煤礦綜采工作面綜合防火技術(shù)研究

郭金保 陳相合

摘 要：平煤十三礦屬于自燃發(fā)火煤層，煤層自燃發(fā)火期為3-5個(gè)月。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，為有效防止12032采面自燃發(fā)火現(xiàn)象發(fā)生，分別采取采空區(qū)注氮、注漿、注水、超前段進(jìn)行注水玻璃及注氮防滅火材料等綜合防滅火方法，以期有效防止采面自燃發(fā)火事故的發(fā)生，保障煤礦開采的安全，高效。

關(guān)鍵詞：煤礦；綜采工作面；防火技術(shù)；研究

1 采面簡介

12032采面位于己二采區(qū)東翼12031和12051工作面的下分層，工作面可采走向長1530m ，傾斜長159m，，可采面積243270m2。煤層厚度平均5.3m，煤層傾角22～41度，平均30度，采用分層開采。由于該采面地質(zhì)條件復(fù)雜，采面煤層厚，且屬于自然煤層，加之采面回收時(shí)間較長，為確保采面回收期間的安全，特制訂專項(xiàng)采面回收期間的綜合防滅火安全技術(shù)措施。

2 制定防火措施

1）由施工隊(duì)負(fù)責(zé)，堅(jiān)持在采面上隅角和下隅角打擋風(fēng)墻，并用黃泥抹縫。下隅角吊掛30米擋風(fēng)簾，拐過機(jī)巷下幫不得小于1米，上接頂，下接底。上隅角吊掛20米擋風(fēng)簾，拐過風(fēng)巷上幫不得小于1米，上接頂，下接底，減少向采面采空區(qū)漏風(fēng)，施工隊(duì)每天必須安排專人負(fù)責(zé)檢查擋風(fēng)墻、擋風(fēng)簾吊掛情況。

2）由施工隊(duì)安排專人負(fù)責(zé)在采面超前托頂煤段打眼配合通風(fēng)隊(duì)下管子，堅(jiān)持從采面上隅角向采空區(qū)注水，注水管必須敞開不關(guān)。

3）施工隊(duì)負(fù)責(zé)在采面上、下隅角安裝凈化水幕，敞開不管，濕潤漏出（入）采面的風(fēng)流。

4）由施工隊(duì)負(fù)責(zé)，安排專人看管風(fēng)巷片盤2道防突風(fēng)門，嚴(yán)禁出現(xiàn)2道風(fēng)門同時(shí)敞開不關(guān)的現(xiàn)象，安全檢查隊(duì)瓦斯檢查員要隨時(shí)注意風(fēng)門的完好情況，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)匯報(bào)處理。

5）由施工隊(duì)負(fù)責(zé)，安排專人在采面回收期間，每天對(duì)機(jī)、風(fēng)巷及采面全面灑水滅塵一遍。

6）監(jiān)測(cè)隊(duì)負(fù)責(zé)采面回收期間的安全監(jiān)控設(shè)施的調(diào)試。

7）通風(fēng)調(diào)度負(fù)責(zé)，連續(xù)監(jiān)控采面回風(fēng)流一氧化碳和溫度變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)采面出現(xiàn)一氧化碳，要立即匯報(bào)通風(fēng)科。并做好有關(guān)人員的匯報(bào)記錄。

8）通風(fēng)隊(duì)負(fù)責(zé)，落實(shí)在采面超前下注漿管并注水玻璃、保證注氮管路的完好，達(dá)到24小時(shí)不停。

9）通風(fēng)科負(fù)責(zé)己15.1712032采面風(fēng)量的制定，通風(fēng)隊(duì)負(fù)責(zé)采面風(fēng)量的調(diào)整實(shí)施。

10）灌漿防滅火。灌漿防滅火技術(shù)在我國有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井中用得較普遍，泥漿能夠吸熱降溫，對(duì)煤體還有包裹作用，達(dá)到隔氧的目的，對(duì)于采空區(qū)的防滅火效果顯著，已成為與井下內(nèi)因火災(zāi)斗爭(zhēng)的主要措施之一。

井下安裝有移動(dòng)式制氮機(jī)：制氮機(jī)移動(dòng)式螺桿空氣壓縮機(jī)型號(hào)：PES920SDY2臺(tái)；地面移動(dòng)式膜分離制氮機(jī)型號(hào)：DM—1000一臺(tái)，氮?dú)猱a(chǎn)量：1000Nm3/h，①漿池容積2*15m3；②供水來源采用西風(fēng)井深水小井；③灌漿（注氮）主干管路規(guī)格為直徑100mm，注漿管路總長為2000m，西風(fēng)井地面漿池設(shè)置有2個(gè)主要控制4寸泄?jié){閥門；④注漿采用行走式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，材料采用粉煤灰、MEA、黃泥；⑤注漿（注氮）范圍為己二采區(qū)。攪拌好的漿液從地面注漿池順著4寸主管路沿西風(fēng)井筒進(jìn)入井下西風(fēng)井總回風(fēng)石門1200m的4寸支管路，從西風(fēng)井總回風(fēng)石門進(jìn)入己二回風(fēng)上山，再由分支進(jìn)入頭面各回風(fēng)道口，各回風(fēng)道口設(shè)置有4寸控制閥門及三通口。

12）注氮防滅火。本著預(yù)防為主的方針，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，設(shè)計(jì)考慮對(duì)煤層自然發(fā)火進(jìn)行綜合防治，將拖管、間歇式注氮系統(tǒng)作為礦井防滅火的一種措施，并在井上下建立相應(yīng)的防滅火安全監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)。

①本礦井己一、己二、己三采區(qū)采用以注氮作為防滅火的一項(xiàng)輔助措施，根據(jù)開拓及盤區(qū)布置，按最大防火用氮量計(jì)算，約為1000m3/h。

②根據(jù)礦井防滅火要求，對(duì)本礦井己一、己二、己三采區(qū)注氮系統(tǒng)選用深冷空分式、變壓吸附式或膜分離式制氮設(shè)備進(jìn)行了方案比較。深冷空分制氮，產(chǎn)氮效率較低，能耗大，設(shè)備投資大，需要龐大的廠房，且運(yùn)行成本較高，不完全適合我國煤炭行業(yè)行情，設(shè)計(jì)不予推薦；變壓吸附式和膜分離式制氮，各有利弊，膜分離式制氮系統(tǒng)流程簡單，比變壓吸附式少一個(gè)緩沖罐，體積小，維修費(fèi)用少，但膜分離式制氮要求氣源的壓力高，對(duì)氣源除油、除水、除塵的要求高，設(shè)備投資較多，設(shè)計(jì)也不與推薦；而變壓吸附式制氮系統(tǒng)，工藝簡單，對(duì)氣源的壓力、除油、除水、除塵的要求不高，設(shè)備投資較少，備品備件易購，維護(hù)維修方便。經(jīng)上述比較，本礦井采用變壓吸附式制氮設(shè)備。對(duì)于制氮系統(tǒng)的布置方式，國內(nèi)常用的有地面集中式和井下移動(dòng)式，設(shè)計(jì)對(duì)地面集中式供氣和井下移動(dòng)式兩種方案進(jìn)行了比較。鑒于地面集中制氮系統(tǒng)，工作環(huán)境好，便于維護(hù)管理，設(shè)備投資少，故障率低，在相對(duì)靜態(tài)的條件下工作，一旦出現(xiàn)故障，排除方便。當(dāng)某處出現(xiàn)著火危險(xiǎn)，可方便調(diào)用所有氮?dú)饧羞M(jìn)行高強(qiáng)度注氮，將著火危險(xiǎn)消滅在萌芽中。而井下移動(dòng)式制氮系統(tǒng)，機(jī)動(dòng)靈活，使用方便，可根據(jù)使用需要開起相應(yīng)設(shè)備，輸氣管路短，管材及安裝費(fèi)用低，損耗小，運(yùn)行費(fèi)用低；但所有電機(jī)、電器等均需嚴(yán)格按防爆等級(jí)執(zhí)行，設(shè)備投資高，工作環(huán)境較差，維護(hù)費(fèi)用高，體積也受到限制，特別是對(duì)于變壓吸附式設(shè)備，吸附塔臥式安裝，吸附劑的性能無法充分發(fā)揮。經(jīng)上述綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，為了方便調(diào)用所有氮?dú)饧羞M(jìn)行高強(qiáng)度注氮，降低著火危險(xiǎn)，設(shè)計(jì)推薦選用地面制氮系統(tǒng)。

③注氮管路由制氮站經(jīng)地面沿東西回風(fēng)井井筒敷設(shè)至井下，經(jīng)過采區(qū)回風(fēng)上下山，由回風(fēng)道進(jìn)入采掘工作面，利用工作面注氮管路向高溫點(diǎn)注氮。

3 結(jié)論

通過在12032采面回收期間采取向采空區(qū)注氮、注漿、注水、托頂煤段進(jìn)行注水玻璃及注氮

防滅火材料等綜合防滅火方法，降低了采面采空區(qū)的溫度，控制了采空區(qū)氧化速度，提高了采面回收進(jìn)度，合理選擇實(shí)施方案，有效的防止了采面自燃發(fā)火的發(fā)生，為采面回收工作爭(zhēng)取了有效的寶貴時(shí)間，為礦井安全生產(chǎn)奠定了有力基礎(chǔ)。