1、西梁煤矿开采的 5 号 煤层，属易自然发火煤层，发火期为 3-6 个月，最短发 火期为 30 天，为了有效地防止采区发生火灾，我矿采用对采区进行黄泥灌浆、采空区注氮、喷洒阻化剂、矿井火灾监测系统和观测预报等相结合的综合防灭火措施，为确保矿井安全生产，特编制西梁煤矿采区防治自然发火防灭火设计及防治采区自然发火措施。一、矿井概况西梁煤矿位于东胜煤田四道柳区找煤区，井田面积 10.745km2，可采煤层为侏罗系中下统延安组的 5-1 号、 6-1 号和 6-2 号煤层，其中，5-1 号煤 为 全区可采属于稳定煤层，属于较稳 定煤层。主要可采的 5-1号煤层矿井水文地质条件简单，煤层瓦斯含量低，为瓦斯
2、矿井，煤尘有爆炸性，为易自燃煤层。矿 井 现 开 采 5-1 号 煤 层 ，目 前 仅 布 置 有5201 一 个 综 采 工 作 面 ，本 区 有 两 个 掘 进 工 作 面 ，分 别 是 5202 回 风 顺 槽和 5202 运 输 顺 槽 。（一） 、煤层自然发火危险性根据内蒙古安科安全生产检测检验有限公司，本 次 勘 查 样 品 进行 测 试 ，：据 邻区（勃牛川普查区）鉴定结果：火焰长度均大于 400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为 70%，区内煤层挥发 分均在 30%以上，煤尘具有爆炸危险性。详 见 表 1煤 尘 爆 炸 性 试 验 成 果 表表 1爆 炸 性 实 验煤层号火焰长度(
3、mm) 抑制煤尘爆炸最低岩粉量(%) 爆炸性结论5-1 400 70 有爆炸性（二）、煤的自燃分析预测1、煤岩成份本区煤岩类型为暗淡型和半暗淡型，煤岩成分以暗煤为主，含较多丝炭和少量亮煤。显微煤岩组分中以镜质组和丝质组含量最高或较高，半镜质组 次之， 稳 定组分大多数为零。2、煤的 炭 化 程 度从 煤 的 炭 化 程 度 分 析 ，煤 层 的 自 燃 性 随 煤 炭 的 变 质 程 度 的 增 高 而降 低 。煤 的 炭 化 程 度 越 低 ，挥 发 份 含 量 越 高 ，煤 层 自 燃 发 火 倾 向 越 强 。本 矿 井 5 号 煤 层 挥 发 分 为 32.26%具有自燃倾向性。201
4、7 年 矿 井 回 采 工 作 面 为 5202 综 采 工 作 面 。（三 ）、防 治 煤自燃灭火方法5202 工 作 面 防 治 煤 炭 自 燃 发 火 设 计 结 合 我 矿 现 有 防 灭 火 手 段 ，5202 综 采 工 作 面 主 要 采 取 以 黄 泥 灌 浆 、采 空 区 注 氮 、喷 洒 阻 化 剂 、下 隅角 吊 挂 挡 风 帘 ，填 埋 采 空 区 等 手 段 防 治 煤 炭 自 然 。同 时 矿 井 设 有 火 灾 监测 系 统 和 观 测 预 报 等 综 合 防 灭 火 措 施 ，确 保 矿 井 安 全 生 产 。二、煤层的自燃预防措施煤层自燃发展 过 程 有 三
5、个 必 要 条 件 ：煤 层 具 有 自 燃 倾 向 性 ；有 连 续的 供 氧 条 件 ；热 量 易 于 积 聚 。据 此 本 设 计 从 开 拓 开 采 、通 风 和 监 测 方 面制 定 了 相 应 的 预 防 措 施 ，分 别 叙 述 如 下 ：（一 ）开 拓 开 采 方 面 的 措 施1、合 理 的 巷 道 布 置 系 统本 矿 井 主 要 开 拓 巷 道 均 布 置 在 煤 层 中 ，主 要 大 巷 全 部 采 用 锚 杆 喷桨 支 护 方 式 ，使 煤 壁 与 风 流 隔 绝 。2、控 制 矿 山 压 力 ，减 少 煤 体 破 碎在 采 掘 过 程 中 尽 量 减 少 巷 道 裸
6、 露 时 间 ，在 部 分 顶 底 板 来 压 较 大 的地 方 加 强 支 护 ，减 少 顶 底 板 来 压 对 煤 体 的 破 碎 ，减 少 煤 体 与 空 气 的 接 触面 积 。3、对 巷 道 周 边 煤 炭 自 燃 防 治 采 取 如 下 措 施 ：（1）在 掘 进 过 程 中 ，加 强 巷 道 支 护 。（2）对 巷 道 高 冒 区 或 空 洞 采 取 注 凝 胶 充 填 措 施 。（3）对 巷 道 围 岩 破 碎 区 采 取 复 合 支 护 措 施 。（4）加 强 监 测 和 预 测 ，发 现 异 常 ，采 用 喷 洒 阻 化 剂 等 防 灭 火 措 施 。4、回 采 顺 序 ：
7、回 采 工 作 面 采 煤 方 式 为 后 退 式 ，回 采 顺 序 合 理 ，有 利于 防 止 煤 层 自 燃 发 火 。5、选 择 合 理 的 采 煤 工 艺采 煤 工 作 面 采 用 后 退 式 回 采 ，减 少 了 采 空 区 漏 风 。在 生 产 过 程 中 ，加 强 管 理 ，尽 量 增 加 工 作 面 推 进 速 度 ，在 时 间 和 空 间 上 减 少 煤 的 氧 化 ；一 次 采 全 高 ，尽 量 提 高 回 收 率 ，做 到 架 下 无 浮 煤 ，减 少 采 空 区 煤 炭 遗 留量 。采 煤 工 作 面 采 到 停 采 线 时 ，必 须 采 取 措 施 使 顶 板 冒 落
8、 严 实 ，及 时 封闭 采 空 区 。6、采 煤 工 作 面 正 常 生 产 时 采 用 预 防 性 灌 浆 、在 工 作 面 推 进 速 度 减慢 时 、工 作 面 停 采 前 、撤 架 期 间 及 封 闭 后 采 取 的 具 体 措 施 如 下 ：1）工 作 面 的 防 火 措 施（1）对 工 作 面 附 近 煤 壁 喷 洒 阻 化 剂 。（2）加 快 工 作 面 设 备 安 装 速 度 和 工 作 面 初 始 推 进 速 度 。（3）在 工 作 面 回 风 顺 槽 预 埋 束 管 监 测 系 统 取 样 分 析 采 空 区 内 的 气 体变 化 。2）工 作 面 推 进 速 度 减 慢
9、 时 的 防 火 措 施（1）在 工 作 面 与 运 输 顺 槽 连 接 处 下 隅 角 挂 设 挡 风 帘 ，上 隅 角 处 设 导风 帘 ，减 少 向 采 空 区 漏 风 。（2）在 工 作 面 喷 洒 阻 化 剂 。（3）采 空 区 预 埋 管 路 ，根 据 火 灾 束 管 监 测 系 统 适 时 监 测 情 况 ，监 测到 采 空 区 有 发 火 迹 象 时 进 行 灌 浆 。3）工 作 面 停 采 前 、撤 架 期 间 和 封 闭 后 的 防 火 措 施（1）在 工 作 面 离 设 计 停 采 线 一 段 距 离 （可 取 50 60m）时 ，即 开 始 在工 作 面 喷 洒 阻 化
10、 剂 。（2）在 工 作 面 停 采 期 间 ，适 当 降 低 工 作 面 风 量 。（3）在 撤 架 过 程 中 ，加 强 停 采 线 回 风 流 气 体 、温 度 监 测 和 自 燃 危 险性 预 测 。（4）在 停 采 后 45 天 内 工 作 面 设 备 要 全 部 撤 完 ，并 完 成 永 久 性 密 闭（5）定 期 检 测 闭 合 气 体 、温 度 状 况 。（二 ）通 风 方 面 的 措 施开 采 自 燃 煤 层 时 ，合 理 的 通 风 系 统 可 以 大 大 减 少 或 消 除 自 燃 发 火的 供 氧 因 素 ，无 供 氧 蓄 热 条 件 ，煤 是 不 会 发 生 自 燃
11、的 。所 谓 合 理 的 通 风系 统 是 指 ：矿 井 通 风 网 络 结 构 简 单 ，风 网 阻 力 适 中 ，主 扇 与 风 网 匹 配 ，通风 设 施 布 置 合 理 ，通 风 压 力 分 布 适 宜 。1、本 矿 井 通 风 方 式 为 中 央 并 列 式 ，主 斜 井 、副 斜 井 进 风 ，回 风 斜 井回 风 ，通 风 方 法 为 机 械 抽 出 式 ，配 备 2 台 防 爆 对 旋 轴 流 式 通 风 机 ，1 台工 作 ，1 台 备 用 ，主 通 风 机 能 力 与 矿 井 通 风 阻 力 匹 配 ；工 作 面 为 后 退 式回 采 ，采 用 U 型 通 风 方 式 ，一
12、 进 一 回 ，新 鲜 风 流 与 乏 风 均 少 量 过 采 空 区 ，漏 风 少 。 2、风 门 、密 闭 、调 节 风 门 等 通 风 构 筑 物 按 满 足 生 产 需 要 设 置 ，要 求位 置 合 理 ，砌 筑 严 密 ，避 免 产 生 漏 风 。生 产 期 间 对 采 空 区 塌 陷 后 的 地 表裂 缝 进 行 堵 塞 ，减 少 漏 风 。3、采 取 措 施 降 低 进 、回 风 巷 两 端 的 负 压 差 ，以 减 少 漏 风 。4、矿 井 可 实 现 全 矿 井 反 风 ，以 防 火 灾 事 故 扩 大 。综 上 所 述 ，本 矿 井 通 风 网 络 结 构 简 单 ，通
13、风 设 施 布 置 合 理 ，位 置 适当 ，矿 井 漏 风 率 低 ，通 风 阻 力 适 中 ，现 有 主 通 风 机 与 风 网 匹 配 ，通 风 压力 分 布 适 宜 ，大 大 减 少 或 消 除 了 煤 炭 自 燃 发 火 的 供 氧 因 素 和 蓄 热 条 件 ，减 少 了 煤 炭 发 生 自 燃 的 可 能 性 。（三 ）监 测 方 面 的 措 施矿 井 选 用 一 套 KJ83N 矿 用 安 全 监 测 系 统 ，监 测 系 统 中 设 有 CO 传感 器 、温 度 传 感 器 和 报 警 装 置 ，监 测 预 报 火 灾 情 况 。矿 井 采 用 防 治 火 灾 预 报 束 管
14、 监 测 系 统 ，通 过 设 置 在 矿 井 采 空 区 、总回 风 大 巷 和 回 采 工 作 面 上 隅 角 采 空 区 的 监 测 探 头 ，进 行 适 时 分 析 以 上区 域 空 气 成 分 ，监 测 发 火 迹 象 。三、防灭火方法设计本 井 田 内 各 煤 层 均 有 自 燃 发 火 的 倾 向 ，同 时 ，回 采 工 作 面 存 在 多 种发 火 因 素 ，矿 井 能 否 安 全 回 采 ，防 灭 火 是 关 键 之 一 。所 以 ，生 产 期 间 必须 采 取 行 之 有 效 的 综 合 防 火 措 施 。本 着 预 防 为 主 的 方 针 ，设 计 考 虑 对 煤 层 自
15、 燃 发 火 进 行 综 合 防 治 。本矿 井 煤 层 自 燃 倾 向 性 等 级 为 易 自 燃 ，采 煤 工 艺 为 综 采 。设 计 确 定 采 用 以灌 浆 为 主 ，注 氮 和 喷 洒 阻 化 剂 为 辅 的 综 合 防 灭 火 措 施 。建 立 相 应 的 防 灭火 系 统 和 安 全 监 测 、监 控 系 统 。（一 ）黄 泥 灌 浆 防 灭 火1、我 矿 采 用 GMZ645/40-15 型 矿 用 防灭火注 浆装置，设在回风斜井的井口处，距井口有 25 米。在回采期间，采空区如有发火迹象，立即启动黄泥注浆设备进行注浆充满采空区间隙，达到灭火目标。管路距工作面采空区距离短、损
16、失小、注浆效率高，注浆管路沿回风顺槽敷设至采空区。2、矿 用 黄 泥 注 浆 防 灭 火 特 点GMZ645/40-15 型 矿 用 防 灭 火 注 浆 可 在 煤 矿 井 下 工 作 面 及 采 空 区具 有 煤 炭 自 燃 危 险 的 附 近 现 场 作 为 喷 注 以 水 为 输 送 介 质 的 泥 浆 、石 灰浆 以 及 化 学 凝 胶 等 浆 液 类 物 质 （或 更 高 的 粘 稠 液 体 及 含 有 机 械 杂 质 和 固体 颗 粒 的 浓 缩 物 ）的 防 灭 火 设 备 。它 利 用 廉 价 的 无 机 矿 物 材 料 对 井 下 自然 发 火 的 区 域 实 施 有 效 充
17、 填 ，具 有 吸 收 氧 化 煤 体 的 热 能 ，阻 止 煤 体 氧 化 ，堵 塞 漏 风 通 道 等 多 种 防 灭 火 功 能 。a、适 应 煤 矿 井 下 环 境 及 矿 井 防 灭 火 需 要 ，立 即 启 动 注 浆 设 备 。b、装 备 的 配 套 性 能 好 。整 套 装 备 中 包 括 机 械 搅 拌 制 浆 系 统 、加 压 输浆 系 统 、压 力 及 流 量 调 节 系 统 以 及 电 力 控 制 系 统 。c、配 备 两 套 较 大 容 量 的 机 械 搅 拌 系 统 。两 套 机 械 搅 拌 系 统 既 可 交替 使 用 ，又 可 同 时 使 用 。d、注 浆 材
18、料 的 多 样 性 。在 装 备 结 构 的 设 计 上 ，充 分 适 应 了 煤 矿 井 下注 浆 防 灭 火 的 需 要 ，使 其 可 以 喷 注 泥 浆 、石 灰 浆 以 及 化 学 凝 胶 等 浆 液 类物 质， 还可以 压注高粘稠的液体及含有机械杂质和固体颗粒的泥浆，洒 浆 和 埋 管 注 浆 时 注 浆 管 路 采 用 108mm 钢 管 。3、矿 用 防 灭 火 注 浆 系 统 工 艺注 浆 装 置 由 搅 拌 制 浆 系 统 、加 压 输 浆 系 统 、压 力 及 流 量 调 节 系 统 以及 电 力 控 制 系 统 。搅 拌 制 浆 系 统 用 来 制 备 泥 浆 。把 制
19、浆 料 （黄 土 ）和 水 按一 定 比 例 混 合 、加 入 到 “矿 用 防 灭 火 注 浆 装 置 ”的 储 液 箱 中 ，搅 拌 制 成 一定 浓 度 浆 液 。该 装 置 适 用 于 输 送 介 质 温 度 0 80，粘 度 系 数 为 (1 2)10-3Pa.S 或 更 高 的 粘 稠 的 液 体 及 含 有 机 械 杂 质 和 固 体 颗 粒 的 浓 缩 物 ，加 压 输 浆 系 统 用 来 将 泥 浆 输 送 至 灌 浆 地 点 。设 计 采 用 随 采 随 灌 与 采 后 灌 浆 相 结 合 的 灌 浆 方 法 。先 随 采 随 灌 及时 阻 燃 ，然 后 在 回 采 工 作
20、 面 采 完 后 ，立 即 打 密 闭 墙 ，封 闭 采 空 区 ，根 据先 期 灌 浆 效 果 情 况 再 利 用 预 埋 管 路 和 打 钻 孔 补 灌 ，确 保 在 采 空 区 四 周形 成 的 泥 浆 封 闭 带 。煤 矿 要 针 对 回 采 工 作 面 的 实 际 情 况 ，进 行 专 项 灌 浆设 计 。a、埋 管 注 浆适 合 于 随 采 随 灌 的 方 式 ，放 顶 前 在 采 空 区 预 先 铺 好 灌 浆 管 （一 般 预埋 5 8m 钢 管 ），预 埋 管 一 端 通 采 空 区 ，出 浆 口 距 工 作 面 的 距 离 应 不 小于 15m。一 端 接 胶 管 ，胶 管
21、 长 一 般 为 20 30m，放 顶 后 立 即 开 始 灌 浆 。随 着 工 作 面 的 推 进 ，按 放 顶 步 距 推 移 灌 浆 。4、巷 道 布 置 和 灌 浆 安 全 措 施（1）巷 道 布 置设 计 灌 浆 区 为 采 煤 工 作 面 采 空 区 ，工 作 面 在 大 巷 一 侧 后 退 式 回 采 。工 作 面 停 采 线 距 大 巷 30m，工 作 面 开 采 完 毕 后 在 停 采 线 砌 筑 密 闭 防 火墙 ，墙 体 必 须 用 防 火 、防 水 的 材 料 砌 筑 。（2）灌 浆 区 排 水排 水 方 式注 入 采 空 区 的 浆 液 经 沉 淀 脱 水 ，浆 液
22、中 脱 出 的 水 一 部 分 被 围 岩 吸收 ，一 部 分 滞 留 在 注 浆 区 下 部 空 间 ，汇 集 后 自 流 进 入 工 作 面 ，与 工 作 面涌 水 汇 集 。工 作 面 需 设 置 排 水 设 备 排 除 积 水 。当 采 用 采 后 密 闭 采 空 区 注 浆 时 ，在 注 浆 区 密 闭 墙 底 部 设 置 排 水 孔 ，浆 液 中 脱 出 的 水 汇 集 后 ，从 排 水 孔 中 自 流 排 出 ，设 置 排 水 设 备 排 除 积 水 。设计采用随采随灌与采后灌浆相结合的灌浆方案， 为 避 免 灌 浆 水进 入 工 作 面 影 响 正 常 生 产 ，设 置 排 水
23、 设 备 排 除 工 作 面 的 积 水 。排 水 设 备工 作 面 配 备 水 泵 2 台 ，1 台 备 用 ，将 积 水 排 入 井 下 采 区 水 仓 。（3）灌 浆 安 全 措 施建 立 注 浆 防 灭 火 专 门 机 构 ，配 备 专 业 灌 浆 队 伍 ，负 责 灌 浆 操 作工 作 。所 有 人 员 必 须 经 过 培 训 合 格 后 才 能 上 岗 。派 专 人 定 期 检 测 注 浆 灭 火 区 、注 浆 防 火 工 作 面 及 其 采 空 区 内 的气 温 、煤 温 和 出 水 温 度 。每 个 灌 浆 结 束 后 必 须 用 水 清 洗 管 路 系 统 ，防 止 堵 塞
24、管 路 。灌 浆 过 程 中 应 掌 握 好 灌 浆 量 ，当 发 现 工 作 面 有 灌 浆 水 流 出 时 ，应 停 止 灌 浆 作 业 。有 火 的 采 空 区 灌 浆 后 ，火 区 熄 灭 标 准 、注 销 和 启 封 要 求 以 及 防火 墙 的 管 理 ，均 应 执 行 煤 矿 安 全 规 程 和 矿 井 防 灭 火 规 范 的 规 定 。（二 ）氮 气 防 灭 火1、氮气防灭火的技术要求本矿井设计中氮气主要用作预防性注氮，同时兼作为注氮灭火功能。按煤矿安全规程，采用氮气防灭火时，必须遵守下列规定：(1) 氮气源稳定可靠；(2) 注入的氮气浓度不小于 97%；(3) 至少有一套专用
25、的氮气输送管路系统及其附属安全设施；(4) 有能 连续 不断地监测采空区气体成分变化的监测系统；(5) 有固定或移动的温度观测站和监测手段；(6) 有 专人定期 进行检测、分析和整理有关记录、发现问题及时报告处理等规章制度。防火惰化指标：注氮后采空区内氧气浓度不得大于 7%；灭火惰化指标：注氮后采空区内氧气浓度不大于 3%。2、注氮工艺系统(1) 注氮方法 预 防性注氮采用埋管注氮方法，在工作面的进风侧采空区埋设一条注氮管，当埋入一定长度后开始注氮，直至工作面采完为止，注氮管埋设及释放口位置详见图 1。注氮管的埋设及氮气释放口的设置应符合以下要求：a、氮气释放口应高于底板，以 90弯拐向采空区
26、，与工作面保持平行，并用石块等加以保护。b、氮气释放口之间的距离，应根据采空区“三 带”宽度、注氮方式和注氮强度、氮气有效扩散半径、工作面通风量、氮气泄漏量、自然发火期、工作面推进度以及采空区冒落情况等因素综合确定。释放口间距一般在 3050m 之间。c、注氮管一般采用 单管，管道中设置三通，从三通上接出短管 进行注氮。 灭 火性注氮采用钻孔注氮、插管注氮和墙内注氮。钻孔注氮：在施注地点附近巷道向井下火区或火灾隐患区域打钻孔，通过钻 孔将氮气注入火区。插管注氮：工作面起采线，停采线，或巷道高冒顶火灾，可采用向火源点直接插管进行注氮。墙内注氮：利用防火墙上预留的注氮管向火区或火灾隐患的区域实施注
27、氮。(2) 注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮；从时间上分为连续性注氮和间断性注氮。工作面正常生产过程的预防性注氮采用开放式、间断性注氮；工作面开采初期和停采撤架期间，或因遇地质构造、机电设备等原因造成工作面推进缓慢，采用开放式、连续性注氮；对密闭的火区进行注氮为封闭式、 连续性注氮。(3) 安全管理 在注氮过程中，工作场所的氧浓度不得低于 18.5%，否则停止作业并撤除人员，同时降低注氮或停止注氮，或增大工作场所的通风量； 制氮 设备的管理人员和操作人员，须经理论培训和实际操作培训，考试 合格，才能上岗； 采空区进行注氮防火或对火区进行注氮灭火时，应编制相应的安全技术措施，并经矿总工程师审批后，方可实施； 应 建立制氮设备的操作规程，工种岗位责任制和注氮防灭火管理暂行规定等规章制度； 应 建立和健全注氮防灭火台账。(4) 注氮管理 注氮量的多少， 应根据采空区中的气体成分来确定，以距工作面 20m 处采空区中约氧浓度不大于 10作 为确定的标准。如果采空区中 CO 浓度较高(50ppm)，或者工作面 CO 浓度超限，或出现高
