采區(qū)防滅火設(shè)計.doc

采區(qū)防滅火設(shè)計 礦井火災(zāi)防治技術(shù)是安全技術(shù)中的一個分支，其主要內(nèi)容是，首先防止火災(zāi)發(fā)生，其次是防止火災(zāi)萬一發(fā)生后造成擴大化，把火災(zāi)的損失降低到最低限度。因此對火災(zāi)不能只考慮發(fā)生后的對策，而更重要的是著眼于發(fā)生前的預(yù)防對策，預(yù)防火災(zāi)于未然，是我礦防治火災(zāi)的方針。煤層自然發(fā)火是許多因素綜合作用的結(jié)果，而自然保護傾向性起著重要的作用，是自然發(fā)火的主要原因，其主要取決于如下因素：1、煤化程度2、煤巖成分3、煤中含有的瓦斯4、水分5、煤中的硫及其他礦物質(zhì)事實證明，開采技術(shù)和管理水平是引起自燃火災(zāi)直接關(guān)鍵性的原因，它包括礦井的開拓方式、采區(qū)巷道布置、回采方法、和回采工藝、通風系統(tǒng)和管理因素。即從開采設(shè)計到施工、生產(chǎn)和管理的各個環(huán)節(jié)中人們的一系列行為都對自燃火災(zāi)的發(fā)生起決定性的影響。 采礦技術(shù)對自燃火災(zāi)的影響主要表現(xiàn)為下列四個方面： （一）礦井開拓準備方式和采區(qū)巷道布置（二）回采方法和回采工藝（三）漏風（四）地質(zhì)因素 利用我們擁有的開采技術(shù)知識，在礦井設(shè)計、建井施工和生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)之中，采取一系列的有效的技術(shù)措施，來控制自燃因素的產(chǎn)生和發(fā)展，借以達到增強礦井先天性的防火能力。 生產(chǎn)實踐也證明，合理的開拓開采系統(tǒng)和開采方法，對防止自燃火災(zāi)起著決定性的作用。 開拓開采技術(shù)防火 ，就是根據(jù)煤層的自燃傾向性、發(fā)火期的長短、地質(zhì)條件等客觀因素，因地制宜、因時制宜的來考慮礦井的開拓布局，采區(qū)尺寸和巷道布置，應(yīng)用合理的采煤方法和先進的回采工藝，提高回采率和工作面推進速度，增強礦井的先天性的防火能力，減少甚至避免礦井自燃火源的產(chǎn)生，以保證安全生產(chǎn)。開拓開采防火，要從礦井設(shè)計著手，優(yōu)先考慮放火要求，在施工、生產(chǎn)管理等各個環(huán)節(jié)中采取各種技術(shù)措施來限制部分乃至全部自燃條件的產(chǎn)生和滋長。 一、生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生的，自燃的形成是伴隨著生產(chǎn)過程而發(fā)展的。因此只要我們在生產(chǎn)設(shè)計和生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)中，高度重視放火工作，并開拓開采技術(shù)防止自燃發(fā)火的機理在于，自燃的四個必要條件幾乎都是在采取綜合而有效的放火技術(shù)措施就可以防止自燃火源的產(chǎn)生。 提高開拓開采技術(shù)，可以達到以下目的： 1、提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)。2、限制和阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自燃的供氧條件，防止空氣流入可燃物?？梢詮膬蓚€方面著手：（1）消除漏風渠道，其方法是： 利用可靠的密閉隔絕漏風渠道；改變巷道布置或通風系統(tǒng)；從而改變可燃物與風路之間的相對位置。（2）減少漏風壓差。這以通過調(diào)節(jié)通風系統(tǒng)和通風系統(tǒng)來實現(xiàn)。而通風系統(tǒng)又受開拓方式和采區(qū)巷道布置所決定。 3、使流向可燃物的漏風，在數(shù)量上限制在不燃風量之下，在時間上限制在自燃發(fā)火期以內(nèi)。二、合理地進行巷道布置我礦是有自燃煤層的礦井，在進行礦井和采區(qū)設(shè)計時應(yīng)針對煤層的賦存條件，選擇有利于防火的巷道布置方式。 （一）采用巖石巷道我礦開采的9#與10#煤都屬于二類自燃煤層，采區(qū)設(shè)計時將運輸大巷和回風巷道，采區(qū)上、下山、集中運輸巷和集中回風巷等的服務(wù)時間較長的巷道，布置在煤層中。巷道布置在煤層中時，對于服務(wù)年限較長的巷道，一方面要留足夠尺寸的煤柱，另一方面巷道要用砌碹或錨噴支護，且碹體內(nèi)的冒高和空隙處應(yīng)用不燃和難燃的矸石等材料充填，靠近碹體的四周最好再充填500毫米厚的黃土。 經(jīng)驗證明，這樣做不僅有利于巷道的耐壓而且對堵漏防火大有好處。（二） 區(qū)段巷道分采分掘： 采區(qū)設(shè)計時，應(yīng)盡量采取區(qū)段分采分掘的方法，即回采區(qū)段工作面的進、回風巷同時掘進，取消聯(lián)絡(luò)短巷。 （三）分層區(qū)段平巷采用垂直式布置： 這樣設(shè)計煤柱小，還可以不留煤柱，提高回采率，有利于防火。三、推廣無煤柱開采技術(shù)： 實行無煤柱開采，是減少自燃發(fā)火的重要途徑之一。 1、無煤柱開采的方式有： （1） 跨上（下）山回采，消除上（下）山煤柱。 （2） 跨石門回采，取消石門煤柱。 （3） 沿空送巷。 2、防火安全措施。取消煤柱之后，雖然能夠消除因煤柱發(fā)生的火災(zāi)，但也能帶來其他問題，因此必須有效地解決采空區(qū)的隔離問題。具體措施有： （1）對于開采緩傾斜的厚煤層或頂板巖性比較堅硬而不易冒落、在短期內(nèi)不易膠結(jié)的煤層，可以采用區(qū)段跳采。 （2）應(yīng)用充填、噴涂和堵掛等密封材料，形成巷旁隔離帶（層），是沿空掘進和留巷時防止向采空區(qū)漏風、發(fā)生自燃火災(zāi)的重要安全措施之一 （3）合理確定滯后時間。 （4）其他措施。如把無煤拄開采與風壓調(diào)節(jié)措施相結(jié)合，采用UU或D型布置，對于減少采空區(qū)漏風，起到不可忽視的作用；另外，對采椌區(qū)進行良好的預(yù)防性灌漿，對于加速冒落巖石的膠結(jié)和壓實防止漏風，也起到很好的效果。 三、選擇合理的采煤方法和先進的回采工藝 合理的采煤方法和先進的回采工藝是減少采空區(qū)及其附近煤柱自燃發(fā)火的根本性措施之一。除此外，在有條件的情況下，應(yīng)盡量采用綜采和高檔普采等機械設(shè)備，實現(xiàn)機械化生產(chǎn)。這種工藝優(yōu)點是，生產(chǎn)集中、產(chǎn)量高，回采速度快，在相同的產(chǎn)量的情況下，煤柱受壓時間短，采空區(qū)自熱時間短，對于防止自燃發(fā)火極為有利。 從預(yù)防自燃發(fā)火的角度來說，對采煤方法和回采工藝的要求是：（1）回采率高，即不丟煤和少丟煤，尤其是不使采空區(qū)及其附近有成堆碎煤堆積；（2）有利于加快循環(huán)進度；（3）有利于縮短采空區(qū)頂板冒落、充填、交接和壓實時間，減少漏風；（4）控制礦山壓力，減少煤柱破壞（破碎）。 1、提高回采率 回采率的高低對發(fā)火頻率起決定性的影響作用，而采煤方法是決定回采率高低的關(guān)鍵。我礦開采緩傾斜煤層時，采用長壁式（走向式長壁和傾向長壁采煤方法回采率高）在回采的過程中，還應(yīng)注意將采空區(qū)，特別是上下風巷的浮煤清凈，不在萬不得已的情況下，不要在采空區(qū)留煤柱。 2、加快循環(huán)進度采用先進的回采工藝，設(shè)計合適的采區(qū)尺寸，為加快循環(huán)進度創(chuàng)造條件。工作面的傾斜長對循環(huán)進度至關(guān)重要。工作面的長度一定要與運輸能力、技術(shù)管理水平、地質(zhì)條件等主觀因素相適應(yīng)。3、科學管理頂板和工作面，減少臨面采空區(qū)漏風帶寬度，除了加快循環(huán)進度之外，科學的頂板方法，可以改善采空區(qū)漏風帶內(nèi)的空氣流動阻力特性，縮小自熱帶或漏風帶寬度，減少采空區(qū)漏風 頂板管理要因巖性而異，并要特別注意采空區(qū)與煤柱交界處頂板的放落。對于頂板巖性松軟，易冒落，碎張比大的，采用陷落法管理頂板，再配合良好的預(yù)防性灌漿，就會使采空區(qū)充填密實，具有較好的防火效果。減少工作面的通風阻力也是減少采空區(qū)漏風量和漏風帶寬度重要措施之一。減少工作面風阻，可以通過加強工作面的質(zhì)量管理，使支架縱橫成排；條件允許時可以增加工作面的有效通風斷面，即增加工作面的控頂距等。減少工作面的風量，在保證工作面的瓦斯?jié)舛炔怀?，滿足改善氣候條件要求的前提下，把風量降低到最低限度。四、控制礦山壓力，減少煤體破壞實踐證明，在巷道周邊壓力的集中與變化最易造成圍巖的破碎，尤其在工作面的前方往往形成密集的裂隙網(wǎng)?？刂频V山壓力集中，不僅有利于巷道的維護，而且可以減少煤體的破碎，減少粉、碎煤的存在，防止煤柱漏風供氧引起煤的自燃。 五、合理的通風系統(tǒng) 1、礦井通風系統(tǒng)與礦井自燃發(fā)火之關(guān)系密切。通風系統(tǒng)的類型是影響采空區(qū)和煤柱漏風多少及時間長短的重要因素之一。對開采有自燃傾向的煤層，從防火的角度來說，進回風井，進回風大巷等平行異向的新乏風流的距離及風阻越小，壓差越大，對防火越不利。在進行礦井設(shè)計和采區(qū)巷道布置應(yīng)記住這一點。開采有自燃危險的煤層的礦井必須實行分區(qū)通風系統(tǒng)，并在一定范圍內(nèi)具有可調(diào)性。當一個采區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，能夠根據(jù)救災(zāi)的需要，做到隨時調(diào)風、停風、減風或反風。這樣一來，一旦一個采區(qū)發(fā)生火災(zāi)，就有條件防止火災(zāi)氣體侵入其他采區(qū)，避免擴大事故范圍。在巷道布置上，要采取分區(qū)通風或局部反風創(chuàng)造條件。2、采區(qū)通風系統(tǒng)對于一個采區(qū)和工作面來說，選擇通風系統(tǒng)的原則也是盡量減少采空區(qū)的漏風范圍和漏風大小，不要讓新乏風從采空區(qū)邊緣流過。 3、工作面通風系統(tǒng) 走向長壁式回采的工作面，最好選用“后U”型通風系統(tǒng)。這種形式的風流不流經(jīng)暴露的采空區(qū)。 4、通風設(shè)施安設(shè)合適 在風路中安設(shè)風門、調(diào)節(jié)門或密閉墻等通風設(shè)施后，會使其前（上風側(cè)）后（下風側(cè)）風流的壓能分布改變，即其前方風流的壓能比原來增加，后方比原來降低，風路兩端壓差增大。因此，如在有漏風源或漏風匯附近的風路中安設(shè)調(diào)節(jié)門或風門時，應(yīng)充分考慮這一點，減少采空區(qū)或其他漏風通道的壓差，預(yù)防自燃發(fā)火。 為了預(yù)防自然發(fā)火，在漏風源或漏風匯附近的風路中安設(shè)調(diào)節(jié)風門或風門時，一般應(yīng)遵循以下原則： 1）當一個漏風風路與某一風路并聯(lián)時，不要在漏風的源與匯之間安設(shè)調(diào)節(jié)風門或其他通風設(shè)施。 2）如在漏風源或漏風匯附近的風路中設(shè)置調(diào)節(jié)風門等通風筑物時，則通風設(shè)施應(yīng)在漏風源的上風側(cè)或漏風匯的下風側(cè)。 3）調(diào)節(jié)風門等通風設(shè)施設(shè)置后，應(yīng)使采空區(qū)或其他自熱區(qū)同處于進風系統(tǒng)或回風系統(tǒng)。 六、堅持正常的開采順序 對于近距離煤層群來說，正常的層間開采順序，應(yīng)是由上而下進行開采。七、合理確定近距離相鄰煤層兩工作面之間的距離 通過以上分析，開采技術(shù)與自燃發(fā)火的關(guān)系極為密切。因此從設(shè)計開始，到施工、生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)都要有一個防火的觀點，考慮到防火的要求，為防火工作創(chuàng)造必要的前提條件，以期達到防患于未然，作到“預(yù)防為主”。 八、調(diào)節(jié)風壓（均壓）防滅火 根據(jù)通風阻力定律，漏風的大小取決于漏風通道風阻及兩端風流具有的能量差。因此，欲要減少漏風只有兩個途徑：一是增加漏風通道的風阻，如砌筑高質(zhì)量的密閉墻；二是設(shè)法減少漏風壓差。在煤礦井下，由于受客觀地質(zhì)條件和采動礦山壓力影響，使密閉墻的風阻變的無窮大，其密閉十分良好是很困難的。更何況有些漏風通道是難以或不能達到的。實踐證明，只要存在較大的漏風壓差，單純采用增阻堵漏的措施，采空區(qū)的漏風往往難以控制到理想的程度，而采用通風技術(shù)措施減少漏風壓差，則是消除或減少漏風加速火區(qū)熄滅，防止煤炭自燃的有效途徑，這就是風壓調(diào)節(jié)技術(shù)。 調(diào)節(jié)風壓法防滅火，俗稱均壓防火。其實質(zhì)就是利用風墻、風窒和風機等調(diào)壓裝置、調(diào)整風流系統(tǒng)或通風設(shè)施的位置，改變局部通風系統(tǒng)的壓力分布，降低采空區(qū)漏風壓差，減少漏風，惰化采空區(qū)，從而達到抑制煤炭自熱發(fā)生發(fā)展和火源的熄滅。 （一）開區(qū)均壓防滅火 在生產(chǎn)工作面采空區(qū) 即未封閉火源或自熱源實施的調(diào)壓技術(shù)叫開區(qū)均壓防火。其作法一般是在生產(chǎn)工作面建立均壓系統(tǒng)，以減少采空區(qū)漏風，抑制遺煤自熱和自燃發(fā)展，防止CO等有害氣體超限聚集或向工作面涌出，從而保證工作面的正常回采。 開區(qū)均壓防火多種多樣，但其具體措施要根據(jù)工作面不同的漏風形式而異，查清主要漏風通道（漏風量最適宜煤炭自燃的漏風通道），漏風范圍，千方百計降低或改變其漏風壓差是實現(xiàn)開區(qū)均壓防火的關(guān)鍵。 開區(qū)調(diào)壓防火的特點是：被抑制的漏風一般都與生產(chǎn)用風發(fā)生緊密的聯(lián)系，而且調(diào)壓是在保證安全生產(chǎn)的前提之下進行，這就要求調(diào)壓時，既要保證安全生產(chǎn)的用風，又要減少漏風范圍或消除漏風。因此，這就對開區(qū)均壓防火，提出了更高的要求。 調(diào)壓方法的選擇，主要取決于漏風的形式和現(xiàn)場的具體條件?，F(xiàn)根據(jù)漏風形式對調(diào)節(jié)方法加以闡敘。 1、臨面采空區(qū)并聯(lián)漏風的調(diào)節(jié) 臨面采空區(qū)遺煤自燃與否主要取決于其并聯(lián)漏風量和采空區(qū)漏風寬度。漏風量和漏風帶寬度越大，越容易自燃。對于并聯(lián)漏風，漏風量和漏風帶寬度主要取決于工作面上下的壓差（即工作面阻力）和采空區(qū)的空氣阻力。從調(diào)壓的角度出發(fā)，減少臨面采空區(qū)的并聯(lián)漏風的唯一方法是減少工作面的壓差。屬于調(diào)壓方面常用的措施有： （1）調(diào)節(jié)風窗調(diào)壓 當工作面風量允許減少時，在工作面的回風巷內(nèi)適當?shù)奈恢冒苍O(shè)調(diào)節(jié)風窗，減少工作面風量 ，降低工作面壓差是抑制采空區(qū)自燃簡單易行的均壓措施。 降低工作面的壓差，不僅可以減少采空區(qū)的漏風量而且可以減少漏風帶寬度，使窒息帶前移，再加快推進速度，則已發(fā)展起來的自熱現(xiàn)象就會因缺氧而窒息。 （2）改變工作面通風系統(tǒng) 工作面的壓差與工作面傾斜長度成正比，故減少長度則可減少壓差。工作面采用W型通風系統(tǒng)可以降低、減漏防火的道理就在于此。 （3）并聯(lián)風路調(diào)節(jié) 當工作面的并聯(lián)漏風范圍內(nèi)存在有自燃火源，且工作面存在有可利用的并聯(lián)風路時，可以利用并聯(lián)風路進行分風降壓調(diào)節(jié)。 （4）減少采空區(qū)漏風長度。這是現(xiàn)場廣泛采用的簡單而有效的方法。它是在工作面下部靠近采空區(qū)的外側(cè)設(shè)擋風幛或擋風簾。 （5）在工作面上安設(shè)風機。 2、對角漏風的調(diào)節(jié) 在角聯(lián)通風網(wǎng)絡(luò)中，對角巷道風流的方向和風量可以通過改變邊緣臨近分支的風阻從而改變的特性，即對角巷道風流的可變性，是調(diào)節(jié)對角漏風的理論依據(jù)。為此可實施下列方案；（1）改變風阻 （2）改變壓能 （3）風窒風機聯(lián)合調(diào)壓 3、大面積采空區(qū)的調(diào)壓防火技術(shù) 工作面回采結(jié)束后，由于風門的降壓、專用調(diào)壓巷道的分風和密閉的隔絕的綜合作用，使得停采線和采空區(qū)內(nèi)漏風大大減少，再配合對重點得進行灌漿，完全可以防止大面積的采空區(qū)自燃發(fā)火。這為無煤柱開采的安全生產(chǎn)，創(chuàng)造了有利條件。 4、改變通風設(shè)施位置，進行風壓調(diào)節(jié)。通風設(shè)施位置正確與否，對自燃發(fā)火的產(chǎn)生與發(fā)展，有時起著重要影響。 （二）閉區(qū)均壓防滅火 閉區(qū)均壓防滅火是在采空區(qū)和火區(qū)封閉的條件下進行的。其實質(zhì)是，用通風的方法平衡密閉空間漏風的壓差，減少漏風量，即降低火區(qū)內(nèi)氧的濃度，達到防止采空區(qū)發(fā)生煤炭自燃或加速火區(qū)內(nèi)或源熄滅之目的。其主要方法有： （一）、降低火區(qū)漏風的壓差 火區(qū)漏風的壓差，即是漏風