1、第五章 礦井防滅火第一節(jié) 概 況一、煤的自燃傾向性根據(jù)山西和順正邦煤業(yè)有限公司（煤礦）資源整合地質(zhì)報(bào)告評(píng)審意見書和晉中市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局市安監(jiān)煤字200630號(hào)文件，本礦15號(hào)煤層為容易自燃煤層。另據(jù)2007年8月19日和8月29日山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心提交的和順正邦煤業(yè)有限公司15號(hào)煤層檢驗(yàn)報(bào)告，吸氧量分別為1.0302cm3/g和0.9194cm3/g，自燃傾向性為容易自燃，礦井自然發(fā)火期為XX月。本次設(shè)計(jì)15號(hào)煤層按容易自燃煤層設(shè)計(jì)。本礦近幾年未開采8號(hào)煤層，沒有8號(hào)煤層的檢驗(yàn)報(bào)告。周邊礦井僅有紫羅煤礦開采8號(hào)煤層，2006年已關(guān)閉。根據(jù)2003年9月山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心

2、提交的紫羅煤礦8號(hào)煤層檢驗(yàn)報(bào)告，吸氧量0.9444cm3/g，自燃傾向性為II級(jí)，為自燃煤層。礦井自燃發(fā)火期為XX月。本設(shè)計(jì)參考紫羅煤礦8號(hào)煤層檢驗(yàn)報(bào)告，按8號(hào)煤層為自燃煤層設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)采取的防滅火措施1地面設(shè)有1座容積為300m3的井下消防灑水池，井下消防灑水管路沿副斜井布置，每隔100m或50m設(shè)置三通和閥門。井底車場(chǎng)、變電所、消防材料硐室、工作面上下入口、主要聯(lián)絡(luò)風(fēng)門入口、膠帶大巷膠帶機(jī)頭15m范圍內(nèi)等處設(shè)置了消火栓。2井下嚴(yán)禁使用燈炮取暖和使用電爐。3井下設(shè)置消防材料庫，配備一定數(shù)量的消防器材，主要機(jī)電硐室設(shè)防火門。4建立日常機(jī)電硐室防火制度，使用后的廢油、雜物及時(shí)清理出井。井下使用

3、的汽油、煤油和變壓器油必須裝入蓋嚴(yán)的鐵桶內(nèi)，由專人押運(yùn)送至使用地點(diǎn)，剩余汽油、煤油和變壓器油必須運(yùn)回地面，嚴(yán)禁在井下存放。井下使用的潤(rùn)滑油、棉紗、布頭和紙等，必須存放在蓋嚴(yán)的鐵桶內(nèi)。用過的棉紗、布頭和紙，也必須放在蓋嚴(yán)的鐵桶內(nèi)，由專人定期送到地面處理，不得亂放亂仍。嚴(yán)禁將剩油、廢油潑灑在井巷或硐室內(nèi)。5礦井具有完善的自燃火災(zāi)防治系統(tǒng)及措施，主要有采空區(qū)灌漿防滅火、阻化劑防滅火、凝膠防滅火系統(tǒng)、氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)；配置了KYSC-1型礦井移動(dòng)式束管采樣系統(tǒng)、GC950型火災(zāi)氣體色譜分析系統(tǒng)對(duì)煤層自然發(fā)火進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)。（參照后邊相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行描述）6主要巷道帶式輸送機(jī)機(jī)頭20m內(nèi)為不燃性支護(hù)，膠帶選用

4、阻燃膠帶，安裝膠帶輸送機(jī)火災(zāi)報(bào)警和自動(dòng)灑水滅火裝置。型號(hào)為DMH，數(shù)量3套。7膠帶采用阻燃抗靜電膠帶，必須按MTl47-5標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置，膠帶輸送機(jī)為防爆產(chǎn)品，膠帶輸送機(jī)各種電氣元器件均隔爆。滾筒、襯墊及非金屬材料均抗靜電及阻燃，必須符合MTl47-5要求，并設(shè)置了安全規(guī)程的所有保護(hù)裝置。第二節(jié) 開采煤層自燃預(yù)測(cè)及防治措施一、煤的自燃分析預(yù)測(cè) (一) 煤巖特性分析1從煤的煤化程度分析各種不同炭化程度的煤從理論和實(shí)踐上都證明有自燃傾向性，不僅煤化程度低的褐煤和長(zhǎng)焰煤具有自然發(fā)火危險(xiǎn)性，而且煤化程度較高的焦煤和無煙煤也具有自燃傾向性。一般來說，隨著煤化程度的增高，煤的自燃傾向性逐漸減少。15號(hào)煤屬低

5、灰高灰、中硫中高硫、低熱高熱值的貧煤，變質(zhì)程度較大，自燃傾向性相對(duì)較小。2從煤巖成分分析因宏觀煤巖成分包括有絲炭、暗煤、亮煤和鏡煤，煤層中有集中的鏡煤和亮煤，特別是含有絲炭時(shí)，煤的自燃傾向就大；而暗煤多的煤，一般不易自燃。本井田各煤層均呈黑色，弱玻璃光澤，煤巖成分以暗煤為主，亮煤次之，泥質(zhì)膠結(jié)，硬度小，比重中等，具條帶狀結(jié)構(gòu)，貝殼及階梯狀斷口。據(jù)此分析15號(hào)煤層具有自燃危險(xiǎn)性。3從煤的含硫量分析煤的含硫分越高，吸氧能力愈大，越易自燃。15號(hào)煤層硫分為0.94-1.79%，平均為1.39%；為中硫中高硫煤，自燃傾向性偏低。4從煤的破碎程度分析由于煤的破碎程度大，增加了煤的氧化表面積，使煤的氧化速

6、度加快，容易自燃。脆性與風(fēng)化率較大的煤易于自燃。本井田15號(hào)煤質(zhì)疏松，據(jù)此分析15號(hào)煤層自燃危險(xiǎn)性較大。(二) 煤的賦存條件分析礦井初期開采的15號(hào)煤層賦存淺，煤層平均厚度5.56m，屬厚煤層，煤層厚度大，易于局部?jī)?chǔ)熱，故自燃發(fā)火傾向大。井田內(nèi)斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育，發(fā)現(xiàn)有兩條斷層，并發(fā)現(xiàn)有一個(gè)陷落柱，井田構(gòu)造簡(jiǎn)單，不利于煤層自燃發(fā)火。(三) 開采技術(shù)條件設(shè)計(jì)采用綜采放頂煤采煤方法開采容易自燃厚煤層，容易造成采空區(qū)遺煤多，漏風(fēng)大，給煤層自燃造成良好條件，增加自燃的可能性；因此，易發(fā)生自燃的區(qū)域?yàn)楣ぷ髅妗皟删€兩道”，即工作面開采線，停采線，進(jìn)風(fēng)道與回風(fēng)道。根據(jù)煤礦安全規(guī)程結(jié)合當(dāng)?shù)亻_采技術(shù)條件，設(shè)計(jì)采用

7、有效的防治自燃的技術(shù)措施及裝備。綜上所述，15號(hào)煤層自燃傾向性較大。根據(jù)山西和順正邦煤業(yè)有限公司（煤礦）資源整合地質(zhì)報(bào)告評(píng)審意見書和晉中市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局市安監(jiān)煤字200630號(hào)文件，本礦15號(hào)煤層為容易自燃煤層。二、煤的自燃預(yù)防措施(一) 開拓開采方面的措施115號(hào)煤層為容易自燃煤層，開拓巷道布置膠帶大巷、軌道大巷、回風(fēng)大巷，采用錨網(wǎng)噴加錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，回風(fēng)大巷為專用回風(fēng)巷，對(duì)煤壁噴漿封閉。2采煤方法采用綜采放頂煤開采，機(jī)采推進(jìn)速度快，不利于采空區(qū)遺煤自燃，但綜采放頂煤采煤法遺留在采空區(qū)煤較多，漏風(fēng)較大，容易形成煤自燃環(huán)境，因此在回采過程中應(yīng)采取灌漿為主，并輔以阻化劑和凝膠防滅火等措施防止采

8、空區(qū)浮煤自燃。在回采結(jié)束后將采空區(qū)永久封閉。3井下機(jī)電硐室采用不燃性材料支護(hù)。(二) 通風(fēng)方面的措施1回采工作面采用后退式開采，“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)防止自燃發(fā)火有利。2回采工作面采完后及時(shí)構(gòu)筑密閉墻，加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)的密閉管理。(三) 監(jiān)測(cè)方面的措施煤層自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)與早期預(yù)報(bào)是礦井火災(zāi)預(yù)防與處理的基礎(chǔ)，是礦井防滅火的關(guān)鍵。只要能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)煤層自燃火災(zāi)進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，就能有的放矢地采取預(yù)防煤層自燃火災(zāi)的措施，從而避免自燃事故的發(fā)生。對(duì)于煤層火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)而言，采樣監(jiān)測(cè)技術(shù)是至關(guān)重要的。目前，煤層火災(zāi)的監(jiān)測(cè)主要有礦井火災(zāi)束管采樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和人工檢測(cè)三種手段。地面固定式礦井火災(zāi)束管監(jiān)

9、測(cè)系統(tǒng)是借助束管將礦井井下各測(cè)點(diǎn)的氣體經(jīng)抽氣泵負(fù)壓抽取、匯總到指定地點(diǎn)，在借助氣相色譜檢測(cè)裝置對(duì)束管采集的井下氣樣進(jìn)行分析，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)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果在以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)告、分析日?qǐng)?bào)等方式提供數(shù)據(jù)的同時(shí)，亦可自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫中，以便今后對(duì)某種氣體含量的變化趨勢(shì)分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井自燃火災(zāi)的早期預(yù)報(bào)。安全監(jiān)控系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測(cè)CO、CO2、O2等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)這些環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行煤層火災(zāi)的預(yù)報(bào)。人工檢測(cè)一直作為煤層火災(zāi)的主要監(jiān)測(cè)手段，人工氣體監(jiān)測(cè)主要采用O2、CO、CH4等便攜式氣體分析儀，由人工直接在各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行氣體檢測(cè)，并定期采

10、用氣袋取氣樣，送地面進(jìn)氣相色譜分析，給出氣體的成分和濃度，以此判斷煤層發(fā)火程度。該法適用性強(qiáng)、投入設(shè)備少，簡(jiǎn)單易行，但人工取樣工作量大，間隔時(shí)間長(zhǎng)，不能連續(xù)實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。針對(duì)目前地面固定式束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有管路長(zhǎng)，采樣測(cè)定滯后時(shí)間長(zhǎng)，管路積水和粉塵進(jìn)入管路堵塞后難以處理，人為或其它原因破壞管路的可能性大，管路維護(hù)量較大；地面設(shè)備多，需專人管理，管理技術(shù)要求較高；全套設(shè)備所需費(fèi)用高等缺點(diǎn)，山西省安全工程技術(shù)研究中心近年來開發(fā)的井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣系統(tǒng)全部安裝于井下，并可移動(dòng)布置在不同的監(jiān)測(cè)區(qū)域，體積小，重量輕，束管管路短，操作、管理及維護(hù)方便。該套系統(tǒng)可用于在井下對(duì)重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)采

11、樣，多個(gè)密閉集中采樣，現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室分析，監(jiān)測(cè)火災(zāi)氣體成份的變化，為煤層自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了有效的手段，為分析煤層發(fā)火情況及其變化趨勢(shì)提供了依據(jù)。目前，已在山西省大同、朔州、忻州、陽泉、太原、晉中等地區(qū)近200個(gè)中小型煤礦進(jìn)行了應(yīng)用，效果較好。山西省安全工程技術(shù)研究中心還開發(fā)了與該采樣系統(tǒng)配套的GC950型煤礦專用火災(zāi)氣體色譜分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了目前煤礦所使用的東西電子生產(chǎn)的氣相色譜儀O2和N2分離效果較差，且不能檢測(cè)氫氣、重復(fù)性差、分析時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，采用日本島津技術(shù)，具有儀器穩(wěn)定、重復(fù)性好，靈敏度高、能檢測(cè)所有火災(zāi)氣體、分析時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，目前，在山西焦煤集團(tuán)、潞安集團(tuán)、晉煤集團(tuán)、大同、朔州、忻

12、州等多個(gè)單位使用，效果良好。1、KYSC-1型束管采樣系統(tǒng)組成該系統(tǒng)既具有原束管系統(tǒng)的功能，又克服了原束管系統(tǒng)的一些不足。系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)適用，維護(hù)方便，適用于中小型礦井自然發(fā)火的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，也適用于大型礦井高產(chǎn)高效工作面的自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及火災(zāi)治理過程中火災(zāi)信息的連續(xù)檢測(cè)。該系統(tǒng)由以下三部分組成：（1）抽氣束管；（2）抽氣泵；（3）采樣柜；（4）氣水分離器。1.水位計(jì) 2.壓力控制閥 3.出氣口 4.壓力表 5.連接法蘭 6.連接管道 7.皮管 8.水泵出氣口9.水泵進(jìn)氣口 10.皮管 11.負(fù)壓表 12.流量計(jì) 13.八路控制開關(guān) 14.氣體采樣口 15.出水口圖5-2-1 采樣系統(tǒng)連接圖圖5-2-

13、2 KYSC-1系統(tǒng)外觀圖2、KYSC-1型束管采樣系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)1）供電電壓：660V380V；2）功率：4kW；3）供水量：1m3/h；4）抽氣量：1.35m3/min；5）負(fù)壓：0.087MPa；6）抽氣距離：5000m。3、GC950型煤礦專用色譜分析系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)和參數(shù)圖5-2-3GC-950氣相色譜系統(tǒng)1）主要特點(diǎn)該儀器采用日本島津技術(shù)，具有性能穩(wěn)定、功能齊全、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)；可以測(cè)定H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2共9種氣體；選用氬氣作載氣，實(shí)現(xiàn)了測(cè)定氫氣這一重要火災(zāi)氣體，對(duì)于指導(dǎo)礦井火災(zāi)的治理具有重要的參考價(jià)值；采用三氣路六通閥定量管進(jìn)樣，配

14、TCD、FID及鎳轉(zhuǎn)化爐，從而排除了各組分之間的互相干擾，使重復(fù)性、靈敏性和準(zhǔn)確性更好；CO、CO2及烴類測(cè)定采用分時(shí)進(jìn)樣，雙柱并聯(lián)共用FID的流程，從而避免了分流進(jìn)樣造成最低檢測(cè)濃度達(dá)不到煤礦安全要求的不足，同時(shí)通過進(jìn)樣時(shí)間的控制，可以縮短總的分析時(shí)間，減輕分析人員的工作量；內(nèi)置不銹鋼絲網(wǎng)過濾膜，從而避免了煤礦氣體粉塵較多容易堵塞管路的問題；檢測(cè)器均采用單元化設(shè)計(jì)，先進(jìn)制造工藝，具有靈敏度高、噪聲低、線性范圍寬等特點(diǎn)；工作站功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定，直觀、簡(jiǎn)單、易學(xué)。設(shè)有六種定量方法（歸一法，內(nèi)標(biāo)，外標(biāo)，修正歸一法，帶比例的修正歸一法，指數(shù)法），可實(shí)現(xiàn)任意多點(diǎn)標(biāo)樣校準(zhǔn)，任意多點(diǎn)校準(zhǔn)平均，直觀顯示校

15、準(zhǔn)曲線；靈活的峰識(shí)別和處理能力，適應(yīng)各類色譜分析應(yīng)用。2）技術(shù)參數(shù)最小檢測(cè)濃度：H25ppm；CO、CO22ppm；烴類0.1ppm尺寸：寬606mm高450mm深450mm重量：42 Kg電源：200V、50HZ、2100W熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）結(jié)構(gòu)：半擴(kuò)散式、四臂錸鎢絲；電源：恒流控制方式；靈敏度：1500mVml/mg（正十六烷）；噪聲：0.03mV；飄移：0.1mV/30min火焰離子化檢測(cè)器（FID）結(jié)構(gòu)：圓筒形收集極、石英噴口；檢測(cè)限：110-11g/s（正十六烷）；噪聲：510-13A；飄移：510-12A/30min柱箱溫度范圍：10399（增量為1）；控溫精度：0.1；可由鍵盤

16、設(shè)定過熱保護(hù)值檢測(cè)器溫度范圍：10399（增量為1）；控溫精度：0.01（TCD）和0.1（其它）；可由鍵盤設(shè)定過熱保護(hù)值工作站高精度：USB接口，24位的高精度A/D，分辨率1uv 輸入通道電平范圍：外置數(shù)據(jù)采集盒，輸入通道2個(gè)。-1v至+1v（可擴(kuò)展2V） 采樣頻率：6、12、25、50次/秒動(dòng)態(tài)范圍：106(1v為最小單位) 積分靈敏度：1vsec（即面積的個(gè)位數(shù)）。線性度：0.1%重現(xiàn)性：0.064、井下監(jiān)測(cè)方案1）測(cè)點(diǎn)布置方案選定一工作面在進(jìn)回風(fēng)順槽按一定間距布置束管采樣器，測(cè)定采空區(qū)范圍大約距工作面150m左右，約50m設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，保持采空區(qū)內(nèi)部進(jìn)、回風(fēng)側(cè)各三個(gè)探頭，上下順槽同時(shí)觀

17、測(cè)，待距工作面最遠(yuǎn)測(cè)點(diǎn)進(jìn)入采空區(qū)150m后，即可結(jié)束觀測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置如圖5-2-4、圖5-2-5所示。采空區(qū)開切眼停采線采空區(qū)束管采樣泵束管采樣點(diǎn)圖5-2-4單巷布置工作面測(cè)點(diǎn)布置圖采空區(qū)開切眼停采線聯(lián)絡(luò)巷采樣泵束管采樣點(diǎn)采樣束管圖5-2-5雙巷布置工作面測(cè)點(diǎn)布置圖工作面正常封閉后，在進(jìn)、回風(fēng)側(cè)密閉分別設(shè)觀測(cè)孔，并在密閉內(nèi)各布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置如圖5-4-6所示，對(duì)于與采空區(qū)相連（尤其是與火區(qū)相通）的閉墻內(nèi)也應(yīng)設(shè)置測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。采空區(qū)開切眼停采線采樣束管采樣泵圖5-2-6工作面封閉后測(cè)點(diǎn)布置圖2、地面色譜分析井下通過束管采樣儀采樣并送至地面色譜分析，分析參數(shù)主要有O2、N2、CO、CO2、CH

18、4、C2H6、C2H4、C3H8、H2正常情況下，每天早班檢測(cè)一次，工作面異常時(shí)，每班檢測(cè)二次。三、各種防滅火方法1、對(duì)采空區(qū)進(jìn)行預(yù)防性灌漿煤礦安全規(guī)程規(guī)定，開采容易自燃和自燃的煤層時(shí)，必須對(duì)采空區(qū)、突出和冒落空洞等孔隙采取預(yù)防性灌漿等防滅火措施。預(yù)防性灌漿就是將水、漿材按適當(dāng)比例混合，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路輸送到可能發(fā)生自燃的區(qū)域，用以防止煤炭自燃，是使用最為廣泛、效果最好的一種技術(shù)。(1) 灌漿系統(tǒng)目前灌漿使用的漿液的制備主要有水力制備和機(jī)械制備兩種方法。水力制備是利用高壓水槍沖刷松散的粘土層使水土混合形成泥漿，是一種操作較為簡(jiǎn)單的制漿方式，但漿液濃度難以保證，防火效果差；機(jī)械

19、制漿是按照一定的比例將制漿材料和水送入攪拌池，經(jīng)攪拌機(jī)攪拌，輸入注漿管路送至井下，但目前的灌漿系統(tǒng)普遍存在易堵管、輸漿力度小、漿材要求高、投資大等不足。山西省安全工程技術(shù)研究中心開發(fā)的KDZS-1型多功能煤礦防滅火灌漿系統(tǒng)選用移動(dòng)式輕型設(shè)備、多組漿池協(xié)同灌漿、經(jīng)過濾后有多個(gè)輸漿出口，可用黃土、粉煤灰等多種灌漿材料，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、建設(shè)速度快、輸漿力度大、防凍等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)在風(fēng)井場(chǎng)地設(shè)KDZS-1型多功能煤礦防滅火灌漿系統(tǒng)一套，為全礦灌漿服務(wù)，灌漿方法采用隨采隨灌，即隨采煤工作面推進(jìn)的同時(shí)向采空區(qū)灌注漿液。在灌漿工作中，灌漿與回采保持有適當(dāng)距離，以免灌漿影響回采工作。灌漿站建設(shè)：風(fēng)井場(chǎng)地

20、建2個(gè)攪拌池和1個(gè)注漿池（注漿池設(shè)在較低的水平），池深和直徑均為2m，池體用磚砌筑水泥抹面或用鋼板焊接，其上固定攪拌器。攪拌池底部留有出料口，在漿液流入注漿池前設(shè)雙層過濾篩子（孔徑為10mm），注漿池側(cè)面設(shè)500mm500mm1800mm下液泵坑兩個(gè)，各安設(shè)離心式液下泥砂泵一臺(tái)。灌漿站布置如圖5-2-7所示。圖5-2-7 灌漿站布置示意圖(2) 灌漿方法預(yù)防性灌漿方法有多種，根據(jù)采煤與灌漿先后順序關(guān)系可分為：采前預(yù)灌、隨采隨灌和采后灌漿。采前預(yù)灌就是在煤未開采之前即對(duì)煤層進(jìn)行灌漿，適用于老空區(qū)過多、自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井；隨采隨灌就是隨著采煤工作面推進(jìn)的同時(shí)向采空區(qū)灌漿，主要有鉆孔灌漿、埋管灌漿和

21、灑漿，能及時(shí)將頂板冒落后的采空區(qū)進(jìn)行灌漿處理；采后灌漿就等回采結(jié)束后，將整個(gè)采空區(qū)封閉起來后進(jìn)行灌漿。為了保證及時(shí)、簡(jiǎn)便處理處理自燃隱患，設(shè)計(jì)采用埋管灌漿法。采用埋管灌漿法，在放頂前沿回風(fēng)巷在采空區(qū)預(yù)先鋪好灌漿管(一般預(yù)埋1020m鋼管)，預(yù)埋管一端通采空區(qū)，一端接膠管，膠管長(zhǎng)一般為2030m，灌漿隨工作面的推進(jìn)，用回柱絞車逐漸牽引灌漿管，牽引一定距離灌一次漿，要求工作面采空區(qū)能灌到足夠的泥漿。532146圖5-2-8 埋管灌漿示意圖1-預(yù)埋注漿管；2-高壓膠管；3-灌漿管；4-回柱絞車；5-鋼絲繩；6-采空區(qū)(3) 灌漿參數(shù)的選擇漿液的水固比選擇泥漿的水固比是反映泥漿濃度的指標(biāo)，是指泥漿中水

22、與固體漿材的體積之比。水固比的大小影響著注漿的效果和泥漿的輸送。泥漿的水固比越小，則泥漿濃度越大，其粘度、穩(wěn)定性和致密性也越大，包裹遺煤隔離氧氣的效果也越好，但同時(shí)流散范圍也越小，輸漿管路容易堵塞；水固比大，則輸送相同體積的土所用的水量大，包裹和隔絕效果不好，礦井涌水量增加，在工作面后方采空區(qū)灌漿時(shí)容易流出而惡化工作面環(huán)境。漿液的水固比應(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)等因素通過試驗(yàn)確定，一般情況下為4:1，冬季為5:1。日灌漿所需漿材量 式中 Q材日灌漿所需漿材量，m3/d； m煤層采高，m；L工作面日推進(jìn)度，m；H灌漿區(qū)傾斜長(zhǎng)度，m；C回采率，%；K灌漿系數(shù)，為灌漿材

23、料的固體體積與需要灌漿的采空區(qū)容積之比，一般取0.050.15。日制漿用水量式中 Q水1制漿用水量，m3/d； 水固比。日灌漿用水量式中 Q水2日灌漿用水量，m3/d； K水用于沖洗管路防止堵塞的水量備用系數(shù).一般取1.101.25。日灌漿量式中 Q漿1日灌漿量，m3/d； M泥漿制成率，取0.88；小時(shí)灌漿量式中： Q漿2每小時(shí)灌漿量，m3/h； n每日灌漿班數(shù)，班/d； t每班純灌漿時(shí)間，h/班。每小時(shí)最大灌漿量考慮到今后生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和煤層發(fā)火不確定等因素，灌漿主管路按目前所需能力的1.5倍設(shè)計(jì)，則每小時(shí)最大灌漿量為： 式中：Q漿max每小時(shí)最大灌漿量，m3/h。需要說明的是：灌漿系統(tǒng)的灌

24、漿系數(shù)、水土比等各項(xiàng)參數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中必須根據(jù)煤層發(fā)火情況、輸送距離、煤層傾角、灌漿方式及灌漿材料和季節(jié)等因素通過實(shí)驗(yàn)確定，以確保灌漿效果和生產(chǎn)的安全。工作制度：與礦井工作制度相匹配，但需注意以下原則：灌漿工作是與回采工作緊密配合進(jìn)行。設(shè)計(jì)灌漿為三班灌漿，每天灌漿時(shí)間為10h，若礦井自燃發(fā)火嚴(yán)重，且所需灌漿的工作面較多，宜采用四班灌漿，每天灌漿時(shí)間為15h。 (4)灌漿材料的選擇 顆粒要小于2mm，而且細(xì)小顆粒（粘土：0.005mm者應(yīng)占6070）要占大部分。 主要物理性能指標(biāo)比重為：2.42.8t/m3塑性指數(shù)為911(亞粘土)膠體混合物（按MgO含量計(jì)）為2530：含砂量為2530，（顆粒為

25、0.50.25mm以下）容易脫水和具有一定的穩(wěn)定性。 不含有可燃物目前常用的灌漿材料有黃土、粉煤灰等。與黃土相比，粉煤灰的粒度較粗，但體積密度小。就注漿滅火而言，粉煤灰質(zhì)輕，顆粒表面具有一定光滑度，容易攪拌成漿，便于管道輸送。注入火區(qū)后流動(dòng)性、穩(wěn)定性較好；粉煤灰具有一定的火山活性，其密封性能較好；粉煤灰親水性差，粒度又大于黃土，注漿后漿體達(dá)到靜態(tài)時(shí)脫水快，并隨著水的泄流帶走一部分熱量。因此粉煤灰用于注漿滅火，可以起到隔絕、包裹、降溫作用。另外，使用粉煤灰，既處理了廢料，又有利于環(huán)保。(5) 灌漿管路的選擇灌漿管路布置回采面采空區(qū)是該礦灌漿重點(diǎn)區(qū)域，因此，灌漿主管路應(yīng)針對(duì)回采面進(jìn)行鋪設(shè)，其它地點(diǎn)

26、的灌漿，則根據(jù)需要從主管路上分叉連接。從風(fēng)井由地面灌漿站鋪設(shè)一趟管路至回采面，管路鋪設(shè)路線為：地面灌漿站回風(fēng)斜井總回風(fēng)巷 回采面回風(fēng)順槽工作面灌漿管道主要灌漿干直徑是根據(jù)管內(nèi)泥漿的流速來選擇。在設(shè)計(jì)中，泥漿給定后，先確定泥漿在管道中流動(dòng)的臨界流速，再求出泥漿的實(shí)際工作流速，使之大于臨界流速即可。實(shí)際工作流速：式中：v管道內(nèi)泥漿的實(shí)際工作流速，m/s；Q漿max小時(shí)灌漿量，m3/h， d管道內(nèi)徑，m。取108mm該實(shí)際工作流速處于臨界流速最大值（泥漿鋼管的臨界流速通常為14m/s），可滿足工程需要。地面灌漿管道一般選用鑄鐵管；井下灌漿管道采用無縫鋼管，其鋼管直徑取108mm；支管直徑取75mm；

27、工作面管道直徑取4寸膠管。（6）制漿的主要設(shè)備見表5-2-1，灌漿系統(tǒng)布置如下圖5-2-8所示：至鉆孔泥漿泵濾網(wǎng)攪拌池?cái)嚢杵魉茏{池潛水泵輸漿管料場(chǎng)至鉆孔圖5-2-8 注漿系統(tǒng)布置示意圖表5-2-1 灌漿設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量1潛水泵ZBA-6B臺(tái)22泥漿攪拌機(jī)自制臺(tái)33減速器臺(tái)34下液式泥漿泵80NYl50-20J臺(tái)25無縫鋼管D1084.0米 6無縫鋼管D754.0米 74寸膠管DN100米 8供水管（軟管）30米 2、阻化劑防火技術(shù)（1）阻化劑防火原理阻化劑大都是吸水性很強(qiáng)的溶液，當(dāng)它們附著在易被氧化的煤體表面時(shí)，吸收了空氣中的水分，在煤體表面形成了含水液膜，從而阻止了

28、煤與氧的接觸，起到了隔氧阻化作用；同時(shí)水在蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，使煤體降溫，從而抑制煤的自熱和自燃，延長(zhǎng)自然發(fā)火期的作用。（2）阻化劑選擇原料來源廣泛，價(jià)格便宜，制備、使用方便，不會(huì)大幅增加采煤成本；對(duì)人、設(shè)備及正常生產(chǎn)無影響；具有較好的滲透性和附著性；阻化率高，阻化壽命長(zhǎng)。目前，我國(guó)常使用的阻化劑有水玻璃（Na2OnSiO2）、氫氧化鈣Ca(OH)2、工業(yè)CaCl2及鹵塊（工業(yè)MgCl2）等。其中水玻璃模數(shù)n嚴(yán)格要求在12之間，且其成本較高，噸煤成本高；氫氧化鈣溶解度較小，和水混合而成是混濁液，且堿性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)注液設(shè)備的防腐蝕性要求高，又因?yàn)槠淙芤菏穷w粒懸浮狀混濁液，顆粒大小對(duì)使用泵

29、和封孔器的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響；而工業(yè)CaCl2來源廣、供應(yīng)穩(wěn)定、成本低，故選用工業(yè)CaCl2作為阻化劑。（3）阻化劑濃度確定阻化劑濃度的合理性是降低成本、提高阻化效果的重要方面。根據(jù)國(guó)內(nèi)礦井使用效果來看，20%的溶液阻化率較高，阻化效果較好；10%的阻化液也能防火，但阻化率有所下降，因此，阻化劑濃度控制在15%20%之間，一般不小于10%，可暫定把濃度控制在20%，以后根據(jù)實(shí)際的阻化效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并采用重量法進(jìn)行濃度測(cè)定。（4）阻化劑防火系統(tǒng)選擇目前我國(guó)煤礦常用永久式、半永久式和移動(dòng)式三種噴灑壓注系統(tǒng)。永久式：在地面建立永久性的儲(chǔ)液池，從儲(chǔ)液池鋪設(shè)一趟管道到采煤工作面上下口。利用靜壓或泵加壓

30、進(jìn)行噴灑或壓注，適用于井下范圍小，采煤工作面距地表較淺的礦井；半永久式：在采區(qū)上下山或硐室內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)液池和注液泵，從注液泵出口到采煤工作面上、下口鋪設(shè)管道，阻化液從儲(chǔ)液池經(jīng)加壓泵輸送到工作面平巷，經(jīng)噴灑軟管和噴槍，噴灑在采空區(qū)浮煤上；或經(jīng)軟管，注液鉆孔，壓注于煤體或發(fā)熱區(qū)，可為一個(gè)采區(qū)或一個(gè)區(qū)域服務(wù)；移動(dòng)式：儲(chǔ)液箱和注液泵安裝在平板車上，放置在采煤工作面的平巷中，距工作面30m左右，經(jīng)過輸液管路將阻化劑輸送到工作面進(jìn)行噴灑，該系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單、施工快、投資小、機(jī)動(dòng)性大。因此，選用移動(dòng)式阻化劑噴灑壓注系統(tǒng)，在采煤工作面向采空區(qū)的遺煤噴灑阻化液防止煤炭自燃。（5）阻化劑防火裝備液壓泵是阻化劑防火技術(shù)中的

31、關(guān)鍵設(shè)備，BH-40/2.5型煤礦用液壓泵體積小，重量輕，運(yùn)輸攜帶方便，尤其對(duì)于井下自然條件較差，設(shè)備和人員運(yùn)行不方便，難以運(yùn)進(jìn)較大設(shè)備的地點(diǎn)最為合適。該泵可用噴槍直接向殘煤噴射阻化劑，又可利用霧化噴頭噴霧，還可用于向煤體壓注阻化劑。其主要技術(shù)規(guī)格如下：型式：煤礦井下輕便型擔(dān)架式；外形尺寸：（長(zhǎng)寬高）1500360450mm；轉(zhuǎn)速：700800r/min；額定流量：40L/min；工作壓力：12.5MPa；電壓： 380/660V；功率：2.2kW（6）阻化劑防火工藝在工作面軌道巷適當(dāng)位置（盡量靠近工作面）放置兩輛礦車作為阻化劑藥箱，交換使用，按需濃度（20%）將工業(yè)CaCl2倒入1噸礦車內(nèi)，

32、用臨時(shí)供水管路按比例加足清水，配成溶液攪拌均勻后，用BH-40/2.5型煤礦用液壓泵（置于平板車上）將阻化液沿順槽和大溜電纜槽下方鋪設(shè)（每20m安一三通接一截止閥）的25mm高壓膠管壓至工作面，與13mm的膠管和噴槍相連。一臺(tái)泵配一支噴槍，由專人手持噴槍，從支架間隙向采空區(qū)噴灑，每間隔5組支架噴一次，每次噴灑至少6min，流量不小于35L/min。正?；夭善陂g每班噴灑一次，安排在檢修班工作面放頂后進(jìn)行，如遇停產(chǎn)、過斷層、收尾等情況時(shí)，必須對(duì)采空區(qū)加大噴灑頻率。噴灑系統(tǒng)工藝圖如下圖所示。8654322采空區(qū)工作面179圖5-2-9 移動(dòng)式噴灑系統(tǒng)工藝圖1-供水管路；2-藥液箱；3-吸液管；4-壓

33、力表；5-阻化多用泵；6-高壓膠管；7-閥門；8-三通；9-噴槍（7）阻化劑噴灑量計(jì)算工作面一次噴灑藥液量的計(jì)算：式中 V采煤工作面一次噴灑阻化劑的藥液量，m3； K1易自燃部位藥液噴灑加量系數(shù)，一般取1.2； K2采空區(qū)遺煤容重（按采區(qū)遺煤煤樣實(shí)測(cè)），t/m3； L工作面長(zhǎng)度，m； S一次噴灑寬帶，m； H遺煤厚度，m； A遺煤吸藥量，（在采空區(qū)采取煤樣，由試驗(yàn)確定），t/t； 阻化液容重，t/m3。3凝膠防滅火凝膠防滅火技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新型防滅火技術(shù)，該技術(shù)集堵漏、降溫、阻化、固結(jié)水等性能于一體，較好地解決了灌漿、注水的泄漏流失問題；技術(shù)工藝及設(shè)備與井下有限作業(yè)空間等實(shí)際條件的適應(yīng)性

34、，使該技術(shù)在滅火過程中充分發(fā)揮其效能，快速有效地控制和撲滅火勢(shì)。已成為煤礦井下必不可少的防滅火技術(shù)之一。該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：a. 滅火速度快：由于膠體獨(dú)特的滅火性能，其滅火速度很快，通常巷道小范圍的火僅需幾小時(shí)即可撲滅，工作面后方大范圍的火也只需幾天即可撲滅。b. 安全性好：膠體在松散煤體內(nèi)膠凝固化、堵塞漏風(fēng)通道，故有害氣體消失快；在高溫下，膠體不會(huì)產(chǎn)生大量水蒸汽，不存在水煤氣爆炸和水蒸汽傷人危險(xiǎn)。c. 火區(qū)啟封時(shí)間短：注膠滅火工程實(shí)施完，不需等待(煤礦安全規(guī)程規(guī)定各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到啟封條件后還需觀察穩(wěn)定一個(gè)月才能啟封)，即可啟封火區(qū)。d. 火區(qū)復(fù)燃性低：高溫區(qū)內(nèi)只要有膠體滲透到的地點(diǎn)都不會(huì)復(fù)燃。（

35、1）凝膠材料選擇及配比凝膠由基料、促凝劑和水按比例混合而成。主料為硅酸鈉水溶液、促凝劑為碳酸氫鈉。設(shè)計(jì)比例：基料：促凝劑：水=10：4：86（重量比）。(2) 注凝膠設(shè)備 注膠設(shè)備：NJB-1-80型凝膠泵，見圖5-2-10。該設(shè)備是一種用來輸送凝膠（水+基料+促凝劑）的泵組，由山西先導(dǎo)科技開發(fā)有限公司研制開發(fā)。它可自動(dòng)地將水、基料、促凝劑按一定比例混合后，經(jīng)三個(gè)出液口輸送到用膠地點(diǎn)。根據(jù)各種材料的配比不同，凝膠混合液可在十幾秒至幾十分鐘內(nèi)形成固態(tài)膠體，用于煤礦直接滅火和堵漏。1防爆電動(dòng)機(jī) 2主泵 3從動(dòng)皮帶輪 4三角皮帶 5主動(dòng)皮帶輪6主泵支承拖板 7無級(jí)變速器 8三爪聯(lián)軸器 9機(jī)架 10基

36、料泵 11、12防護(hù)罩圖5-2-10 凝膠泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖5-2-10 凝膠泵及凝膠 凝膠泵性能參數(shù)主泵流量：80L/min；輔泵流量：3-8L/min，可無級(jí)調(diào)節(jié)；壓 力：0.5-2.0MPa；電機(jī)功率：5.5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速：1440rpm；整機(jī)重量：220kg；外形尺寸：長(zhǎng)寬高=1100540780（mm）。 輸送膠管輸送膠管規(guī)格見表5-2-2。表5-2-2 輸送膠管規(guī)格主泵井口膠管主泵井口膠管輔泵進(jìn)口膠管輔泵進(jìn)口膠管內(nèi)徑（mm）長(zhǎng)度（m）內(nèi)徑（mm）長(zhǎng)度（m）內(nèi)徑（mm）長(zhǎng)度（m）內(nèi)徑（mm）長(zhǎng)度（m）192041920300323362426300基料泵 促凝劑泵 基料箱 促凝劑料箱 混合

37、器 分流器 至鉆孔 鉆孔 閥門 泵入口 泵出口 泵入口 泵出口 圖5-2-11設(shè)備連接圖圖5-2-3 壓注凝膠示意圖（4） 操作步驟 起動(dòng)操作a. 首先檢查機(jī)器各緊固螺絲，不得有松動(dòng)現(xiàn)象。b. 檢查各泵和流量調(diào)節(jié)器（變速器）油箱內(nèi)的潤(rùn)滑油，必要時(shí)加入各自的潤(rùn)滑油。泵用潤(rùn)滑油是3040號(hào)機(jī)油，變速器用專用的UD潤(rùn)滑油（不可用其它機(jī)油代替）。c. 盤車檢查各泵能否轉(zhuǎn)動(dòng)自如。d. 檢查電器開關(guān)、起動(dòng)器。e. 檢查各輸送膠管、接頭和過濾網(wǎng)。f. 將主泵吸水管和溢流管放入配好促凝劑的水箱中；將膠管的吸管和溢流管放入膠料箱(或膠料桶)中。g. 打開混合器出口的3個(gè)閥門。待起動(dòng)正常后再按需要關(guān)掉12個(gè)。任何

38、情況下必須保證有1個(gè)閥門全開且暢通。h. 接通電源。 注膠過程中的操作a. 待基料料箱內(nèi)的基料注完后，可在不停機(jī)的情況下快速地把吸料管和溢流管換進(jìn)另一只基料料箱中，這樣可保持連續(xù)注膠。促凝劑箱只需不斷地往料箱中補(bǔ)充材料，不需要來回移動(dòng)吸料膠管。b. 膠料流量無級(jí)調(diào)節(jié)器(變速器)只能在泵運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下調(diào)節(jié)，嚴(yán)禁停機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)。c. 泵的調(diào)壓器是用來限定注膠壓力并防止電機(jī)過載的，供貨時(shí)已經(jīng)調(diào)好，不要隨意調(diào)節(jié)。注膠時(shí)若發(fā)現(xiàn)溢流管有溢流，首先要檢查輸送管和混合器是否堵塞，混合器出口閥門是否打開。一般情況下是不會(huì)有溢流的。 停泵操作a. 注膠結(jié)束后，必須將主泵和膠泵都輸送清水3分鐘以上，并同時(shí)將混合器的3個(gè)出

39、料閥門都打開，以保證泵內(nèi)、管內(nèi)和混合器內(nèi)沒有混合液和膠料存在。b. 將各泵的吸管從清水箱中拿出，將吸口放在無粉塵和雜物的地方(最好用手拿著)，讓泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)吸水5分鐘，這樣可將泵內(nèi)的積水排出。c. 斷電。d. 清洗混合器，確保暢通。 正常維護(hù)a. 新機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)月后，應(yīng)全部更換泵內(nèi)和變速器內(nèi)的潤(rùn)滑油。b. 階段性注膠結(jié)束后，應(yīng)將機(jī)器全部運(yùn)上地面進(jìn)行清洗、維護(hù)和保養(yǎng)，以備下一階段注膠時(shí)機(jī)器能及時(shí)、正常地投入使用，同時(shí)也可延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命。c. 發(fā)現(xiàn)流量偏小時(shí)，檢查泵的密封圈和吸、排液閥，磨損嚴(yán)重或損壞應(yīng)即時(shí)更換。d. 檢查三角皮帶是否放松。過松是可首先用皮帶張緊螺釘調(diào)節(jié)拉緊。若仍不能拉緊，可考慮將

40、泵墊高。只要皮帶不損壞就不需更換。若需要更換時(shí)，必須每泵的兩根或兩泵的四根皮帶同時(shí)更換。（5） 施工準(zhǔn)備及步驟 施工準(zhǔn)備a. 準(zhǔn)備兩個(gè)0.5m3的鐵箱(0.8m，高度1m)，用于儲(chǔ)存基料；并準(zhǔn)備1個(gè)0.6m3（0.9m，高度1m)的鐵箱，用于配制促凝劑溶液。將3個(gè)鐵箱放置于滅火巷道內(nèi)的注膠設(shè)備附近；b. 配好設(shè)備入口管路，并配好設(shè)備出口的變頭，使之能與混合器通過25mm的高壓軟管相連；c. 配好混合器出口變頭，使之能與25mm的注膠高壓軟管連接，并準(zhǔn)備25mm的注膠高壓軟管10根（10m長(zhǎng)的6根，5m長(zhǎng)的4根）；d. 1寸閥門6個(gè)(注膠時(shí)接在鉆孔上，鉆孔泄漏時(shí)可隨時(shí)關(guān)閉閥門)；準(zhǔn)備l寸管（接鉆

41、孔口的l寸閥門）變25mm的高壓接頭（接25mm的注膠高壓軟管）的變頭6個(gè)，連接設(shè)備出口和注膠鉆孔；e. 根據(jù)其它礦的滅火經(jīng)驗(yàn)，基料在井下的運(yùn)輸相當(dāng)困難，為了便于井下基料運(yùn)輸，可將基料用汽油桶運(yùn)至巷道開口處，用泥漿泵將基料通過管道輸送到注膠設(shè)備的基料儲(chǔ)存箱；f. 每班按注膠6小時(shí)計(jì)算，每班注膠量為30m3。井下膠體材料需保證2天的用量，基料量為18t（54桶），促凝劑量為7t（140袋）。地面需保證5天的用量，基料量為45t，促凝劑量為18t；g. 基料的泥漿泵兩臺(tái)，流量為3m3/h。并鋪設(shè)輸送基料的管路。 注膠順序先注終孔位置較低的鉆孔，再注終孔位置較高的鉆孔，防止因注高位孔時(shí)，堵塞低位孔。

42、 施工步驟a. 將基料用泥漿泵輸送到基料儲(chǔ)存箱，每班需用泥漿泵輸送基料兩次（共3t），第一次輸送4桶（約1m3，重1.3t），根據(jù)注膠設(shè)備流量，可使用約3小時(shí)，第二次輸送5桶。b. 注膠前先接清水管沖冼每個(gè)鉆孔35分鐘。c. 將注膠管路連接好(每次連接3個(gè))，注膠泵入口管路放入相應(yīng)的料箱，啟動(dòng)注膠泵壓注凝膠。待基料料箱內(nèi)的基料注完后，可在不停機(jī)的情況下快速地把吸料管和溢流管換進(jìn)另一只基料料箱中，這樣可保持連續(xù)注膠。促凝劑箱只需不斷地往料箱中補(bǔ)充材料（每3分鐘向料箱內(nèi)添加1袋)，不需要來回移動(dòng)吸料膠管。d. 隨時(shí)檢查各鉆孔的進(jìn)膠情況，如發(fā)現(xiàn)有不進(jìn)膠的鉆孔，應(yīng)及時(shí)將其拆下，接上清水管沖冼。e. 如

43、有鉆孔從鉆孔周圍向巷道返膠，應(yīng)先將基料吸液管從料箱中拿出，待注膠管沖冼過后，再關(guān)閉該鉆孔的閥門，然后再將基料吸液管放入料箱繼續(xù)注膠。待將該鉆孔處理好后，再打開閥門繼續(xù)注膠(或接至其它鉆孔注膠)。f. 停止注膠后，再用泵繼續(xù)注清水5分鐘，沖冼注膠管路，防止凝膠堵塞高壓軟管。g. 將每班注膠量及注膠情況及時(shí)填入現(xiàn)場(chǎng)記錄本，以便下一班查詢，并向防火辦公室匯報(bào)。（6） 其它安全技術(shù)問題 在施工過程中應(yīng)制訂各工序操作規(guī)程和安全技術(shù)措施。 預(yù)防水、電、機(jī)械等人身傷害事故。 對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，確保工程質(zhì)量。 材料要防雨、防風(fēng)；包裝帶要收集，以免造成環(huán)境污染。 灌漿站及材料庫要建立在洪水水位線以上。 各

44、工程在施工過程中按各自行業(yè)規(guī)范操作。 施工期間要嚴(yán)格監(jiān)控地面灌漿漿液是否流入井下工作面和巷道，并加固所有與采空區(qū)聯(lián)通的密閉。（7） 凝膠防滅火系統(tǒng)設(shè)備選型NJB-1-80凝膠泵 2臺(tái) 5.5kW混合器、分離器 1套 現(xiàn)場(chǎng)加工主泵進(jìn)口膠管 20 4m輔泵進(jìn)口膠管 32 6m主泵出口膠管 20 300m輔泵出口膠管 24 300m0.75m3翻斗式礦車 5輛4氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)（可選擇）應(yīng)用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)防治礦井自燃火災(zāi)，是世界主要產(chǎn)煤國(guó)家公認(rèn)的行之有效的技術(shù)措施。氮?dú)馐且环N無色、無味、無嗅、無毒的氣體，其化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，在常溫、常壓條件下氮?dú)夂茈y與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以它是一種良好的惰性氣體，

45、隨著空氣中氮?dú)夂康脑黾樱鯕夂勘厝唤档?。?jù)有關(guān)資料介紹：當(dāng)氧氣含量低到510時(shí)，可抑制煤炭的氧化自燃；氧氣含量降至3以下時(shí)，可以完全抑制煤炭等可燃物的陰燃與復(fù)燃?；谏鲜龅?dú)獾男再|(zhì)及煤的氧化機(jī)理，向采空區(qū)及遺煤帶注入氮?dú)?，使其滲入到采空區(qū)冒落區(qū)、裂隙帶及遺煤帶，降低這些區(qū)域的氧含量，形成氮?dú)舛杌瘞?，可達(dá)到抑制采空區(qū)自燃，同時(shí)還能防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。4.1 氮?dú)夥罍缁鸬淖饔煤吞攸c(diǎn)（1）氮?dú)饪梢猿錆M任何開形狀的空間并將氧氣排擠出去，使采空區(qū)深部及其頂板高冒處因氧氣含量不足而使遺煤不能氧化自燃；（2）注氮過程中，采空區(qū)經(jīng)常保持正壓狀態(tài)，致使新鮮空氣難以漏入，有利于控制采空區(qū)遺煤自燃；（3）注

46、入氮?dú)夂螅墒共煽諈^(qū)內(nèi)和采空區(qū)周圍介質(zhì)的溫度降低，起到冷卻降溫作用；（4）在瓦斯和火共存的爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)注入氮?dú)饽芤种苹饏^(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸，提高滅火作業(yè)的安全性；（5）工藝簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境；（6）氮?dú)夥罍缁鸫嬖诘闹饕獑栴}是在礦井負(fù)壓作用下，如果采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，則注入的氮?dú)獠灰琢舸妫纂S漏風(fēng)流向采面或鄰近采空區(qū)；加上氮?dú)獗旧黼m然無毒，但具有窒息性，對(duì)人體有害，因此需與均壓和其他堵漏風(fēng)措施配合應(yīng)用，使氮?dú)庑孤读靠刂圃谧畹拖薅取?.2 注氮的要求（1）氮?dú)庠捶€(wěn)定可靠；（2）注入的氮?dú)鉂舛炔恍∮?7%；（3）至少有一套專用的氮?dú)廨斔凸苈芳捌涓綄侔踩O(shè)施；（4）有能連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)采空區(qū)氣體成分變化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

47、；（5）有固定或移動(dòng)的溫度觀測(cè)站（點(diǎn)）和監(jiān)測(cè)手段；（6）有專人定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和整理有關(guān)記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)告處理等規(guī)章制度。4.3 氮?dú)獾闹迫〉獨(dú)馐强諝庵械闹饕煞?，是一種取之不盡、用之不竭的氣體。加上它具有無毒、無臭和易于與空氣相混和等優(yōu)良特性，所以是一種理想的防滅火惰性氣體。目前基本制取方法有深冷空分、變壓吸附和膜分離三種工藝技術(shù)。深冷空分是一種傳統(tǒng)的空分技術(shù)，已有九十余年的歷史，它的特點(diǎn)是產(chǎn)氣量大，產(chǎn)品氮純度高，但設(shè)備裝機(jī)功率大，工藝流程復(fù)雜，占地面積大，基建費(fèi)用高，需專門的維修力量，操作人員較多，產(chǎn)氣周期長(zhǎng)（1824h），顯然不適合煤礦選用。變壓吸附制氮是以空氣為原料，用碳分子篩作

48、吸附劑，利用碳分子篩對(duì)空氣中的氧和氮選擇吸附的特性，運(yùn)用變壓吸附原理（加壓吸附，減壓解吸并使分子篩再生）且在常溫下使氧和氮分離制取氮?dú)?。變壓吸附制氮與深冷空分制氮相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：吸附分離是在常溫下進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，占地面積小，開停方便，啟動(dòng)迅速，產(chǎn)氣快（一般在30min左右），能耗小，運(yùn)行成本低，自動(dòng)化程度高，操作維護(hù)方便，安裝方便，無須專門基礎(chǔ)，產(chǎn)品氮純度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，產(chǎn)氮量2000m3h。膜分離制氮是以空氣為原料，在一定的壓力下，利用氧和氮在中空纖維膜中的不同滲透速率來使氧、氮分離制取氮?dú)?。它與上述兩種制氮方法相比，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、體積更小、無切換閥門、操作維護(hù)也更

49、為簡(jiǎn)便、產(chǎn)氣更快（3min以內(nèi)）、增容更方便等特點(diǎn)，但中空纖維膜對(duì)壓縮空氣清潔度要求更嚴(yán)，膜易老化而失效，難以修復(fù)，價(jià)格高。綜上所述，變壓吸附制氮裝置具有設(shè)備少、投資省、操作方便、制氮時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，并在40余個(gè)局礦中應(yīng)用，為我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)，發(fā)揮著重要的作用，故朱家店煤礦第二坑口選用變壓吸附法制氮。其原理在吸附平衡情況下，任何一種吸附劑在吸附同一氣體時(shí)，氣體壓力越高，則吸附劑的吸附量越大。反之，壓力越低，則吸附量越小。如圖5.1所示： 圖5.1 吸附量與吸附壓力的關(guān)系曲線 碳分子篩對(duì)氧和氮吸附量有很大差異。碳分子篩是一種內(nèi)部有很多微孔的物質(zhì)，變壓吸附的原理就是在一定的壓力下，利用空氣中的氧、氮

50、在碳分子篩微孔的吸附量的差異，達(dá)到氧氮分離的目的。在壓力升高時(shí)，碳分子篩吸氧產(chǎn)氮，壓力降至常壓時(shí)，碳分子篩脫附氧氣再生。變壓吸附制氮設(shè)備通常有兩只吸附塔，一只吸氧產(chǎn)氮，另一只脫氧再生，如此交替循環(huán)不斷產(chǎn)出氮?dú)狻?.4 注氮系統(tǒng)地面固定式和地面移動(dòng)式制氮設(shè)備生產(chǎn)的氮?dú)?，?jīng)井上、下輸?shù)苈匪瓦_(dá)采空區(qū)內(nèi)。該系統(tǒng)制氮設(shè)備產(chǎn)氮能力大，但需專門鋪設(shè)一趟輸?shù)苈?。井下移?dòng)式制氮設(shè)備安置于距需要防火的就近處，經(jīng)供電、供水、管路連接，即可開機(jī)生產(chǎn)氮?dú)?，?jīng)輸?shù)芩瓦_(dá)防火區(qū)內(nèi)。該系統(tǒng)不需鋪設(shè)專用輸?shù)苈?，但制氮設(shè)備產(chǎn)氮能力較小。在用氮?dú)膺M(jìn)行防火時(shí)，由于XX煤礦現(xiàn)階段井田面積較小，生產(chǎn)較為集中，制氮量需求不是特別大，

51、故選用一套井下移動(dòng)式制氮設(shè)備即可滿足要求。4.5 注氮參數(shù)計(jì)算1、注氮防滅火惰化指標(biāo)（1）注氮防火惰化，即注氮后采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度不得大于7%；（2）注氮滅火惰化，即火區(qū)內(nèi)氧氣濃度不大于3%；（3）注氮抑制瓦斯爆炸，其采空區(qū)氧氣濃度指標(biāo)小于12%。由于XX礦為高瓦斯礦，開采煤層為容易自燃煤層，采空區(qū)防火惰化指標(biāo)取7%，滅火惰化指標(biāo)取3%。2、注氮量計(jì)算確定注氮量主要根據(jù)防滅火區(qū)的空間大小及自燃程度確定，目前尚無統(tǒng)一的計(jì)算方式，這里按產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算，其實(shí)質(zhì)是在單位時(shí)間內(nèi)注氮充滿采煤所形成的空間，使氧氣濃度降到防滅火惰化指標(biāo)以下，經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：式中：QN注氮流量，m3/min； A年產(chǎn)量，t； t年

52、工作日，取300d； 煤的密度； n1管路輸?shù)剩?，一般取0.9； n2采空區(qū)注氮效率，%，一般在0.30.7之間； C1空氣中的氧氣濃度，取20.8%； C2采空區(qū)防火惰化指標(biāo)，可取7%；K安全備用系數(shù)，1.21.5。對(duì)于XX礦，防火時(shí)需注氮量為：m3/min滅火時(shí)需注氮量為m3/min3、注氮設(shè)備浙江瑞氣公司生產(chǎn)的DT-800/8型煤礦用碳分子篩制氮裝置，是采用變壓吸附碳分子篩制氮新工藝，為煤礦氮?dú)夥罍缁鸲兄频男滦偷獨(dú)庠丛O(shè)備，具有結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，適用于煤層自然發(fā)火嚴(yán)重的工作面防滅火的井下氮?dú)庠丛O(shè)備，可滿足朱家店煤礦第二坑口注氮防滅火系統(tǒng)的需要。該制氮裝置主

53、要由氣源車、凈化車、制氮車和緩沖車四個(gè)單元組成。氣源車選用隔爆兼本安型礦用無油或微油螺桿空壓機(jī)（安裝在礦車底盤上）。凈化車主要由除油凈化器、精過濾器、超精過濾器、活性炭過濾器、除油器、礦用隔爆型電控箱、工具箱等組成，通過配管將其組裝在槽鋼底盤上。制氮車主要由四只臥式吸附塔（內(nèi)裝滿進(jìn)口碳分子篩，并在其吸附器頂部各設(shè)置兩條氣囊）、消聲器及其10只ZSGP管道式氣動(dòng)閥和10只礦用澆封型電磁閥組成，通過配管將其組裝在槽鋼底盤上。緩沖車主要由氮?dú)饩彌_罐、粉塵過濾器、減壓閥、流量計(jì)（金屬管浮子或玻璃轉(zhuǎn)子）、甲烷氧氣兩參數(shù)測(cè)定器、節(jié)流閥等通過配管將其組裝在槽鋼底盤上。主要性能指標(biāo)：制氮工藝：碳分子篩變壓吸附

54、氮?dú)猱a(chǎn)量：800m3/h；氮?dú)饧兌龋?7%；啟動(dòng)時(shí)間：30min；氮?dú)獬隹趬毫Γ?.8MPa；電壓：380/660V或660/1140V；冷卻水耗：28t/h；外形尺寸（長(zhǎng)m寬m高m）：41.52。4.6 注氮方式和防滅火方法1、注氮方式注氮方式分為開放式注氮和封閉式注氮。開放式注氮對(duì)正在開采的采空區(qū)進(jìn)行注氮；封閉式注氮對(duì)已封閉的采空區(qū)或火區(qū)進(jìn)行注氮。在不影響工作面的正常生產(chǎn)和人身安全時(shí)，可采用開放式注氮。火災(zāi)及其火災(zāi)隱患影響工作面的正常生產(chǎn)，或突然性外因火災(zāi)，或瓦斯積聚區(qū)域達(dá)到爆炸界限時(shí)，可采用封閉式注氮。2、注氮防滅火方法連續(xù)性注氮工作面開采初期和停采撤架期間，或因地質(zhì)原因，或因機(jī)電設(shè)備原因造成工作面推進(jìn)緩慢，宜采用連續(xù)性注氮。間斷性注氮工作面正?；夭善陂g，可采用間斷性注氮。XX礦自然發(fā)火危險(xiǎn)主要來自生產(chǎn)工作面后部采空區(qū)，因此，正常生產(chǎn)條件下注氮方式采用開放式注氮，注氮方法采用間斷性注氮，當(dāng)推進(jìn)緩慢時(shí)改用連續(xù)性注氮。4.7 注氮工藝 根據(jù)XX