专项安全技术措施

我矿工作面生产方式采用的是综采放顶煤开采，采空区遗留煤炭较多，为采空区防止遗煤自燃埋下了重大的安全隐患。为防止综采工作面采空区发生煤炭自燃，特制定专项安全技术措施如下：

一、 封堵进、回风隅角

1、由综采队分别在4*********工作面、4*********工作面的进、回风隅角用快速砌垒材料（FSA快砌材料）每隔10米构筑一道阻燃隔离墙（墙体要紧贴垮落区，墙宽以并排两个编织袋宽度为准）。通风队在此墙体上喷涂XX-15快速喷涂材料，最大限度的减少向采空区漏风，降低供氧条件。

2、在综采工作面备足能够砌筑厚度为250mm墙体的材料，包括红砖、水泥和沙子；材料码放在辅运巷距工作面20m处、主运巷风门之间；材料必须靠帮码放整齐，不得影响正常的通风和行人。

二、均压防火

1、在综放工作面主运顺槽设置调节墙，调节工作面两道进回风压差。停采期间降低工作面风量，保持配风在800～1000 m3/min。

2、 保持工作面上下出口净断面达原设计断面的95%以上，保持工作面两道材料设备码放整齐；在回风侧设置引风帘，增大回风隅角的风量，稀释并排除回风隅角有害气体。

3、每两天由测风员对综放工作面进行一次全面测风，摸清本采区区域通风压能分布情况，施行区域均压。

三、加强瓦斯检测

1、 工作面设专职瓦检员检查瓦斯。瓦斯检查设点为：⑴ 工作面风流；⑵ 回风隅角；⑶ 后部溜子上、中、下三点及距工作面回风巷10m以外回风巷。瓦检员3～4小时检查一次，检查情况及时通报看面人员及通风调度；当瓦斯超限时，必须按《煤矿安全规程》第136条、13、139条规定处理，并立即汇报矿调度室；瓦检员现场交。

2、 在工作面回风顺槽距工作面10m处及回风隅角安设瓦斯自动检测报警断电仪，连续监测回风流中瓦斯浓度，报警浓度为CH4≥1.0%，断电浓度CH4≥1.5%，复电浓度为CH4＜1.0%，断电范围为工作面及回风流中全部非本质安全型电气设备。回风隅角还必须悬挂氧气、一氧化碳自动检测报警仪。瓦斯自动检测报警断电仪、氧气、一氧化碳自动检测报警仪每七天必须校验一次，保证其正常工作。

3、加强工作面下隅角气体检查，对4*********、4*********工作面束管进行每周不少于3次的巡检，检查束管是否有破口、断裂、堵塞等，束管管线吊挂是否平直；每天出具1份工作面采空区气体分析报告。 同时通过使用取气球胆采集工作面上隅角气样，与束管分析结果进行对比，监测人员每天必须按时、准确做好束管监测报表，并及时报送通风技术组以便及时掌握采空区的自燃发火状况。发现有异常时要立即报告矿领导。

4、通风技术主管负责对采空区煤炭自然发火预测预报报表和束管气体分析报告进行分析，建立监测档案。每周将分析报告结果上报通风副总和总工程师。

5、通风队加强对采空区地面裂缝漏风的检查；由总工程师协调加强对采空区地面裂缝的封堵工作，杜绝地表向采空区漏风。 

四、注氮防灭火

（一）氮气防灭火机理

1、采空区内注入大量的高浓度的氮气后，氧气浓度相对减小，氮气部分地替代氧气而进入到煤体裂隙表面，这样煤表面对氧气的吸附量便降低，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化放热速度。

2、对于采空区注氮防灭火而言，采空区注入氮气后，提高了气体静压，降低了漏入采空区的风量，减少了空气与煤炭直接接触的机会。

3、氮气在流经煤体时，吸收了煤氧化产生的热量，可以减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止。

4、采空区内的可燃、可爆性气体与氮气混合后，随着惰性气体浓度的增加，爆炸范围逐渐缩小（即下限升高、上限下降）。当惰性气体与可燃性气体的混合物比例达到一定值时，混合物的爆炸上限于下限重合，此时混合物失去爆炸能力。

（二）注氮方法

埋管注氮：在工作面的进风侧采空区埋设一趟注氮管路，在距离进风隅角100米位置处分为两支：一根接入采空区，另一根接至进风隅角位置，随着工作面不断推进。两支管路每隔60米断开一次，采用迈步式轮流对采空区进行注氮。

（三）注氮方式

注氮方式采取间歇断式注氮。即在采空区拟处理区域注入一定量的氮气后停止注氮，考察氮气在该区域内的滞留时间，随着氮气的泄漏，采空区内的氧气浓度会逐渐回升，当氧气浓度回升至自然发火的临界氧浓度之上时，开始新一轮的注氮； 

注氮量的确定

根据采放高度、采空区碎胀系数、自然发火危险带宽度等确定注氮口每开启一次的注氮量。

注氮量的确定原则是使氮气充满整个需要惰化处理的区域，每个综放工作面注氮量分为首次注氮量和间歇式注氮量。

1、4*********工作面首次注氮量可按公式1)计算。

                     1)

Q1=120×11×240×3×0.9=855360 m3

式中：Q1——首次总注氮量，m3；

      W——惰化带宽度，m；

      H——惰化带（采、放煤）高度，m；

      L——惰化带长度，m；

      K1——采空区气体置换系数，取2-3；

      K2——采空区松散系数，0.5-0.9。

间歇式注氮的日注氮量用公式2)计算。

                   2)

式中：Qn——间歇式注氮时日注氮量，m3；

      b ——工作面日推进度，m；

      L——工作面长度，m；

      H——采、放煤高度，m；

K1——采空区气体置换系数，取2-3； 

      K2——采空区冒落矸石松散系数，取0.8-0.9；

      K3——工作面推进速度校正系数，按公式3)计算。

 =200-80/200=0.6     3）                   

式中：Lmax——采空区窒息带与氧化带自燃危险区边界距工作面的距离，m；

      Lmin——采空区氧化带自燃危险区距工作面的最短距离，m。

=240×11×3×0.9×0.6

=4276.8m3

式中：Qn——间歇式注氮时日注氮量，m3；

      L——工作面长度，m；

      H——采、放煤高度，m；

K1——采空区气体置换系数，取2-3； 

      K2——采空区冒落矸石松散系数，取0.8-0.9；

      K3——工作面推进速度校正系数， 

如果注氮强度按3000m3/h计算，那么每日注氮时间为1.4256小时。

加强注氮工作，实现以注氮防火措施为主。要求制氮机每天注氮时间不少于1.5小时，即注氮量不低于4276.8m3/日。

2、*********工作面首次注氮量可按公式1)计算。

                     1)

Q1=120×11×200×3×0.9=712800 m3

式中：Q1——首次总注氮量，m3；

      W——惰化带宽度，m；

      H——惰化带（采、放煤）高度，m；

      L——惰化带长度，m；

      K1——采空区气体置换系数，取2-3；

      K2——采空区松散系数，0.5-0.9。

间歇式注氮的日注氮量用公式2)计算。

                   2)

式中：Qn——间歇式注氮时日注氮量，m3；

      b ——工作面日推进度，m；

      L——工作面长度，m；

      H——采、放煤高度，m；

K1——采空区气体置换系数，取2-3； 

      K2——采空区冒落矸石松散系数，取0.8-0.9；

      K3——工作面推进速度校正系数，按公式3)计算。

 =200-80/200=0.6     3）                   

式中：Lmax——采空区窒息带与氧化带自燃危险区边界距工作面的距离，m；

      Lmin——采空区氧化带自燃危险区距工作面的最短距离，m。

=198×11.75×3×0.9×0.6

=3768.93m3

式中：Qn——间歇式注氮时日注氮量，m3；

      L——工作面长度，m；

      H——采、放煤高度，m；

K1——采空区气体置换系数，取2-3； 

      K2——采空区冒落矸石松散系数，取0.8-0.9；

      K3——工作面推进速度校正系数， 

如果注氮强度按3000m3/h计算，那么每日注氮时间为1.256小时。

加强注氮工作，实现以注氮防火措施为主。要求制氮机每天注氮时间不少于1.3小时，即注氮量不低于3768.93m3/日。

以上检测资料由通风队技术员专门收集整理分析，并组织实施和监督综合防灭火措施的落实，发现问题及时处理，汇报有关单位和人员。

（四）注氮设备

我矿制氮设备为AH—GT—1500变压吸附式制氮机，单台制氮能力为1500m3/h，共有三台同型号设备，配套有四台空压机。

（五）注氮防灭火注意事项

1、氮气源必须稳定可靠。

    2、注入的氮气浓度不小于97％。

    3、铺设一条专用的氮气输送管路系统及其附属安全设施。定期对输氮管路进行试压检漏。

    4、利用束管每天检测和安全监控系统连续监测采空区气体及上隅角成分变化。

5、在工作面上、下隅角设固定的温度观测点，对工作面温度进行监测。

    6、注氮期间必须有专人定期进行检测、分析和整理有关注氮车间、井下情况的记录、发现问题及时报告处理。

7、注氮过程中，工作场所的氧气浓度不得低于18.5％，否则应立即停止作业撤除人员，同时降低注氮流量或停止注氮。 

8、每次注氮必须有三人检查管路是否有漏气现象，处理漏气时，要有3人以上，巡查管路时必须顺风沿管路巡检。

9、在注氮过程中，瓦斯检查员要时刻检查工作面上隅角和回风巷瓦斯和其它气体浓度情况，当浓度不符合规定时，必须撤出工作面和回风巷内所有工作人员，待气体浓度降至安全浓度以下且稳定30min后，人员方可再次进入上述地点进行工作。

10、班长以上人员、电钳工及工作面内单独作业人员必须携带便携式瓦斯检测报警仪。

11、注氮期间与注氮无关的人员不得有进入注氮管路沿线巷道内。

12、注氮工作完成后，各工作地点的人员必须将注氮管路阀门关掉。

13、注氮管路必须有明显、醒目的标志，防止其他人员误做它用。

14、通风队负责在工作面辅运顺槽注氮支管上每隔60米进行一次标记，当工作面推进至标记时，将注氮支管断开。

15、其它未尽事宜严格按《煤矿安全规程》及平朔公司相关规定执行。

五、注浆防灭火

（一）、注浆机理

预防性灌浆，就是将水、浆材（粘土、砂等）按照适当比例，制成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的采空区以防止自燃火灾的发生。预防性灌浆的作用，一是隔绝氧气，二是散热。浆液进入采空区之后，固体物沉淀下来，充填于煤壁裂隙中间，能够有效的封堵裂缝漏风；沉淀物包裹遗煤，隔绝了遗煤与氧气的接触，切断了遗煤氧化的反应过程；而浆水能增加遗煤的外在水分，抑制氧化过程的放热。

（二）、注浆方法

一般情况下，煤矿所采用的注浆方法有以下三种：采前注浆、随采随注、采后注浆。①采前注浆：即采煤之前对老空区采区的防止自燃发火的措施，一般用于特厚、易燃煤层；②随采随注：随着工作面的回采向采空区注浆，一般用于煤层自燃发火期短的工作面；③采后注浆：利用在密闭墙上预埋的注浆管向采空区注浆。

我公司所采用的注浆方法为采后注浆，即采煤工作面回采结束后，在其主辅顺槽砌筑永久密闭墙，墙上预留注浆管，需要注浆时，将注浆系统支线管路与密闭墙上的注浆管连接即可实现注浆。注浆方式为间歇式注浆。

（三）、浆材要求

注浆系统所用固体浆材必须满足以下要求：

①不含助燃和可燃、易燃材料；不含催化物质

②粒度直径不大于2mm，细小颗粒（粒度小于1mm）要占到70%——75%。对于粘土，d≤0.1mm颗粒要占到60%——70%。

③主要物理指标：相对密度要求一般为2.4——2.8；塑性指数9——14；胶体混合物浓度（按MgO计）25%——30%；含砂量25%——30%（粒径在0.5——0.25mm以下）。

④容易脱水又要有一定的稳定性

一般用于煤矿注浆系统的浆材有粘土、亚粘土，页岩或者粉煤灰也可以用作注浆。根据我矿实际情况，可以选择的浆材有黄土、粉煤灰，制浆时水土比例一般为2:1（体积比），然后每千克浆液中悬浮剂添加量为1.5—2千克。

（四）、注浆量计算

采后注浆的注浆量的多少，主要取决于采空区（未垮落）的容积，一般情况下我公司综采工作面在拆面结束后，工作面全部垮落，只有上下隅角至密闭墙前的一段巷道未垮落，所以注浆容积即为此空间体积，计算如下

Q=M*L*H*K

式中  Q——灌浆所用土量，m3

      M——煤层采高，m

      L——未垮落巷道长度，m

      H——巷道宽度，m

      K——灌浆系数，即灌浆材料的固体体积与需要灌浆的采空区容积之比（取值范围0.03——0.3），考虑到我矿煤层较松散，泥浆收缩等特点K选为0.3。

我矿煤层采高为3.2米；巷道宽度5.0米；上下隅角至密闭墙距离一般为20米，加上未完全垮落部分以及绞车硐室等，未垮落巷道长度修正为40米。故每个注浆地点需土量大约3.2*40*5.0*0.3=192m3。

按照预定的水土比2:1，每天需要水量为384 m3。每个地点注浆量约为576 m3。根据我矿注浆设备每小时60 m3的注浆能力，每天注浆时间6小时，则每个注浆地点需要注浆时间为9.6小时，约为1.6天。

（五）、制浆设备

我矿所使用的注浆设备为FMH—60全自动防灭火系统，制浆能力为60 m3/h。

（六）、注浆安全事项

1注浆前，对清水的酸碱度、浆液的密度等参数进行测试，必须在符合要求的前提下才可以进行注浆

2对浆液的杂物、过滤网前杂物进行清理

3充填注浆时速度适中，切忌忽大忽小；接近充满时，适当减小流量

4注浆时在密闭墙管线上设置压力表，并安排专人观察；压力较大时，打开安全阀，停止注浆。

5注浆时，根据所用注浆管路长度适时安排人员巡查管路，是否有漏液处；注浆地点前后50范围内除监护人员外，其余人员不得逗留。

6每次注浆完毕，都必须使用清水清洗注浆管路，直到注浆管出水口微清水为止。

7为防止密闭墙内积水，每个地点注浆完毕7----10天后，要打开密闭墙反水管堵盖进行观察，若有水则需将水排出，积水排完后重新接好反水管堵盖。下载本文