綜采工作面預(yù)防煤層自燃發(fā)火設(shè)計

1、39713綜采放頂煤工作面預(yù)防煤層自燃發(fā)火設(shè)計一、工作面概況南坑39713工作面位于1001水平七盤區(qū)右翼,其前部為一不規(guī)則陷落柱,后部為大巷保護(hù)煤柱,前部左側(cè)為39501已采工作面,中后部左側(cè)為未采區(qū),右側(cè)為一斷層破壞帶和39701工作面,現(xiàn)正在開采過程中;39713工作面上方8#煤層中前部為38502刀柱式采空區(qū),中后部為38713上分層采空區(qū)。預(yù)計上覆8#煤可采儲量136278噸。39713工作面周圍與工作面相通的有6條正斷層構(gòu)造,上覆8#煤層有9條巷道互通,現(xiàn)都已封閉。該工作面的采煤方法采用長壁后退式放頂煤采煤方法,即采9#放8#煤層,開采工藝采用放頂煤綜合支架。二、39713工作面自

2、燃發(fā)火分析1、8#煤層經(jīng)鑒定為自燃煤層,尤其是工作面上方前部為8#煤刀柱式采空區(qū),回采率低,遺留大量而集中的碎煤,并且應(yīng)力集中。在采動過程中,極易使正、副巷局部地點受壓過大而造成頂板破碎或冒落。因該區(qū)段供氧條件較好,但散熱性能差,熱量積聚后易發(fā)生自燃。2、采空區(qū)區(qū)段在回采工作面壓力作用下,護(hù)巷煤柱破碎、破裂坍塌,并且在采煤過程中遺有大量浮煤,再加上放頂后采煤工作面上下兩巷冒落不實,留下了漏風(fēng)通道。在漏風(fēng)氧化儲熱的部位,易發(fā)生自燃。3、原8#煤層上分層為刀柱式開采,遺煤多,在空間中的氧與破碎煤體本身已進(jìn)行緩慢氧化,并且熱量不易散發(fā),空間溫度較高。在放頂煤采動過程中,與上部刀柱空間塌通,兩巷間存在

3、溫度差,高溫與低溫之間的對流和擴散漏風(fēng)形成穩(wěn)定的持續(xù)的供氧條件和儲熱環(huán)境,從而引起采空區(qū)原8#刀柱遺留煤柱的自燃。三、39713工作面防治自燃發(fā)火設(shè)計(一通風(fēng)管理與預(yù)測預(yù)報方面1、39713工作面采用U型通風(fēng)方式,為減少采空區(qū)氧化帶漏風(fēng)量,盡量減小壓差,負(fù)壓不能超過25mmH2O?；夭善陂g必須加強39713工作面及周邊的通風(fēng)設(shè)施的管理,合理布置通風(fēng)系統(tǒng),保證該面通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。2、為盡可能減小采空區(qū)氧化帶寬度及漏風(fēng)強度,進(jìn)行安全配風(fēng)計算?；夭善陂g工作面的風(fēng)量保持在650m3/min左右,上下浮動不超過35m3/min,發(fā)現(xiàn)風(fēng)量變化超過規(guī)定時,必須立即查找原因,采取措施,進(jìn)行處理。3、制定39

4、713工作面專項防火管理制度。嚴(yán)格執(zhí)行自燃發(fā)火預(yù)測預(yù)報制度,防火監(jiān)測內(nèi)容為防火點的CH4、CO2、CO、氣溫、水溫等發(fā)火預(yù)兆項目。每班的檢查結(jié)果匯報通風(fēng)區(qū)調(diào)度,并記錄在專項防火記錄薄內(nèi);另外通風(fēng)區(qū)還需設(shè)立專門的39713工作面防火臺賬,臺賬主要包括各地點CH4、CO2、CO、氣溫、水溫、氣樣分析、風(fēng)量、防火措施實施情況、工作面推進(jìn)進(jìn)度等內(nèi)容,以便進(jìn)行防火分析。4、在工作面進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、工作面上隅角及盤區(qū)風(fēng)道各設(shè)置一個防火觀測站,每班由瓦斯員負(fù)責(zé)掛牌檢查匯報。5、工作面所有工作人員必須了解掌握自燃發(fā)火預(yù)兆的相關(guān)知識,一旦發(fā)現(xiàn)有煤壁掛汗、發(fā)熱、空氣中有煤油、焦油味等自燃征兆時,必須做好標(biāo)記,并及

5、時匯報。6、由坑口技術(shù)主管負(fù)責(zé)放專人對工作面正、副巷的頂板下沉及完整性進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)巷道有頂板破碎或冒落,必須做好標(biāo)記并匯報。7、如發(fā)現(xiàn)工作面正、副巷道有破碎、冒落現(xiàn)象時,由通風(fēng)二隊負(fù)責(zé)及時組織對破碎地點或冒落點進(jìn)行打鉆、充填、封堵處理(具體辦法附后,同時通風(fēng)一隊及時將破碎、冒落點納入防火觀測點。8、通風(fēng)區(qū)技術(shù)組每周對防火點檢測記錄進(jìn)行整理分析,發(fā)現(xiàn)自燃發(fā)火指標(biāo)達(dá)到臨界值或超標(biāo)等有異常變化時,由通風(fēng)區(qū)組織研究針對性措施,根據(jù)隱患狀況及時采取灑水、注漿、注阻化劑等防滅火措施,妥善處理,并立即發(fā)出自燃發(fā)火警報,告知有關(guān)單位及人員。建立防治自燃發(fā)火檔案,每月定期對防火觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析,繪制變化

6、曲線,密切注視自燃發(fā)火征兆的顯現(xiàn)及其變化趨勢,時刻掌握自燃發(fā)火動態(tài),及時指導(dǎo)防火管理工作。9、每周由通風(fēng)一隊負(fù)責(zé)使用紅外線溫度探測儀對采空區(qū)內(nèi)及巷道破碎地點進(jìn)行溫度測定。每月對采空區(qū)上隅角及破碎、冒高等地點抽取氣樣送實驗室進(jìn)行分析。每月對氣樣分析和溫度變化繪制曲線圖進(jìn)行綜合分析,根據(jù)分析情況調(diào)整采樣和觀察周期。10、工作面按規(guī)定在回風(fēng)巷距工作面10m處設(shè)置CH4傳感器、CO傳感器、溫度傳感器各一個,實行防火監(jiān)測監(jiān)控。11、通風(fēng)二隊每周對工作面周邊的9道密閉完好情況進(jìn)行定期檢查、維護(hù),確保完好。通風(fēng)一隊測風(fēng)員每周對本礦范圍內(nèi)的漏風(fēng)情況進(jìn)行一次全面檢查。12、地測中心定期對周邊小窯及地面蓋山裂隙進(jìn)

7、行查堵,檢查情況做專項記錄,確保該面采空區(qū)的漏風(fēng)降低到最低限度。(二回采期間防火工作要求與頂板管理1、采煤期間要減少采空區(qū)遺留煤量,盡量不丟煤。2、適當(dāng)加寬支撐煤柱尺寸,防止壓力過于集中壓塌煤柱,產(chǎn)生漏風(fēng)。熟練掌握后掩護(hù)支架,嚴(yán)防過多遺煤。拉走矸石的同時,必須將浮煤清理干凈,使頂板充分冒落壓嚴(yán)采空區(qū)。3、減少最大控頂工序時間,加快回采進(jìn)度,減少遺煤氧化發(fā)熱時間,在自熱發(fā)火期內(nèi),使采空區(qū)中的氧化帶進(jìn)入窒息帶。4、要及時回收木頭、棉紗等易燃物品,嚴(yán)防易燃物品進(jìn)入采空區(qū)。5、超前支護(hù)段和上、下隅角以外巷道的頂幫由采煤隊負(fù)責(zé)利用液槍每8h進(jìn)行充分灑水濕潤一次,杜絕高溫煤體進(jìn)入采空區(qū)以及降低溫度延長自燃

8、發(fā)火期。移架一次要對上下隅角塌落的碎煤體灑水及噴灑MEA阻化溶液,全面徹底覆蓋、灑透。6、回采期間采煤隊要加強對正、副巷支護(hù),嚴(yán)防塌透上部煤層從而引起上部未采煤層過早地氧化發(fā)熱,蓄溫自熱,如有空洞巷道要及時封堵充填、進(jìn)行處理。(三防火技術(shù)及方法1、巷道頂板破碎煤體可能自燃地點的防治1、根據(jù)巷頂煤體破碎不同,對頂煤破碎深度在5001000mm巷段,沿巷道走向在巷頂間隔3m布置一排2個與巷頂呈30°35°的仰角,深3m、直徑20mm的測溫、灑水鉆孔(其布置方式如圖(1所示。該孔一般僅用于測溫,一旦發(fā)現(xiàn)溫度超過危險臨界值(35后,即對破碎的頂煤注水或壓注阻化液、粉煤灰。圖(1:巷

9、頂破碎煤體深度為5001000mm時測溫、注水、注漿鉆孔布置圖2、對破碎頂煤深度超過1000mm的破碎煤體段布置深鉆孔,沿巷道走向預(yù)先在巷頂間隔5m布置一排2個與巷頂呈40°45°的仰角,深68m、直徑40mm的注漿或充填孔(其布置方式如圖(2所示。主要用于向巷頂破碎煤“多輪多次適量”注水,以濕潤、降溫、阻燃。在觀察過程中發(fā)現(xiàn)CO有上升趨勢或溫度達(dá)到臨界值,并伴有CH化合物出現(xiàn)時立即采取壓注MEA或粉煤灰漿進(jìn)行阻化防滅火。圖(2:巷頂破碎煤體深度超過1000mm時注漿、充填鉆孔布置圖鉆孔打好后及時下入前端有1m花眼的40mm的鋼管。下管深度不小于孔深,封孔采用土灰比3:1的

10、黃泥灰。封孔深度不小于0.5m,孔封好后即連接注水、注漿支管進(jìn)行注水、注漿,未連接支管的管孔,必須堵嚴(yán)。2、巷頂高冒區(qū)的防治對于巷頂出現(xiàn)的高冒區(qū),進(jìn)行表面封閉。封閉時,木板要卡緊,封閉嚴(yán)實,并用灰土1:3的泥漿抹嚴(yán),封閉前應(yīng)根據(jù)冒落高度及范圍,先下入40mm的防火管,下管密度為1個/2,下管深度根據(jù)冒高確定。下管前端必須下至冒落頂板處,且前端1m必須是花眼鋼管。24h后對其充填粉煤灰進(jìn)行封閉,具體充填時要分組進(jìn)行,充填時先連接鉆孔個數(shù)的1/2,其余鉆孔備用,充填量以填滿實為止。3、采空區(qū)防治(1封堵采空區(qū)的主要進(jìn)、出口漏風(fēng),減少采空區(qū)漏風(fēng)量。第一,采空區(qū)氧化帶的寬度與單位時間的供氧量與漏風(fēng)量的

11、大小成正比關(guān)系,采空區(qū)漏風(fēng)量大小除與工作面上下隅角的風(fēng)壓差和塌落后的空隙率相關(guān)聯(lián)外,還與采空區(qū)主要進(jìn)、出口的漏風(fēng)的通過能力有很大關(guān)系,所以隨著工作面的推進(jìn),及時封堵采空區(qū)的主要漏風(fēng)通道,最大限度的減少采空區(qū)漏風(fēng)量,是一項重要的措施之一。為此,39713工作面在正常回采中每隔20m由采煤隊負(fù)責(zé)用編織袋裝填不燃性材料,沿巷道走向分層垂直壘砌,封堵漏風(fēng)通道。封堵的兩側(cè)必須與相鄰的支架尾梁和巷道煤壁接嚴(yán),且其頂端必須與巷頂接實,能夠全斷面封堵漏風(fēng)通道。(要求見圖(3圖(3:工作面上、下隅角封堵示意圖第二,在正常開采過程中,如果發(fā)現(xiàn)采空區(qū)溫度、CO呈上升趨勢,并伴隨有CH化合物的出現(xiàn)時,及時放專人對工作

12、面、采空區(qū)的各項自燃指標(biāo)進(jìn)行逐段全面檢測分析,準(zhǔn)確掌握采空區(qū)的隱患范圍、地段,并采取如下措施:A、及時在進(jìn)、回風(fēng)巷的上、下隅角建墻,并在墻體內(nèi)向采空區(qū)方向呈扇形人工下設(shè)5個注阻化劑鉆孔。技術(shù)參數(shù):鉆孔底部距工作面的垂直距離氧化帶寬度(鉆孔布置方式見圖(4,鉆孔打好后及時下入前端布設(shè)有花眼40mm的套管,花眼長度為:鉆孔深度減6m(冷卻帶寬度,花眼孔徑18mm,花眼間距1m。B、通過支架前梁架沿工作面走向,向架后采空區(qū)重點地段打75mm鉆孔進(jìn)行壓注MEA防火材料。鉆孔的參數(shù)為:角度=15°,L(孔深=氧化帶寬度/cos15°布置間距:重點范圍內(nèi)每架一個,成孔后,下入花眼鋼管(

13、參數(shù)同前,及時連接壓注泵對采空區(qū)及上、下隅角壓注MEA高分子防火材料。圖(4:采空區(qū)上、下隅角充填鉆孔布置圖1、2密閉墻;3鉆孔;4采空區(qū)冷卻帶;5氧化帶;6窒息帶采空區(qū)氧化帶寬度計算公式:X=4(Qh-QjO20÷ZL(Qh+Qj2v0×ln(O20÷O2min×Q (Qh> Qj式中Qh工作面實測回風(fēng)量,m3/min;Qj工作面實測進(jìn)風(fēng)量,m3/min;Z工作面采高,m;L工作面斜長,m;X采空區(qū)氧化帶寬度,m;O20風(fēng)流中的氧含量,取20.96%;O2min煤氧化下限氧濃度(取值為5.74%v0煤耗氧速度,m3/min;Q1工作面的供風(fēng)量,m

14、3/min。上式可簡化如下:X=a Q(2工作面停采,撤除支架期間的防治撤除期間由于工作面停滯不前,氧化帶長時間停留在同一區(qū)段內(nèi),采空區(qū)浮煤發(fā)火的可能性最大,所以撤除支架期間防火的重點主要是采空區(qū)防火。防治措施如下:第一,在距停采線30m時,必須在工作面的上、下隅角相距10m依次壓入3趟75mm的鋼管進(jìn)行足量注漿(采空區(qū)注漿管埋設(shè)見圖(5,注漿時每推進(jìn)10m注漿一次,壓漿管隨著工作面的推進(jìn),不斷向外接續(xù),直至停采。停采后及時在上、下隅角建墻進(jìn)行封堵。圖(5:采空區(qū)注漿管埋設(shè)示意圖第二,在停采線上、下隅角主要漏風(fēng)封堵后,其周邊次漏風(fēng)帶的漏風(fēng)強度會有所增強。因此為減少次漏風(fēng)通道,從工作面停采前15

15、m開始,在架頂隨頂網(wǎng)同步鋪設(shè)具有“雙抗性”的彩條布,彩條布沿工作面走向壓入采空區(qū),壓掩長度不小于 1.5m,沿傾向與工作面的斜長相同,接口邊長度300500mm,壓口方式為順風(fēng)流方向,其前部必須鋪至煤壁處。該方法與封堵采空區(qū)漏風(fēng)通道和采空區(qū)注漿等措施同時實施。(四防火設(shè)備技術(shù)參數(shù)及工藝流程1、注漿孔鉆探設(shè)備技術(shù)參數(shù)和配備情況(1、鉆機:型號KHYD75DIA 功率:3KW電壓:380/660主軸轉(zhuǎn)速:240r/min鉆進(jìn)速度:320mm/min主機重量:75kg鉆孔直徑:3645mm(巖石6090mm(煤層鉆空深度:8m(巖石80m(煤層配備:正.副巷各一臺,要求鉆機性能完好,能夠正常使用。(

16、2、鉆桿的參數(shù)選擇和配備情況在施打過程中,實體煤或破碎程度較輕的煤層比較好打。但在破碎煤體中施打時,由于煤體破碎疏松,施工鉆孔時,鉆頭穿過后破碎煤體結(jié)合在一起,即不能成型,很難成孔,且無法下如套管,甚至鉆頭、鉆桿退不出。因此,選用一次性鉆頭打孔,鉆進(jìn)后不在復(fù)用,并且直接用兩端車絲的鉆孔套管代替鉆桿,鉆頭與套管或套管之間必須用耐扭強度較大的加厚剛性接箍連接,不僅能解決破碎煤體注漿孔的施打問題,而且可以提高施工效率(一次性鉆頭及首根套管的結(jié)構(gòu)見圖(6。圖(6:一次性鉆頭及首根套管結(jié)構(gòu)示意圖a鉆頭結(jié)構(gòu)圖;b首根套管結(jié)構(gòu)圖配備:鉆頭20個;套管正、副巷各50m。2、MEA壓注或填灑工藝流程步驟及設(shè)備參

17、數(shù)供水管路50mm吸液膠管25mm出液膠管等量分流器壓注或噴灑泵配料箱MEA料劑噴灑地點或壓注鉆孔25mm球閥噴灑地點或壓注鉆采空區(qū)噴灑40mm出液膠管MEA壓注或噴灑工藝流程示意圖(1、MEA的壓注、噴灑步驟、配料箱選用1.5m3,確定每箱的MEA加入量為0.045 m3;、向配料箱加水過程中,同步將MEA料劑均勻地灑入配料箱中;、加到預(yù)定位置后,不要急于攪拌,而讓其自行吸水變成膠體后,可適當(dāng)進(jìn)行攪拌,保證其均勻性;、壓注或噴灑過程中,掌握好水和料劑的同步添加速度,保證配比穩(wěn)定;、配比水源應(yīng)具有一定的水壓,加料時應(yīng)將其向水流與水面的交匯處均勻添加,充分利用交匯接觸面往上翻起的水浪將材料帶走并

18、均勻混合。(2、壓注、噴灑設(shè)備采用TBW50/15型高壓泥漿泵TBW50/15型高壓泥漿泵技術(shù)參數(shù)功率：2KW；流量：50L/min；工作壓力：1.5MPa；輸送介質(zhì)料徑 3mm 除此工藝外，也可用兩個配料箱并聯(lián)后再與壓注泵串聯(lián)形成系統(tǒng)，交 替進(jìn)行單個配制 MEA 膠體壓注或噴灑。 3、粉煤灰壓注流程圖 輸送管路 高壓泥漿泵 粉煤灰和水 粉煤灰漿 攪拌機 計量輸送泵 固化劑、阻化劑 充填鉆孔 高冒區(qū)或破碎煤體 阻化粉煤灰工藝要求及技術(shù)參數(shù) （1） 、水與粉煤灰之比為 1：1.5 （2） 、粉煤灰粒徑8mm （3） 、充填泵選用 KLB100/5 型，其參數(shù)為：工作壓力 P=5MPa；流 量 Q=6m3/h；輸送介質(zhì)濃度為 60%；介質(zhì)粒徑8mm （五）其它方面的防火要求 1、投產(chǎn)前正、副巷停采線 20m 范圍內(nèi)必須各設(shè)置一道防火門，并儲 備足夠數(shù)量的封閉防火門的材料。 2、回采結(jié)束后，對停采線以外巷道必須進(jìn)行回收放頂，使頂板冒落 嚴(yán)實，并在 45 天內(nèi)進(jìn)行永久性封閉。 3、要完善防塵供水管路系統(tǒng)，及時清理浮煤和煤塵堆集，嚴(yán)格按規(guī) 定使用好各項防塵設(shè)施，執(zhí)行好各項沖刷洗塵制度。正、副巷巷頂、 煤壁、工作面煤壁和上、下隅角必須每班用高壓槍頭進(jìn)行沖洗濕潤。 4、加大該工作面的煤層注水力度，注水孔內(nèi)添加 ME