1w1701综采工作面防灭火专项安全技术措施.docx
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1w1701综采工作面防灭火专项安全技术措施
1701综采工作面防灭火安全技术措施
编制单位:
通风科
编制人:
审批人:
编制日期:
2017年4月28日
1701综采工作面防灭火安全技术措施
审批意见表
资料名称
1701综采工作面防灭火安全技术措施
起草部门
通风科
会审意见
会审人员签字
职务
签字
日期
职务
签字
日期
矿长
总工程师
生产矿长
机电矿长
安全矿长
调度室
安全科
技术科
通风科
机电科
综采工区
1W(B7)01综采工作面防灭火专项安全技术措施
我矿目前开采有B7号煤层,1701综采工作面布置在B7号煤层内,经签定B7号煤层属于Ⅱ级自然发火煤层。
发火期82~89天。
为了抑制采空区内浮煤自然发火,延长煤层自然发火期。
目的在于抑制采空区浮煤的自燃。
为了安全、顺利的延长采空区残留浮煤的发火期。
现依据《煤矿安全规程》、《腾达煤矿防灭火设计》等有关技术文件的规定,结合工作面情况,特制定喷洒阻化剂安全技术措施,请在作业过程中严格执行。
一、主要系统
(一)通风系统
通风设备:
选用矿井已有的2台FBCDZ№26/2×200型(D叶=2.6m、n叶=580r/min)对旋式轴流通风机,其中1台工作,1台备用。
每台风机配套2台200kW、10kV、590r/min的防爆电机。
(二)压风系统
压缩空气设备:
选用矿井已有的3台LU250+型型(风冷)螺杆式空压机。
其中2台工作,1台备用。
每台空压机排气量46m3/min,排气压力0.85MPa。
随机配套电机功率250kW,电压10kV,转速1485r/min。
(三)注氮系统
注氮设备:
选用矿井已有的2套BXN-97-1000型制氮机组。
1套工作,1套备用,每套制氮机注氮量为1000Nm3/h。
每套制氮机组配套1台LU250+型(风冷)螺杆式空气压缩机。
空压机的排气量46m3/min,排气压力为0.85MPa。
随机配套电机功率250kW,电压10kV,转速1485r/min。
(四)供水系统
采区消防及降尘洒水水源为净化矿井水,由工业场地V=400m3矿井水回用水池接管,采用临时高压给水系统,自副平硐送入井下,沿井筒、巷道行人一侧架空敷设,接至回采工作面。
井筒主管路采用Φ159×4.5无缝钢管,工作面运输和回风顺槽管路均为Φ108×4.0无缝钢管,快速接头连接。
第一章采区概况
一、采区巷道布置
1.采区巷道布置
采区巷道布置应力求简化生产系统和运输环节,尽可能减少开拓工程量,为矿井早日投产创造条件,同时尽可能多做煤巷少做岩巷,充分利用永久煤柱,减少采区煤柱损失。
设计一采区回采上限为+1355m水平,开采下限为+1200m水平(一水平标高),考虑到工作面的长度,设计区段高度50m,一采区+1200m水平以上划分三个区段回采。
初期区段石门通过主、副暗斜井前后穿过各煤层,以满足各区段工作面回风和运输的需要。
2.工作面巷道布置
一采区内共有可采煤层共2层,自上而下编号分别为B7、B8号煤层。
煤层倾角23°。
B7和B8煤层平均间距54m。
矿井在+1355m~1200m水平之间布置三个区段,+1355m~+1305m水平为一区段,+1300m~+1250m水平为二区段,+1250m~+1200m水平为三区段,各区段垂高50m。
第二章工作面概况
第一节工作面参数、煤层赋存特征及开采技术条件
一、工作面参数
根据已确定的开拓方案,矿井划分为一个水平,一水平划分为3个区段开采,首采工作面位于三区段西翼,运输顺槽底板标高为+1200m~+1215.75m,回风顺槽底板标高为+1250m~+1265.75m,采煤工作面垂高50m,倾角23°,平均斜长155m。
二、煤层赋存特征
首采工作面开采B7煤层,首采工作面区域B7煤层厚度7.3~7.65m,平均厚度7.5m,含夹矸一层,厚度0.10~0.20m,结构简单,煤层沿走向、倾向厚度变化小,分布稳定,倾角23°。
三、开采技术条件
(一)瓦斯
根据2014年新疆煤炭设计研究院有限责任公司编制完成的《昌吉市菏泽腾达矿业有限责任公司煤矿改建项目安全设施设计》,矿井最大绝对瓦斯涌出量为11.11m³/min,回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为5.45m³/min,矿井为高瓦斯矿井。
(二)煤尘及自然倾向性
B7煤层煤尘具有爆炸性,煤层为不易自燃煤层。
(三)地温
煤矿区内未发现地热异常现象,矿井属于地温正常区。
第三章防灭火系统
根据煤的着火点试验报告,井田内B8煤层着火点温度(T1C0)多在335.5~337.0(C0)之间,ΔT1-3=T1-T3在9.0~25.5之间,依据原《煤炭资源地质勘探规范》中关于煤层自燃倾向性分类等级判定,B8煤层属Ⅲ级不易自燃。
而目前矿区南部所存在的煤层自燃现象其着火原因有待于进一步查清。
在这里应当指出,由于该区浅部煤层大部分已采空,地表形成较多的塌陷坑,井下形成大量采空区和废弃巷道,加之矿井回采率低,井下残留煤层较多,长期暴露在空气之中经氧化作用易发生自燃,将影响到未来矿井的生产和安全。
火烧区主要分布在矿区南部的山坡及山顶。
煤层自燃发火期6~12个月。
矿井防灭火采取“预防为主,消防并举”的基本原则。
采用以灌浆、注氮和喷洒阻化剂综合防灭火措施,井上下建立相应的防灭火系统和安全监测、监控系统。
一、工作面注氮防灭火
(一)注氮气工艺系统
注氮气管路系统:
地面制氮车间→立风井→+1230m水平回风石门→+1230m水平回风大巷→工作面运输顺槽→采煤工作面采空区注氮点。
注氮工艺为埋管注氮,即在工作面的进风侧沿采空区埋设一趟注氮管路。
当埋入一定深度后开始注氮,同时又埋入第二趟管路。
当第二趟注氮管口埋入采空区氧化带与冷却带的交界部位时向采空区注氮,同时停止第一趟管路注氮,并又重新埋设注氮管路。
注氮主管采用Φ219×8无缝钢管,支管采用Ф159×6无缝钢管,管道外壁做相应的防腐措施,连接方式为卡箍连接便于在回采工作面装配。
在铺设注氮管的同时,采空区应同时预埋束管监测探头。
在注氮管或支管分叉处必须设置观测点。
(二)注氮参数选择与计算
向采空区连续注入氮气,防治浮煤自燃,已被主要产煤国家公认为是一种行之有效的防火技术措施。
目前国内煤矿广泛采用氮气防灭火技术,成功地抑制了矿井煤层自燃,扑灭井下火灾,获得了预期的效果。
本矿井将注氮系统作为防灭火的主要措施之一。
①注氮防灭火系统选择
目前我国产生氮气的方法有三种:
a.深冷空分法:
通过压缩、膨胀循环,将大气温度降低并使之成为液态,根据大气组份沸点不同而分离空气的过程。
b.变压吸附法:
通过分子筛对氧气的加压吸附排氮、减压脱附排氧而分离氧、氮的过程。
c.膜分离法:
用天然或人工合成的高分子薄膜,以外界能量或化学位能差为推动力,对双组份或多组份的气体、溶质、溶剂进行分离、分级、提纯和富集的过程。
其系统一般为井下移动式。
②防火注氮强度
a.按产量计算:
实质上就是由注入氮气充满采煤空间体积,使其氧气浓度降低到惰化指标需要的耗氮量,可按下式计算:
QN=〔A/(1440ρtn1n2)〕×(C1/C2-1)
式中 QN——注氮流量,m3/min;
A——矿井年产量,900000t;
t——矿井年工作日,276d;
ρ——煤的密度,1.32t/m3;
n1——管路输氮效率,取80%;
n2——采空区注氮效率,取90%;
C1——空气中的氧浓度,取20.8%;
C2——采空区防火惰化指标,取7%。
QN1=900000÷(1440×1.32×276×0.8×0.9)×(20.8÷7-1)=4.7m3/min
b.按吨煤注氮量计算
QN=5AK/276×60×24
式中 A——矿井年产量,900000t;
K——工作面回采率,取0.8。
QN=5×900000×0.8÷(276×60×24)=9.06m3/min
c.按瓦斯涌出量计算
QN=QcC/(10-C)
式中QC——工作面通风量,设计工作面配风量为1260m3/min。
C——工作面回风流中的瓦斯浓度,1%。
QN=1260×0.01÷(10-0.01)=1.26m3/min;
按以上三种方法计算后取最大值:
QN=9.06m3/min。
考虑1.4的安全备用系数9.06×1.4=12.684m3/min=761.04m3/h。
③制氮机的特性及配备
根据上述计算,选用矿井已有的2套BXN-97-1000型制氮机组,每套制氮机注氮量为1000Nm3/h。
氮气纯度≥97%,氮气出口压力:
0.05~0.65MPa(可调),1套工作,1套备用,满足注氮要求。
每套制氮机组配套1台LU250+型(风冷)螺杆式空气压缩机。
空压机的排气量46m3/min,排气压力为0.85MPa。
随机配套电机功率250kW,电压10kV,转速1485r/min。
根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》(MT/T701—1997)第7.3条规定:
“…制氮设备的供氮压力,其管路末端的绝对压力应不低于0.2MPa。
”的规定,经计算,矿井注氮管路选用已有的Φ159×4.5mm型无缝钢管,1W(B7)01工作面运输顺槽的注氮管路选用Φ159×4.5mm型钢丝骨架管。
注氮管路自制氮机站敷设至立风井井口,沿立风井敷设至井下,经回风绕道、+1230m水平回风大巷、+1230m水平回风石门、回风联络巷、上仓斜巷后,沿1701工作面运输顺槽敷设至该工作面采空区。
1W(B7)01工作面注氮管线布置图详见图ZS1578(CZ)-178-1。
输送压力验算
=0.26<0.65MPa
式中:
P1——管路初端的绝对压力,MPa;
P2——管路末端的绝对压力,0.2MPa;
Qmax——最大输氮流量,m3/h;
D0——基准管径,108mm;
Di——相同直径的输氮管径,mm;
Li——相同直径管路的长度,km;Di=150mm,Li=2.5km;
——基准管径的阻力损失系数,0.026;
——实际输氮管径的阻力损失系数,Di=150mm时
=0.026。
制氮设备输出氮气压力为0.65MPa,满足输送要求。
④注氮工艺
a.埋管注氮――在工作面进风侧沿采空区埋设一趟注氮管路。
当埋入一定深度后开始注氮,同时埋入第二趟注氮管路(注氮管口的移动步距通过考察确定),当第二趟注氮管口埋入采空区氧化带与冷却带的交界部位时向采空区注氮,同时停止第一趟管路注氮,并又重新埋设注氮管路,如此循环,直至工作面采完为止。
b.拖管注氮――在工作面进风侧沿采空区埋设一定长度(其值由考察确定)的厚型钢管作为注氮管,它的移动主要利用工作面的液压支架,或工作面输送机头、机尾,或工作面回风巷的回柱绞车牵引。
注氮管路随工作面的推进而移动,使其始终埋入采空区内的一定深度。
c.密闭注氮――利用密闭墙上预留的注氮管向火灾或火灾隐患区域实施注氮。
e.注氮气体的监测
为便于采空区取气体分析,在铺设注氮管的同时,采空区应同时预埋束管监测探头,其数量视取气样点数而定。
在注氮管或支管分叉处必须设置观测点(测定流量、压力、浓度及温度)。
为了考察注氮的流向及分布,可借助施放SP6示踪气体加以检测。
⑤预防性开放式注氮
在维持工作面通风系统不变,综采工作面正常开采条件下,采用埋入采空区的注氮管进行间歇注氮。
根据安全专篇设计我矿注氮系统设备能力为16.6m3/min,工作面需用量为12.68m3/min。
安全通风量计算:
在输氮管路的沿途,假设760.8m3/h的氮气量全部泄露到巷道里,是否造成漏氮的地区缺氧,注氮地点及与其相连巷道的安全通风量可按下式计算:
Qo≧Qn(Cn+C1-100)/(C1-C2)m3/min
式中:
—工作场所的安全通风量,m3/min;
—最大氮气泄漏量,12.68m3/min;
—泄漏氮气中的氮气浓度,97%;
—工作面或巷道中原始氮气浓度,一般取20.8%;
—工作场所的安全氧浓度指标,18.5%。
计算:
Q≧21×(97+20.8-100)/(20.8-18.5)=162.5m3/min
根据计算巷道内的风量只要大于162.5m3/min,工作面内的人员就是安全的,同理12.68m3/min氮气量全部泄露到巷道里,人员也是安全的,我矿综采工作面的供风量设计为1260m3/min,为了防止采空区自燃发火。
(5)、其它措施
综采工作面每推进50米后,对上下顺槽切顶线处采用黄土装袋子码砌筑一道0.37m的挡风墙,形成采空区隔离带,可以有效减少采空区漏风,确保安全。
(六)、技术要求
1、注氮的氮气浓度不得低于97%,低于97%立即停止注氮。
2、注氮严格坚持“少量多注”多循环进行注氮。
3、注氮每小时注氮量760.8m³,由当班瓦斯员进行工作面、上隅角和回风顺槽气体浓度检测,若发现瓦斯浓度达到1%,一氧化碳有显现时及时向调度室汇报进行处理,检查无误后方可进行注氮。
4、注氮机压力不得超过0.65MPa。
5、注氮时必须有专用记录本和台帐,记录开关机时间、注氮量、压力、开关司机等,以便对注氮情况进行分析。
6、井下发现不适合注氮时,工作面架间任何一处氧气浓度低于18.5%时要立即打电话到调度室,通知注氮机组操作人员进行停机。
7、注氮的管路:
埋管注氮,在工作面进风侧沿采空区埋设一趟注氮管路。
当注氮管口埋入采空区氧化带与冷却带的交接部位时向采空区注氮。
托管注氮,在工作面得进风侧沿采空区埋设一定长度的厚壁钢管作为注氮管路,它的移动主要利用工作面的液压支架,或工作面运输机头、机尾,或工作面进风巷的调度绞车作牵引。
注氮管随着工作面的推移而移动,使其始终埋入采空区内的一定深度。
8、注氮管路的铺设:
管路的铺设应尽量减少拐弯,要求平、直、稳,接头不漏气。
禁止在管路上堆放他物,低洼处可设置放水阀;输氮的管路在分岔处应设置三通和截止阀及压力表;输氮管应进行防锈处理,表面涂黄色油漆;定期对输氮管进行试压检漏。
10、开始进行注氮,瓦检员观察采面的气体含量,发现工作面氧气浓度低于18.5%时,立即通知调度室停止注氮。
11、从地面供氮时,进入采空区的管路或火区的管路必须采用无缝钢管或PE管,不得选用橡胶软管进入采空区。
二、注氮时注意事项:
1、每次注氮必须有三人检查管路漏气现象,处理漏气管路时,要有
3人以上。
2、注氮过程中,工作场所的氧气浓度不得低于18.5%,否则应停止作业撤出人员,同时降低注氮量或停止注氮。
3、在注氮过程中,瓦斯员要时刻检查工作面、上隅角和回风巷的瓦斯和一氧化氮的浓度情况,当浓度不符合规定时,必须撤出采面和回风巷的人员,撤到皮带顺槽中。
三、避灾路线:
1701工作面→1701运顺顺槽→机轨上山→1200底车场→行人暗斜井→副平硐→地面
四、安全措施:
1、注氮期间加强采面的防尘管理工作,工作面采煤机、运输机、运输顺槽、回风顺槽各种防尘、降尘设施完好,不得拆除损坏。
工作面每20架按设一组架间防尘喷雾,生产期间必须开架间喷雾。
2、加强通风管理,确保工作面的风量不低于1260m³/min,因故达不到上述要求的,应立即整改,整改完毕后再进行注氮。
3、确保工作区域空气满足要求,正常情况下氧气浓度不得低于20%,二氧化碳浓度不得超过0.5%,其它气体符合规程规定。
4、综采队各班跟班队长、安全员、区长要及时掌握工作面CH4、CO、O2等浓度的变化情况,必要时按要求组织人员撤离。
5、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。
6、在综采工作面开放式注氮期间,瓦检员每班重点巡回检查综采工作面的O2浓度、CO浓度、CO2浓度、CH4浓度、空气温度,特别是上隅角的O2浓度、CO浓度、CO2浓度、CH4浓度,每班检查的数据要有记录,并将报表报矿长、总工程师审阅。
7、当班瓦检员跟着综采工作面的推进自下而上的对工作面和上巷超前支架段四种气体浓度进行检测,必须保证工作面操作人员的安全。
8、注氮期间,矿带班领导、瓦检员随身携带便携式多参数测定器,自下而上监测工作面O2浓度、CO浓度、CO2浓度、CH4浓度的变化情况,氧气浓度低于18.5%时,必须通知制氮机值班人员降低氮气流量,确保工作面的氧气含量。
9、在工作面的上、下隅角要设置(禁止入内)的警示牌,防止人员误入导致人员缺氧窒息。
五、其他未尽事宜,严格安《煤矿安全规程》执行。
第四章阻化剂防灭火
a.阻化剂选择
根据临近矿井采用阻化剂灭火经验,设计选用阻化率较高的氯化钙(CaCl、mg2Cl2),设计选用CaCl2的浓度为20%。
b.喷洒压注工艺系统
采用半永久性喷洒压注系统,在工作面使用移动容器,容积为2m3的储液池,选用1台WJ—24型阻化剂喷射泵,流量2.4m3/h,压力2~3MPa。
将溶液用胶管送到回采工作面进行喷洒。
c.参数计算
工作面一次喷洒量计算:
V=K1×K2×L×B×h×A×γ-1
式中 K1——一次喷洒加量系数,取1.2;
K2——松散煤(浮煤)容重,取1.32t/m3;
L——工作面长度,工作面平均长度155m;
B——一次喷洒宽度,0.6m;
h——底板浮煤厚度,0.15m;
A——原煤(浮煤)的吸液量,0.058t/t;
γ——阻化剂水溶液的容重,1.05t/m3。
投产工作面一次喷洒量:
V=1.2×1.32×155×0.6×0.15×0.058/1.05=1.22m3
采用上述阻化剂喷洒压注工艺,预计阻化率可达80%。
d.防止阻化剂腐蚀机械设备、支架及金属构件的安全措施
①在使用阻化剂前,应将阻化剂对金属的腐蚀性进行分析测定,以确定合适的阻化剂的喷洒工艺、合理浓度与数量。
②为防止阻化剂腐蚀机械设备、支架等金属构件,在喷洒阻化剂时应注意避开机械设备、支架等金属构件或者在机械设备、支架等金属构件上覆盖遮挡物等。
1、喷洒凝胶阻化剂劳动组织:
喷洒泵工1人,搅拌工1人,喷洒工2人,综采工区跟班干部1名组织,技术员1名跟班技术监督,当班瓦检员1名对喷洒情况进地验收。
2、施工机具:
喷洒压力泵1台,喷枪1只,1.5吨固定式矿车1辆,喷洒前必须准备好施工机具。
3、施工现场必须保持正常通风,严禁瓦斯超限作业。
4、喷洒泵安装位置在1701回风顺槽喷洒点以后20米顶板完好、支架完整处,配备有喷枪、矿车。
喷洒前要联接好压力泵和管路,不得有漏液现象。
5、配比溶液为:
水85%~90%、阻化剂10%~15%配置而
成(氯化镁和氯化钙应交替使用),在矿车中配比溶液,必须搅拌均匀,以氯化镁或氯化钙必须完全溶于水为标准,不得随意更变配比比例。
搅拌及运输过程中,若不慎使配比溶液飞溅至面部时,应及时用清水冲洗,必要时就医检查处理。
6、工作面推进30米后开始喷洒,当采空区煤有自燃征兆时需要加喷次数和喷洒量。
7、每班运煤结束后循环喷射一次,喷射必须均匀,不留死角,从刮板输送机机尾向机头方向进行,二趟机道均要喷洒,喷洒后机道时必须打开后护板,向采空区内喷洒,但人员不得进入后机道,也可在上下端头处向采空区内喷洒。
8、操作人员严格按喷洒泵的操作方法进行操作,操作人员必须经过现场培训,掌握喷洒泵的操作方法。
9、喷洒泵接电、供电线路检查、电机检查的工作由当班井下电钳工完成。
10、每次开泵前,必须按程序进行检查各部件的运转情况,螺丝是否松动,检查润滑油的油位,如有异常即时维护。
11、启动喷洒泵前必须先加溶液,启动后,必须调试压力,待压力达到标准时,方可喷洒。
121、液压泵不能缺水空转、以防损坏设备。
13、喷射完后,首先卸压,待压力表指针降低后,加入清水洗净泵体后方可停机。
喷洒后,必须把喷抢,吸排液管清洗干净并盘好,以备下次再用。
14、每次喷射完后,液压开关必须闭锁,严防其他人员误操作,开关应挂牌管理。
15、喷洒阻化剂的工作必须记入防灭火工作记录中。
16、本措施中没有写到的,应按《煤矿安全规程》有关规定和喷洒泵操作使用方法进行操作。
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