(nèi)原始氧含量，(取平均值14%);

—注氮防火惰化指標(biāo),取7%;

—注入氮?dú)庵械牡獨(dú)饧兌?，?7%。式中：采空區(qū)氧化帶的漏風(fēng)量，取經(jīng)驗(yàn)值90m3/h。4、采空區(qū)防火注氮量的理論計(jì)算工作面采用間歇式注氮時(shí)，每次注氮必須將采空區(qū)的氧化帶的氧氣含量降到7％以下，才能達(dá)到防滅火的作用。注氮量公式：式中：：注氮總量；：注氮系數(shù),取3；：惰化帶寬度（工作面斜長(zhǎng)）；：惰化帶長(zhǎng)度；：惰化帶高度（采放高度），取其厚的平均值；：煤的松散系數(shù),取0.5；正常開采的工作面，為了惰化采空區(qū)而實(shí)施氮?dú)夥罍缁饡r(shí)，一般要實(shí)行連續(xù)式注氮，只有具備了在本煤層注氮防火的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并且基本掌握了采空區(qū)后方“三帶”的分布情況，同時(shí)具備在任何時(shí)間都可以隨時(shí)注氮的條件后，才可以考慮間歇式注氮方法。相比較連續(xù)式注氮，間歇式注氮可以大量節(jié)約氮?dú)?，可有效減少成本。6.5柳灣煤礦回采工作面采空區(qū)注氮設(shè)計(jì)1、煤層賦存條件：柳灣煤礦所采煤層均具有自燃發(fā)火傾向,最短發(fā)火期為半年。2、注氮設(shè)備：井下移動(dòng)式注氮機(jī)（地面注氮系統(tǒng)正在建設(shè)中）3、注氮方法：埋管注氮4、注氮管尺寸：2寸5、注氮工藝流程：三盤區(qū)石門聯(lián)巷→回采工作面材料巷→2寸注氮管→采空區(qū)6、注氮參數(shù)及計(jì)算方法1）：注氮流量計(jì)算按產(chǎn)量計(jì)算：工作面年產(chǎn)量A：980000噸煤的密度：1.42t/m3管路輸?shù)剩?.9，采空區(qū)注氮效率：0.7空氣中的氧含量C1：20.8%采空區(qū)防火惰化指標(biāo)C2：7%年工作量t：330d；=273m3/h2）：注氮量計(jì)算注氮量公式：：注氮系數(shù),取3；：惰化帶寬度（工作面斜長(zhǎng)）,214m；：惰化帶長(zhǎng)度，30m。：惰化帶高度（采放高度），取其厚的平均值：9.1m；：煤的松散系數(shù),取0.5=87633m39、埋管注氮布置示意圖圖6-1注氮管埋設(shè)布置圖10、采空區(qū)注氮安全技術(shù)措施1）在進(jìn)風(fēng)巷往采空區(qū)內(nèi)鋪設(shè)2寸注氮管，出口位置距切頂線35m處。2）為保證氮?dú)獠恍孤┗蛏傩孤?，上、下隅角分別用風(fēng)筒布建起阻隔風(fēng)障墻。3）注氮期間回采工作在救護(hù)隊(duì)監(jiān)護(hù)下照常進(jìn)行。救護(hù)隊(duì)監(jiān)護(hù)要佩戴氧氣呼吸器，攜帶多功能氣體測(cè)量?jī)x，備用氧氣瓶?jī)蓚€(gè)。4）在進(jìn)風(fēng)巷注氮進(jìn)氣口事先裝設(shè)2寸閥門和（三通閥門）氣體檢測(cè)孔。注氮初期，先將注氮入口的2寸截門關(guān)閉，使管路內(nèi)“憋氣”，通風(fēng)區(qū)管道工迅速巡視注氮管路系統(tǒng)檢查有無(wú)漏氣，發(fā)現(xiàn)漏氣立即處理。系統(tǒng)無(wú)問(wèn)題后方可打開（氣體檢測(cè)孔）排氣截門進(jìn)行排空，當(dāng)管路出口氧氣濃度降到3%以下時(shí)（關(guān)閉三通閥門打開注氮閥門）方可向采空區(qū)內(nèi)注氮。5）注氮期間救護(hù)隊(duì)每班派2名救護(hù)隊(duì)員和一名（管路巡查人員）管理干部到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)及警戒，負(fù)責(zé)采場(chǎng)和回風(fēng)風(fēng)流的監(jiān)護(hù)工作，瓦斯工、防火員定期配合救護(hù)隊(duì)員監(jiān)護(hù)檢查，一旦風(fēng)流中氧氣濃度低于18%或其他氣體超過(guò)規(guī)程規(guī)定時(shí)，立即通知注氮人員停止注氮，同時(shí)將人員撤至正眼新鮮風(fēng)流中。系統(tǒng)內(nèi)工作人員一旦有呼吸急促等缺氧征兆時(shí)，要立即外撤到安全地點(diǎn)。6）地面束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控分析回風(fēng)巷、上隅角等處的氣體成分，監(jiān)測(cè)采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度是否控制在3~8%之間，以便驗(yàn)證注氮效果。7煤層注阻化劑水溶液減緩煤層氧化設(shè)計(jì)7.1煤層注水參數(shù)設(shè)計(jì)煤層注水是指在回采前超前在煤層中打若干鉆孔,通過(guò)鉆孔注入壓力水,使其滲入煤體內(nèi)部,增加煤的水分,從而減少煤層開采過(guò)程中煤塵的產(chǎn)塵量。煤層注水其實(shí)質(zhì)為:通過(guò)鉆孔并利用水的壓力將水注入煤層中,依靠壓力水在煤體裂隙中的滲透、壓差、毛細(xì)和分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),使注入煤層中的水沿著煤的裂隙分割的煤塊滲透并儲(chǔ)存于裂隙與空隙之中,增加煤體的水分,使煤體得到預(yù)先濕潤(rùn)。1、封孔工藝煤層注水的效果很大程度上取決于封孔方法及封孔質(zhì)量。為有效地杜絕漏水,一選擇使用封孔泵進(jìn)行封孔,Φ33mm封孔器長(zhǎng)度1.5m,靠封孔泵推力將砂漿把鉆孔周圍空隙堵塞,推力達(dá)3MPa,封孔深度3m,凝固后進(jìn)行高壓注水,煤體及煤幫未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象;二是選擇使用封孔器進(jìn)行封孔,注水后其自然膨脹堵孔,開始注水。2、注水參數(shù)注水壓力、流量和注水時(shí)間是決定超前注水濕潤(rùn)煤體效果的主要參數(shù),一般應(yīng)以在較低的注水壓力情況下保持足夠的流量和較長(zhǎng)的注水時(shí)間為宜。1）單孔注水量：式中：Q——單孔注水量，m3；k——鉆孔前方煤體濕潤(rùn)系數(shù)，1.1～1.3M——煤層厚度 4.7mlj——鉆孔間距，m15ml——鉆孔長(zhǎng)度，m143mρ——煤的密度，t／m3；1.42δ——噸煤注水量，m3／t。應(yīng)為0.02～0.04m3／t。取0.032）注水時(shí)間：注水時(shí)間：式中：T——注水時(shí)間，h；q——單孔注水流量，m3／h。3）注水壓力：采用動(dòng)壓注水7.2阻化劑的選擇及其參數(shù)確定1、阻化劑的選擇在選擇阻化劑時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下5個(gè)方面：1)阻化率要高。阻化率是衡量阻化劑阻化效果的一個(gè)重要指標(biāo)。阻化率值愈大，阻止煤炭氧化能力愈強(qiáng)。因此，阻化率是阻化劑選擇的重要指標(biāo)。2)阻化衰退期要長(zhǎng)。阻化衰退期即煤炭經(jīng)阻化處理后，阻止氧化的有效日期，也稱為阻化劑的阻化壽命。由此可以看出，壽命與阻化率有密切關(guān)系。阻化劑的阻化率高、阻化壽命長(zhǎng)，是理想的阻化劑。阻化率雖高，但抑制煤的氧化的時(shí)間很短，即阻化壽命短，則不能認(rèn)為是良好的阻化劑。因此，在選擇阻化劑時(shí)，即要考慮阻化率，也要考慮阻化壽命。3)安全性好，費(fèi)用低。選擇的阻化劑及其溶液應(yīng)是無(wú)毒，能防止在滅火過(guò)程中可能發(fā)生的瓦斯爆炸，并不污染井下環(huán)境，且費(fèi)用又較低。4)來(lái)源可靠，供應(yīng)充足，運(yùn)輸方便。井下采用的阻化劑防滅火，其用量較大，因此來(lái)源必須可靠，供應(yīng)充足，否則要貽誤生產(chǎn)。另外，運(yùn)輸也不能過(guò)遠(yuǎn)，而且要方便，否則會(huì)增加噸煤成本。所以，在綜合考慮阻化率、來(lái)源可靠、運(yùn)輸費(fèi)用及成本等方面的同時(shí)，應(yīng)優(yōu)先就地就近生產(chǎn)的阻化劑。5)對(duì)井下設(shè)備、設(shè)施腐蝕性小。酸堿物質(zhì)溶液對(duì)井下設(shè)備、設(shè)施的腐蝕作用不可忽視。為保證設(shè)備、設(shè)施安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)、維修量小、延長(zhǎng)使用壽命，要盡量選用腐蝕性小的阻化劑。目前，國(guó)內(nèi)外主要使用的阻化劑為吸水鹽類阻化劑，如氯化鈣()、氯化鎂()、純堿（Na2CO3）等，該類阻化劑阻化效果好、價(jià)格便宜且儲(chǔ)運(yùn)方便。根據(jù)柳灣煤礦的實(shí)際情況和注液噸煤成本，選著純堿（Na2CO3），作為阻化劑。2、阻化劑的濃度的確定阻化劑的濃度是影響防火效果和工作面噸煤成本的重要參數(shù)，可用下式計(jì)算：％100％式中．D——阻化劑溶液濃度，％；C——阻化劑溶液量，kg；T——阻化劑量，kg；V——用水量，kg。阻化劑溶液的濃度是影響阻化效果和噸煤成本的重要因素。在保證阻化效果和阻化劑壽命的前提下，應(yīng)盡量降低其濃度，合理的濃度應(yīng)根據(jù)煤的自然發(fā)火通過(guò)試驗(yàn)確定。7.3柳灣煤礦回采工作面煤層注水設(shè)計(jì)1、回采工作面概況（列如231115）：柳灣煤礦回采工作面開采煤層為太原組9#、10#、11#煤合并層，煤層產(chǎn)狀走向北西，傾向北東。煤層平均厚度為8.79米，煤層傾角2~6°，平均傾角4°，煤層平均厚度9.1米有自燃發(fā)火傾向性。煤層均具有爆炸性，9#煤塵爆炸指數(shù)為27.76%，10#煤塵爆炸指數(shù)為27.51%，11#煤塵爆炸指數(shù)為23.25%。9#煤塵爆炸指數(shù)為18.32%，10#煤塵爆炸指數(shù)為18.70%，11#煤塵爆炸指數(shù)為18.44%。各煤層的孔隙率分別為9#煤層5.35%、10#煤層5.33%、11#煤層5.04%。工作面走向長(zhǎng)平均530米，傾斜長(zhǎng)214米，斜面積為113420㎡。2、、回采工作面參數(shù)：1）工作面傾斜長(zhǎng)度：214米2）走向平均長(zhǎng)度：1200米3）煤層平均厚度：4.7米4）煤層傾角：2~6度5）采煤高度：2.6米6）放煤高度：4.7米3、煤層注水方式：根據(jù)工作面實(shí)際情況，柳灣煤礦回采工作面選用由材料巷向運(yùn)輸巷打長(zhǎng)鉆孔的注水方式。4、煤層注水參數(shù)：1）鉆孔直徑：Ф33mm2）鉆孔長(zhǎng)度：大于工作面傾斜長(zhǎng)的2/3，根據(jù)工作面實(shí)際情況，取143米。3）鉆孔間距：15-20m。4）鉆孔傾角：沿煤層上抬1-2度。5）封孔參數(shù)及封孔工藝：封孔采用橡膠快速封孔器封孔，封孔長(zhǎng)度1.5米。6）注水系統(tǒng)、注水量、注水時(shí)間、注水超前距及壓力：eq\o\ac(○,1)注水系統(tǒng)：地面水池三盤區(qū)后期回風(fēng)巷柳灣煤礦回采工作面材料巷注水孔eq\o\ac(○,2)單孔注水量：式中：Q—單孔注水量，m3；k—鉆孔前方煤體濕潤(rùn)系數(shù)，1.1～1.3；M—煤層厚度4.7mlj—鉆孔間距，m15ml—鉆孔長(zhǎng)度，m143mρ—煤的密度，t／m3；1.42δ—噸煤注水量，m3／t。應(yīng)為0.02～0.04m3／t。取0.03Q=1.2×4.7×15×143×1.42×0.03＝515m3/孔eq\o\ac(○,3)注水壓力：采用動(dòng)壓注液，實(shí)際注液壓力大于6MPa。eq\o\ac(○,4)注水時(shí)間：注水時(shí)間：式中：T—注水時(shí)間，h；q—單孔注水流量，m3／h。本設(shè)計(jì)采用（五孔邁步式）多孔注水，注水泵的最大流量為2.4m3／h，所以單孔注水流量為0.48m3／h。eq\o\ac(○,5)超前距離：注水鉆孔超前工作面60-100米。7）阻化劑的選擇及濃度：根據(jù)柳灣煤礦實(shí)際情況和注液噸煤成本，選擇純堿（Na2CO3）作為阻化劑,濃度可控制在5%-20%之間,暫把濃度控制在10%,以后根據(jù)效果適當(dāng)調(diào)整。8）阻化劑用量：（25℃相對(duì)密度2.532）eq\o\ac(○,1)單孔用量：按濃度5%需7.2T。eq\o\ac(○,2)總用量：按濃度5%需568.8T。9）鉆機(jī)及注水設(shè)備eq\o\ac(○,1)鉆機(jī)：選用ZQJC-360/7.1型氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)。eq\o\ac(○,2)鉆桿直徑：ф33mmeq\o\ac(○,3)注水工具：封孔器、壓力表、流量表、動(dòng)壓注水泵。5、煤層注水布置示意圖圖7-1柳灣煤礦回采工作面煤層注水鉆孔布置示意圖6、安全技術(shù)措施:1）作業(yè)人員開工前，必須嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，及時(shí)用長(zhǎng)柄工具搗去工作地點(diǎn)上部浮煤、浮矸，防止吊落傷人，確認(rèn)安全后方可進(jìn)入作業(yè)。2）按設(shè)計(jì)選定開孔位置，對(duì)鉆探地點(diǎn)的頂板、巷幫進(jìn)行加固，確定鉆孔的角度，在煤層中上部穩(wěn)固鉆機(jī)，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，正常后開始施工。3）施工中必須對(duì)風(fēng)、水管路注意保護(hù)，防止被擠壞、砸壞。4）要安排責(zé)任心強(qiáng)的人員擔(dān)當(dāng)阻化劑的配比工作，并對(duì)注液壓力、注液時(shí)間、注液量等參數(shù)及時(shí)記錄反饋通風(fēng)區(qū)，適時(shí)修改和調(diào)整注液工藝與參數(shù)，以便規(guī)范注液施工工藝和流程。5）鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，施工人員要集中精力，注意鉆機(jī)及鉆桿的旋轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異常要立即停機(jī)，查明原因并處理后方可開機(jī)。6）注水時(shí)要經(jīng)常觀察孔口情況，若本巷道或?qū)γ嫦锏腊l(fā)現(xiàn)出水要立即停注，無(wú)異常情況后再進(jìn)行復(fù)注,嚴(yán)禁人員站在正對(duì)封孔器位置,防止封孔器射出傷人。7）注水期間，要加強(qiáng)工作面的瓦斯地質(zhì)管理工作，有地質(zhì)構(gòu)造處應(yīng)停止注水工作。8）注水泵必須由專人負(fù)責(zé)操作和看管，泵的壓力不能超過(guò)設(shè)計(jì)壓力。9）鉆孔進(jìn)尺、注水記錄應(yīng)填寫清楚準(zhǔn)確，要在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)明孔號(hào)。10）嚴(yán)禁鉆機(jī)在井下帶電搬移，以及利用鉆機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行拆卸鉆桿。8煤炭自燃火災(zāi)束管檢測(cè)系統(tǒng)8.1煤礦自燃火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介煤礦自燃火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可有效的對(duì)該礦井下進(jìn)行煤層發(fā)火的早期監(jiān)測(cè)工作。這一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在微機(jī)控制下，可將井下任意地點(diǎn)的氣體，通過(guò)敷設(shè)的束管連續(xù)不斷的抽至井上的氣相色譜儀中進(jìn)行精確分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、O2、N2等氣體含量的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)某種氣體含量的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。這套系統(tǒng)可以預(yù)報(bào)煤炭自燃的趨勢(shì)；預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)發(fā)火點(diǎn)的溫度變化情況，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)進(jìn)行采樣與分析、輸出結(jié)果。杜絕礦井火災(zāi)事故的發(fā)生。煤礦自燃火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)敷設(shè)在井下各個(gè)地點(diǎn)的束管把需要檢測(cè)的氣體傳輸?shù)骄?，通過(guò)色譜分體氣體含量。要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，敷設(shè)在井下的束管密封必須完好，不漏氣不阻塞。色譜儀校驗(yàn)準(zhǔn)確、無(wú)故障保證分析數(shù)據(jù)的可靠。1、系統(tǒng)組成煤礦自燃火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共有7大部分組成1）束管部分：運(yùn)載井下氣體2）采樣控制部分：按規(guī)定的順序和時(shí)間將氣體送入氣相色譜儀中3）氣體分體部分：將氣體進(jìn)行分析并送入采樣接口板中4）數(shù)據(jù)采樣部分：采集色譜儀傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理5）數(shù)據(jù)分析部分：通過(guò)分析將采樣數(shù)據(jù)形成分析報(bào)告及譜圖6）打印輸出部分：打印分體報(bào)告、圖表7）網(wǎng)絡(luò)調(diào)度部分：將有關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享2、工作原理系統(tǒng)工作時(shí)，先啟動(dòng)抽氣泵，使束管內(nèi)形成負(fù)壓，使井下氣體被吸入管內(nèi)，到達(dá)井上電磁閥錢并處于等待檢測(cè)狀態(tài)。氣相色譜儀達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)后，微機(jī)通過(guò)控制接口板輸出一個(gè)開關(guān)量給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的繼電器吸合，接通某一路束管的電磁閥，該路束管內(nèi)的氣體被送入色譜儀中，由色譜儀開始分析，色譜儀的分析結(jié)果被送到微機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采樣接口板上，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬量變成數(shù)字量，然后由分析軟件分析處理，形成圖譜和分析結(jié)果。3、束管監(jiān)控設(shè)備柳灣煤礦束管檢測(cè)主要由GC4085型礦井氣體各點(diǎn)參數(shù)色譜自動(dòng)分析儀，A5085煤礦專用色譜工作站，G—103色譜用空氣發(fā)生器，ZBE型水輪式真空泵，HC4085礦井氣體采集系統(tǒng)，SPGH—600型高純氫發(fā)生器，電腦打印機(jī)，井下束管布置，井下濾水器九大部分組成，4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖圖8-1束管監(jiān)控系統(tǒng)圖8.2束管檢測(cè)系統(tǒng)布點(diǎn)及維護(hù)1、束管的敷設(shè)及布點(diǎn)原則隨著工作面的推進(jìn)，束管隨探頭將埋入采空區(qū)內(nèi)。為了防止束管和探頭被落石砸壞和堵塞，要將埋入采空區(qū)的束管套上一根細(xì)鋼管。探頭的端部應(yīng)罩以鐵絲網(wǎng)，并用堅(jiān)硬的護(hù)欄(或石墻)保護(hù)好。束管敷設(shè)管道內(nèi)的高度一般不低于1.8m，用吊臺(tái)掛鉤吊掛，敷設(shè)要平、直、穩(wěn)，與動(dòng)力電纜之間的距離不應(yīng)小于0.5m，并要避免與其他管線交叉。束管入口處必須安設(shè)濾塵器，整條束管至少安設(shè)3個(gè)吸濕器。采用束管集中監(jiān)測(cè)，采樣點(diǎn)即觀測(cè)站(點(diǎn))設(shè)置與觀測(cè)內(nèi)容如下：1)從地面監(jiān)測(cè)站中的終端接線箱引出束管，在全礦井的自燃危險(xiǎn)區(qū)建立自然發(fā)火觀測(cè)站(點(diǎn))，進(jìn)行系統(tǒng)的、定期的觀測(cè)。在采區(qū)工作面的回風(fēng)流建立一個(gè)觀測(cè)站(點(diǎn))，并符合井下觀測(cè)站(點(diǎn))的要求。其觀測(cè)站(點(diǎn))的位置應(yīng)使回風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)能控制全部回風(fēng)流。采區(qū)內(nèi)丟煤處，巷道內(nèi)錯(cuò)、外錯(cuò)，丟頂煤，留三角煤，分層巷道的盲巷及溜煤眼上方均應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)；火區(qū)密閉必須設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。柳灣煤礦束管監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如8-2所示。按照上述布置原則共布置28個(gè)探頭。2)一般防火監(jiān)測(cè)探頭的觀測(cè)氣樣為：一氧化碳、二氧化碳、瓦斯、烯烴類等。封閉火區(qū)防火墻內(nèi)的觀測(cè)氣樣為：一氧化碳、二氧化碳、氧氣、瓦斯、烯烴類，以及防火墻內(nèi)溫度、防火墻出水溫度、防火墻內(nèi)外壓差等。2、束管系統(tǒng)的維護(hù)為了防止束管因塵埃和冷凝水堵管，應(yīng)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)氣口處設(shè)置濾塵器和吸濕器。從吸氣口至井底的束管管路中還需要安設(shè)吸濕器，其數(shù)量應(yīng)根據(jù)吸氣口和束管沿途的溫度差來(lái)確定，一般不少于3個(gè)。為防止束管與束管、束管與分束管聯(lián)接處漏氣，束管與束管之間用直徑10mm的銅管聯(lián)接，所有接口均用環(huán)氧樹脂封閉。此外，應(yīng)采取具體措施防止鉆孔到分析室的束管或氣纜因冬季地面氣溫低造成結(jié)露凍結(jié)。圖8-2束管監(jiān)測(cè)探頭布置圖8.3監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)措施1、加大布點(diǎn)密度，提高預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)精度?；饏^(qū)、火點(diǎn)及影響區(qū)域、高溫隱患點(diǎn)、采煤工作面都要設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況變化及時(shí)變更取樣點(diǎn)次，重點(diǎn)防火地點(diǎn)要采取定點(diǎn)、定時(shí)、定人取樣，嚴(yán)把氣樣采集質(zhì)量關(guān)。2、嚴(yán)格氣樣分析日?qǐng)?bào)制度，要隨取樣隨分析，并當(dāng)天審核上報(bào)。3、做好防滅火監(jiān)測(cè)，每旬未或月底要對(duì)全礦的防滅火監(jiān)測(cè)情況實(shí)行階段性分析評(píng)價(jià)，對(duì)全礦防火監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)情況和防滅火措施實(shí)施效果評(píng)價(jià)，火區(qū)和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)要繪制指標(biāo)氣體變化曲線圖，有針對(duì)性地提出合理化建議，指導(dǎo)防火火工作的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。9工作面安全回采最低推進(jìn)速度確定9.1工作面采空區(qū)“三帶”的理論及劃分依據(jù)工作面采空區(qū)遺留浮煤自燃主要取決于浮煤厚度、氧濃度、漏風(fēng)強(qiáng)度、工作面推進(jìn)速度及自然發(fā)火期5個(gè)參量,工作面正常生產(chǎn)時(shí)，采空區(qū)自燃“三帶”處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)。采空區(qū)自然發(fā)火防治的首要技術(shù)前提是要搞清采空區(qū)自燃“三帶”的分布范圍，它是采空區(qū)注氮、堵漏風(fēng)等技術(shù)措施的主要技術(shù)依據(jù)。采空區(qū)自燃“三帶”主要指散熱帶、氧化帶和窒息帶。散熱帶內(nèi)由于冒落不充分，漏風(fēng)流較大，采空區(qū)遺煤氣化產(chǎn)生的熱量不能積聚，一般不會(huì)發(fā)生自然發(fā)火。氧化帶內(nèi)漏風(fēng)風(fēng)速適當(dāng)，具有熱量積聚的條件，O2體積分?jǐn)?shù)又能滿足氧化需求，因此最容易發(fā)生自然發(fā)火。窒息帶內(nèi)由于漏風(fēng)難以到達(dá)，O2體積分?jǐn)?shù)往往難以滿足氧化需求，一般也不會(huì)發(fā)生自然發(fā)火。煤自燃危險(xiǎn)性由內(nèi)因和外因共同決定，煤自燃的內(nèi)因是煤自身氧化放熱性能的強(qiáng)弱，對(duì)于特定的煤層，煤自身的氧化放熱性能一定，能否發(fā)生自燃，主要取決于外部蓄熱環(huán)境。把能夠引起煤自燃的必要條件的極限值稱為煤自燃極限參數(shù)(此時(shí)煤自身氧化放熱強(qiáng)度等于周圍環(huán)境的散熱強(qiáng)度)，對(duì)于綜放工作面采空區(qū)來(lái)說(shuō)主要有:最小浮煤厚度hmin，下限氧濃度Cmin，上限漏風(fēng)強(qiáng)度Qmax。圖9-1采空區(qū)三帶靜態(tài)劃分綜放（采）工作面采空區(qū)氧化升溫帶必須具備能夠使散熱強(qiáng)度小于放熱強(qiáng)度的外界條件，即采空區(qū)氧化升溫帶的范圍滿足(h>hmin)∩(C>Cmin)∩(Q<Qmax)的區(qū)域。綜放工作面采空區(qū)窒熄帶的范圍滿足C<Cmin的區(qū)域，散熱帶的范圍滿足(Q>Qmax)∪(h<hmin)的區(qū)域，如圖9-1所示。9.2工作面采空區(qū)“三帶”的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方案1、沿工作面上、下風(fēng)巷各預(yù)埋3趟測(cè)溫系統(tǒng)與束管系統(tǒng)，上、下風(fēng)巷測(cè)定系統(tǒng)各150m長(zhǎng)，測(cè)定系統(tǒng)外面需2寸防塵水管保護(hù)，在采空區(qū)上、下風(fēng)巷各布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，具體布置圖9-2所示。1#—6#-取樣頭位置①②-抽氣站與測(cè)溫站圖9-2采空區(qū)束管與測(cè)溫布置示意圖2、束管從工作面處第一個(gè)測(cè)點(diǎn)開始，分別穿于三通，防塵管、兩通，在每個(gè)測(cè)點(diǎn)處與該處測(cè)點(diǎn)的測(cè)溫探頭導(dǎo)線綁定后，一齊拉出防塵管。3、待束管及以各測(cè)點(diǎn)設(shè)置的測(cè)溫探頭共同拉出至指定位置后，在每個(gè)測(cè)點(diǎn)處將對(duì)應(yīng)的單芯束管從法蘭穿入拉進(jìn)探頭保護(hù)套管,直至達(dá)到保護(hù)套管打孔處，并將傳感器溫度應(yīng)端與對(duì)應(yīng)束管進(jìn)行綁定，固定于套管內(nèi)，具體見圖8-3所示。圖9-3防塵管布置圖4、用黃泥將三通與法蘭連接處封堵,防止防塵管內(nèi)氣體進(jìn)入套管,影響氣體成份；將鋼絲網(wǎng)包裹于保護(hù)套管的周圍，防止異物堵塞套管四周孔眼，影響抽氣；用鐵絲穿出套管四周孔眼,捆綁固定于防塵管和三通管上,防止套管脫落；將防塵管兩通及三通擰牢固定，具體見圖9-4所示；圖9-4套管布置圖5、所有防塵管，三通，兩通，套管固定完畢后，將各測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的束管及補(bǔ)償導(dǎo)線的人工數(shù)據(jù)采集端理順,便于進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定。9.3煤層最短自然發(fā)火期煤的實(shí)際最短發(fā)火期用模擬的方法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)殚_采技術(shù)因素影響的最佳值是無(wú)法給出的，煤的最佳氧化環(huán)境也無(wú)法確定，同一煤層不同礦井其實(shí)際最短發(fā)火期可能是不一樣的，因此，煤層實(shí)際最短發(fā)火期只有統(tǒng)計(jì)值。模擬目的就是了解煤的氧化的規(guī)律性，具體說(shuō)有兩個(gè)目的，其一是給定相同的外部條件，模擬不同煤樣的自燃過(guò)程，求出其的發(fā)火期的值，以比較不同煤的氧化性的強(qiáng)弱和發(fā)火危險(xiǎn)性程度；其二是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定結(jié)果，給出模擬的邊界條件，模擬煤的氧化過(guò)程，確定煤的實(shí)際發(fā)火期的值，為進(jìn)行煤炭發(fā)火的預(yù)報(bào)與采取防治措施提供依據(jù)。采用WH2000型煤炭自燃特性測(cè)定儀測(cè)定煤體的氧化特性，再根據(jù)相應(yīng)的理論，建立煤最短自然發(fā)火期的數(shù)學(xué)模型，測(cè)定煤的最短自然發(fā)火期。9.4最低推進(jìn)速度的確定根據(jù)實(shí)際測(cè)定采空區(qū)氣體及溫度變化情況的結(jié)果，結(jié)合采空區(qū)“三帶”劃分的理論。確定該工作面的“三帶”的寬度。根據(jù)氧化帶的寬度及煤的最短自然發(fā)火期，確定工作面安全回采最低推進(jìn)速度。V＝L/T=150/58=2.59m/d式中：L—自燃帶寬度，m。T—煤層煤樣的最短自然發(fā)火期。當(dāng)工作面推進(jìn)速度大于最小回采速度時(shí)，采空區(qū)一般不會(huì)發(fā)生自燃。10特殊地點(diǎn)和特殊時(shí)期防滅火設(shè)計(jì)10.1掘進(jìn)施工防滅火1、放頂煤工作面兩道掘進(jìn)，應(yīng)盡可能采取機(jī)掘方式和錨索、錨網(wǎng)支護(hù)方式，以減少頂煤破碎及冒頂。過(guò)斷層時(shí)優(yōu)先采用錨架聯(lián)合支護(hù)與噴漿相結(jié)合；嚴(yán)禁頂板支護(hù)下留網(wǎng)兜和離層松散煤體。2、放頂煤工作面兩道掘進(jìn)，應(yīng)采用大功率對(duì)旋風(fēng)機(jī)供風(fēng)，加大工作面風(fēng)量，且獨(dú)立通風(fēng)，不得與其它采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)。防止一旦發(fā)生自然發(fā)火事故時(shí)，影響范圍擴(kuò)大。3、掘進(jìn)期間應(yīng)加強(qiáng)巷道支護(hù)，防止冒頂。一旦發(fā)生冒頂，冒高超過(guò)1.0m，必須徹底清理冒頂前后區(qū)域的浮煤，對(duì)冒頂區(qū)域進(jìn)行接頂并噴水泥砂漿。接頂材料應(yīng)使用不燃材料。掘進(jìn)施工過(guò)程中出現(xiàn)冒頂時(shí)，施工單位或掘進(jìn)組要立即通知通風(fēng)區(qū)，通風(fēng)區(qū)及時(shí)派查火員，監(jiān)測(cè)自燃隱患情況。一旦出現(xiàn)異常，掘進(jìn)施工單位要根據(jù)礦上安排積極配合通風(fēng)區(qū)進(jìn)行防滅火處理。4、巷道掘進(jìn)過(guò)斷層、頂煤松動(dòng)時(shí)，采取放除頂煤、噴漿堵漏、壓注凝膠或其它防滅火材料等措施進(jìn)行處理。5、巷道掘進(jìn)過(guò)老巷時(shí)，如果與老巷法線距離小于2m，一定要搗透老巷；待將老巷進(jìn)行簡(jiǎn)單修護(hù)打木垛后，盡快砌墻、噴漿封閉。該密閉墻要留好注漿孔和觀察孔，并注漿填實(shí)。6、掘進(jìn)施工巷道要嚴(yán)格按照中腰線施工，嚴(yán)禁盲目透采空區(qū)。一旦誤透采空區(qū)，要立即砌墻封閉、噴漿處理；該密閉墻也要留好注漿孔和觀察孔等。7、掘進(jìn)施工透采空區(qū)放水巷時(shí)，不允許巷道直接采空區(qū)，應(yīng)盡量采用打放水孔透采空區(qū)。放水孔外安“U”型管。8、工作面進(jìn)回風(fēng)巷沿空掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)采用錨網(wǎng)（索）支護(hù)與沿空側(cè)幫頂噴漿相結(jié)合；沿空側(cè)幫頂噴漿工作不得滯后掘進(jìn)迎頭200m。且沿走向相鄰采空區(qū)打鉆孔、注膠體泥漿、堵漏風(fēng)。10.2開切眼防火開切眼形成后，在支架安裝期間，采用人工至少三次對(duì)開切眼浮煤和煤壁噴灑防滅火阻化劑并噴水，進(jìn)行開切眼自然發(fā)火預(yù)防。工作面開始推進(jìn)時(shí)，由于此時(shí)工作面推進(jìn)速度很慢，需要加強(qiáng)自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作；工作面推進(jìn)一定距離后，即可對(duì)開切眼采空區(qū)內(nèi)連續(xù)注入高純度小流量的氮?dú)?。若開且眼出現(xiàn)自燃，則在進(jìn)、回風(fēng)巷內(nèi)向開切眼打鉆孔注入氮?dú)馀菽蚍罍缁鹉z體滅火。10.3工作面因故停采時(shí)期的防火當(dāng)工作面因故停采和推進(jìn)速度慢時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)上、下隅角和支架上方自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。對(duì)架后頂煤進(jìn)行打鉆注膠體泥漿，并對(duì)采空區(qū)內(nèi)浮煤進(jìn)行灌漿處理。10.4支架上部自燃火災(zāi)防治對(duì)支架上方溫度為35℃，使用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)支架上方和支架間溫度，當(dāng)超過(guò)風(fēng)流溫度10℃，或出現(xiàn)明顯的煤壁和支架掛汗現(xiàn)象、焦油味、煙氣味或芳香味，應(yīng)及時(shí)注水降溫，或使用氣動(dòng)注漿泵進(jìn)行插管注防滅火膠體，有條件時(shí)進(jìn)行鉆孔注漿,采用在支架間隙向上插管或鉆孔注入粘稠膠體劑等方法進(jìn)行處理。10.5回收面拆除期間防滅火1、加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備維護(hù)，集中力量，優(yōu)化勞動(dòng)組織，綜放支架必須在40天內(nèi)全部撤除；普通綜采支架必須在20天內(nèi)全部撤除，炮采工作面的收面拆除時(shí)間不超過(guò)20天。2、綜放工作面收面時(shí)，工作面停采線以里30米范圍內(nèi)頂煤全部放干凈，放煤均勻并全部見矸為止，形成隔離帶。3、綜放面收面時(shí)必須割平底板，并加強(qiáng)工作面上網(wǎng)、上鋼絲繩期間的頂煤（頂板）管理工作，提高支架初撐力和支架支護(hù)質(zhì)量，以保持頂煤完整不松動(dòng)，并方便工作面支架拆除。4、收面之后，通風(fēng)區(qū)要采用打板墻、噴涂聚胺泡沫或壓注凝膠、羅克休等措施，封堵進(jìn)風(fēng)隅角。5、支架撤除時(shí)，應(yīng)按措施規(guī)定打設(shè)木垛和三角斜撐留設(shè)通風(fēng)道，確保通風(fēng)斷面。6、控制工作面風(fēng)量。工作面停采后，即根據(jù)具體情況進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，使工作面風(fēng)量保持在有利于防滅火的水平上，保持工作面溫度不超過(guò)25℃，風(fēng)速不低于0.4m/s，減少工作面向采空區(qū)漏風(fēng)。

7、工作面停采后，應(yīng)立即進(jìn)行支架上方頂煤自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，及時(shí)埋設(shè)監(jiān)測(cè)管，定時(shí)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有自燃征兆，應(yīng)立即對(duì)支架上方頂煤進(jìn)行注膠或注羅克休等防滅火材料，有效及時(shí)處理自燃隱患。

8、采空區(qū)實(shí)行預(yù)防性埋管灌漿，預(yù)埋管不得少于3趟，管口距離停采線分別為30m、60m、90m。根據(jù)實(shí)際需要在專項(xiàng)措施中確定每天注漿（膠）時(shí)間；若工作面拆除期間CO濃度上升幅度較大，應(yīng)變注漿為壓注膠體泥漿。

9、收面拆架期間必須加強(qiáng)氣體監(jiān)測(cè)等預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，必要時(shí)取樣化驗(yàn)分析，以監(jiān)督撤架期間采空區(qū)氣體變化情況和火情。

10、工作面支架拆除完畢后，通風(fēng)區(qū)必須在5天之內(nèi)封閉兩道，并進(jìn)行充填注漿。10.6采面封閉之后防滅火1、工作面在規(guī)定的時(shí)間拆除完畢之后，通風(fēng)區(qū)應(yīng)立即砌墻封閉。