桐梓县同德煤矿防灭火设计.doc

1、 桐梓县同德煤矿 防 灭 火 设 计 目 录 第一章 煤层自然发火危险性及防灭火措施 .3 第一节 煤层自然发火危险性 .3 第二节 煤的自燃分析预测 .3 第三节 煤层的自燃预防措施 .5 第二章 防灭火方法 . 10 第一节 概述 . 11 第二节 灌浆防灭火 . 12 第三节 阻化剂防灭火 . 15 第四节 凝胶防灭火 . 17 第五节 其它防灭火方法 . 17 第三章 井下外因火灾防治 . 17 第一节 电气事故引发的火灾防治措施 . 17 第二节 带式输送机着火的防治措施 . 21 第三节 其它火灾的防治措施 . 21 第四章 井下防火构筑物 . 26 第一节 井下防火门 . 26

2、第二节 消防材料库 . 26 第五章 火灾检测及防灭火装备 . 28 第六章 消防防尘系统 . 30 第一节 井下消防、洒水（给水）系统 . 30 第一章 煤层自然发火危险性及防灭火措施 第一节 煤层自然发火危险性 根据贵州省煤田地质局实验室提供的同德煤矿 C6、 C1煤层煤炭自燃倾向性鉴定报告： C6、C1 煤层自燃倾向等级为类 (不易自燃煤层 )，（大股煤为 C6 煤层，三股煤为 C1 煤层）。鉴定结果如下： 表 6-1-1 煤层自燃倾向鉴定结果表 煤层 编号 工业分析 自燃倾向分级 水分Mad 灰分 Ad 挥发 分Vdaf 真相对密度 TRDd 全硫 St，d% 煤吸氧量 cm3/g干煤

3、 C6 0.42 11.27 9.91 1.44 1.90 1.09 类 C1 3.71 13.33 11.06 1.52 2.87 1.03 类 备注 级： 容易自燃 级： 自燃 级：不易自燃 由于没有对 C5 煤层进行鉴定， 本设计可采煤层均按 类 (容易自燃煤层 )设计。 (一 ) 邻近矿井煤层自燃发火的特点和规律、煤层的发火期 未收集到邻近矿井自燃发火有关资料。 第二节 煤的自燃分析预测 (一 ) 煤层自燃分析预测 分析 见下表 (表 6-1-1)： 表 6-1-1 煤的自燃分析预测表 自燃因素 基本特征 本矿条件 分析及说明 煤的炭化程度 煤的自燃倾向性随煤炭的变质程度增高而降低。挥

4、发份含量越高，煤层自燃发火倾向越强。一般说来，褐煤易于自燃，烟煤中长焰煤危险性最大，贫煤及挥发分含量在 12%以下的无烟煤难以自燃 该矿主煤层挥发分含量均小于 10%，均为无烟煤 自燃的可能性不大 煤岩成分 煤岩成分包括有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。煤层中有集中的镜煤和亮煤，特别是含有丝煤时，煤的自燃倾向性就大；而暗煤多的煤，一般不自燃 未获得各煤岩成分含 量及比例 建议补作 煤的含硫量 含硫成分越多，吸氧能力愈大，越易自燃；含黄铁矿、黄铜矿结构较多，也具有自燃危险性 各煤层硫分均大于 1% 煤层自燃的可能性个较大 煤的破碎程度 煤的破碎程度大，增加了煤的氧化表面积，煤的氧化速度加快，自燃。脆性与

5、风化率大的煤易于自燃 地质报告未提供煤的破碎程度 建议补作 煤的水分 水分能加速煤的氧化过程，同时使煤体疏松，造成细微裂缝， C6 煤层原煤水分小于 2% 各煤层较易自燃 加大及氧能力，并降低着火温度，但过多水分则可抑制煤的氧化作用 温度 随着温度的升高，氧化作用加剧 。温度由 30升高至 60时，吸氧能力要增加 3 10 倍，如果温度升高达到临界值(70 80 )，则开始迅速氧化，并积极增高温度，导致燃烧 本井田属正常地温 影响不大，控制作业、设备等发热引起升温 地质构造 煤层厚度与倾角较大，开采时煤炭损失、破碎程度大，以及围岩等受到破坏，形成裂缝，而煤层较厚还易于局部储热，矿自燃危险性也愈

6、大 地层倾角平均 35，沿走向变化较大，深部与浅部变化较大，煤层厚度变化大，且存在断层 煤层各区域自燃性变化较大 开拓开采条件及通风方式 矿井开拓方式和开采方法及通风方式选择不合理， 往往造成丢煤多，煤柱破碎，漏风严重，增加自燃的可能性 本矿采用斜井开拓、长壁采煤法，并列式通风 尽量少丢煤及破坏煤柱，防止采空区漏风 以上分析，区内煤层自燃的可能性较大，但为使防火工作更具有针对性，向下延深开采时，应及时进行煤的自燃倾向性鉴定，以便取得可靠数据 ,并根据鉴定结果修改相关内容。 (二 ) 自燃的条件 内因火灾的形成必须具备以下四个条件：具有自燃倾向性的煤呈破碎状态并集中堆积存在；通风供氧；蓄热环境；

7、维持煤的氧化过程不断发展的时间。要形成自燃，以上四个条件缺一不可，若采取措施破坏其中一个或两个，乃 至全部条件，便可有效的防止自燃。 煤层自燃发展过程的三个必要条件：煤层具有自燃倾向性；有连续的供氧条件；热量易于积聚。 (三 ) 煤的自燃征兆 煤的自燃通常经历：潜伏阶段 (低温氧化阶段 )、自燃阶段、着火阶段、燃烧阶段和熄灭阶段，见下表 (表 6-1-3) 表 6-1-3 煤的自燃阶段及征兆 阶 段 征 兆 潜伏阶段 (低温氧化阶段 ) 其特征比较隐蔽，煤重略有增加，煤被活化 (化学活泼性增加 )，着火温度降低。潜伏阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件，如褐煤几乎就没有潜伏阶段。 自然阶段

8、其特征是巷道内或老 塘及密闭内空气中氧含量降低，一氧化碳、二氧化碳含量逐渐增加，空气湿度增大并成雾状，在支架及巷道壁上有水珠，在自然阶段末期温度达 100出现煤焦油味。 着火阶段 其特征是放出大量一氧化碳、沼气及其它碳氢化合物与水分等。由于这个阶段还没有完全燃烧，所以二氧化碳还不明显，火区温度及岩石温度显著升高，在巷道还可以出现特殊的火灾气味、烟雾 燃烧阶段 其特征是生成大量二氧化碳，在高温下，分解生成更多的一氧化碳，巷道中出现强烈的火灾气体，烟及明火。火源附近温度高达 1000左右 熄灭阶段 其特征是二氧化碳的浓度继续 增高，氧气和一氧化碳则急骤降低，烟及火焰消失，灾区空气及岩石温度逐渐降低

9、 作为煤矿应重视自热时期的征兆： 1、 煤炭自热期的初期阶段 煤炭自燃过程的准备期结束之后便进入了自热期的初期阶段。在此阶段的征兆有： (1)煤温有所上升但在临界温度 60 80 以下； (2)空气中的氧浓度降低； (3)空气中的相对湿度增大； (4)出现 CO2， CO气体。 2、 煤炭自热期的后期阶段 煤炭自热超过临界温度 (60 80 )，但尚未达到着火温度出现明火的期间，为自热后期阶段。在此阶段内，煤温可升高到 100以上，火源点附近煤炭水份蒸发 ，开始了干馏现象，生成多种碳氢化合物，出现的征兆： (1)火源点附近的空气湿度增大，出现雾气，煤壁挂水珠，挂汗； (2)出现煤炭氧化和干馏的

10、产物，如 CO、 CO2、 CH4、 C2H4、 C2H5等； (3)煤温、水温、空气的温度都有所升高； (4)出水酸度增大。 芳香族的碳氢化合物气味 (煤油味 )是井下自然发火最可靠的征兆。这种气味在距火源一定距离之外更为显著，因为芳香族气体在冷却之后才会发生浓郁的香味。 第三节 煤层的自燃预防措施 鉴于本矿井 主采煤层均按容易自燃煤层设计（类）设计 ，为防止煤层自燃和维护顶板，设计 考虑在鉴 定为工作面开采时采用灌浆防灭火为主，以阻化剂防灭火及消防洒水为辅助，同时 建立矿井火灾预测预报束管监测系统 。 (一 ) 开拓开采方面的措施 1、 合理的巷道布置及开采程序 (1) 开拓开采巷道布置

11、(1) 本矿采用斜井开拓，布置有 3条井筒，主斜井、副斜井和回风斜井，设计布置有专用回风井。 (2) 除回采巷道外，其余开拓、准备巷道均为岩石巷道 。 (2) 煤柱留设 设计井筒、大巷、上山均留设有保护煤柱：主斜井、副斜井、风井从 C1 号煤层底板穿层布置，井底均位于 C1 号煤层顶板，设计两侧各留 15m 维护宽度后按岩石移动角 65在下部各煤层中留设保护煤柱；区段石门受 停采线煤柱保护。 (3) 开采顺序 煤层间的开采顺序为上行式。 采煤工作面采用后退式开采。 (4) 巷道支护 回采巷道采用金属梯型棚支护，其余巷道采用砌碹或锚喷，硐室采用不燃性材料支护。 以上布置对防止自燃发火而言是较合理

12、的。 2、 合理的采煤方法 (1)本矿采用长壁后退式采煤法，巷道布置简单，设计采用炮采工艺，在采面推进过程中要及时观测和预测，必要时采取有效措施。 (2)设计工作面顺槽采用不燃性的金属棚支护，每个工作面必须随时提高警惕，开采时，要注意观察，加强自燃征兆的早期识别工作，发现可疑时及时采取措施，每个工作面回采结束后 即进行采空区及巷道密闭。 (3)本矿采空区处理采用全部陷落法。 (4)控制矿山压力，减少煤柱破裂。 (5)在容易自燃和自燃的煤层中掘进巷道时，对巷道中出现的冒顶区必须及时进行防灭火处理，并定期检查。 3、 提高回采率，加快回采进度 (1)设计采用炮采工艺，生产中加强管理，确保和加快回采

13、进度在空间上、时间上减少煤炭的氧化。 (2)及时清理运输巷道中因运输过程的撒落的煤炭，工作面尽量不要留煤皮 (顶煤或底煤 )，清干净回采下来的煤炭，不让其留滞在采空区，提高回采率。 4、 及时封闭采空区 在采区开采设计中，必须预先选定构筑防火 门的位置。当采煤工作面投产和通风系统形成后，必须按设计选定的防火门位置构筑好防火门墙，并储备足够数量的封闭防火门的材料。本设计防火墙的位置选择在工作面运输、回风顺槽距回风石门 50m 处，并准备充足的砖、水泥、砂石、钢材等材料。 每个采煤工作面回采结束后，必须在 45 天内进行永久性封闭。 (二 ) 通风方面的措施 1、 选择合理的通风系统、通风方法 (

14、1)水平、采区都必须布置单独的进回风道，实行独立通风。这样可降低矿井总风阻，增大矿井通风能力，减少漏风，易于调节风量；且在发生火灾时便于控制风流，隔绝火区。本矿为斜井开拓，每个采区 布置有单独的进回风巷。 (2)本矿井采区有独立的进、回风系统，工作面和掘进面分开通风。 (3)矿井采用抽出式通风方法，工作面采用长壁后退式回采“ U”形通风方式，采空区漏风小。 (4)准备采区 时 ，必须在采区构成通风系统后，方可开掘其他巷道。采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可回采。 2、 正确选择通风构筑物的设置地点 (1)调节风门、风门、风墙等通风设施，应设置在围岩坚固、地压稳定的地点，还应避

15、免引起采空区或附近煤柱裂隙漏风量的增大。 (2)回风巷中的调节风门应尽量设置在离回风侧较近的一端，进风巷中 的调节风门应尽量安设在离进风侧较近的一端。 (3)必须对本矿原有采空进行封闭，并留足相应的保护煤柱。 (三 ) 预测预报自燃发火的方法 1、 人的感官可以察觉的自燃征兆 (1)巷道中出现雾汽或巷壁 “挂汗”。 (2)风流中出现火灾气味，如煤油味、松香味、臭味等。 (3)从煤炭自燃点流出的水和空气较正常的温度高。 (4)当空气中有毒有害气体浓度增加时，人们有不舒服的感觉，如头痛、头晕、精神疲乏等。 2、 仪表检测 (1) 有下列情况之一者，定为自燃发火 (1)煤炭自燃出现明火、火灾烟雾、煤

16、油味等。 (2)煤炭自燃使环境空气、煤层围岩及其它介 质温度升高并超过 70。 (3)采空区或风流中出现一氧化碳 (CO)，其浓度已超过矿井实际统计的临界指标，并有上升趋势。 在有自燃倾向 煤层的 回采工作面须 CO 传感器对采空区或风流中 CO 进行监测。同时配备AQY-50 型一氧化碳检测器，派专人在工作面及其回风流中进行检测，每班检测 1次并作好记录，发现异常情况马上报告安全管理人员和矿技术负责人。 (2) 有下列情况之一者，定为自燃发火隐患 (1)采空区或井巷风流中出现一氧化碳，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标。 (2)风流中出现二氧化碳 (CO2)，其发生量 呈上

17、升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标。 (3)煤炭、围岩及空气和水的温度升高，并超过正常温度，但尚未达到 70；风流中氧 (O2)浓度降低，其消耗量呈上升趋势。 3、 自燃发火观测站设置 为及时掌握自燃发火动向，必须作好观测点的建设，气样采集、分析、记录和火灾的判断。主要有以下原则： (1)在全矿井的自燃危险区建立自燃发火观测站 (点 )，进行系统定期的观测。观测站 (点 )应设在矿压较小的地点，至少长 10m 一段支护规整、断面不变，巷道内无一切风阻物。井下观测站 (点 )分为固定观测点、移动观测点和临时观测点。 (2)采区、工作面固定观测站 (点 )：在采区、工作面的回风流建立一个观测

18、站 (点 )，并符合井下测风站的要求。其观测站的位置应使回风观测点能控制全部回风流。 (3)移动观测点：在工作面的进回风巷内距工作面 10 20m 处设置，并随工作面推动而移动的观测点。 (4)临时观测点：发现异常现象，为缩小火区范围以便准确查找火源点而增设的观测点。 (5)本矿井监测点设置： 本矿井自燃发火观测点设置在工作面回风斜巷距回风大巷 20m 处，采用 CO 检知管监测，工作面回风斜巷至少每天检测一次。 当煤层有自燃发火倾向时，采用 CO 探测器与计 算机系统组成自燃发火监测系统，位置设置在工作面回风斜巷距回风石门 20m 处。 当矿井有自燃发火区时，自燃发火观测点设置于密闭墙侧，每

19、班至少检测一次。 (6) 本矿井 煤层按容易自燃煤层设计， 故在总回风巷和按自燃煤层设计的煤层工作面安设温度和一氧化碳传感器。 (四 ) 火灾监测系统设置 本矿井主采煤层均按容易自燃煤层设计，因此设计采用束管监测系统。 1、基本配置 目前，我国研制开发和煤矿使用的束管监测系统主要有煤科总院抚顺分院研制生产的 ASZ 型矿井火灾预报束管监测系统、 GC 85 型煤矿火灾多参数色谱监测系统和煤科总 院重庆分院研制生产的 JSG 8 型井下束管火灾监测系统。本设计拟选煤科总院重庆分院研制生产的 JSG8型井下束管火灾监测系统。 JSG 8 型井下束管火灾监测系统由地面中心站、井下分站、采样分析柜、控

20、制箱、抽气泵、 8 路采样管等组成。该系统可对井下 8 个监测地点（另有 2 路备用）取气进行分析，对 CH4、 CO、 O2 进行实时监测。监测数据通过通讯电缆由井下传输到地面微机，信号传输最大距离不小于 10Km。 井下控制程序采用嵌入式 PC 开发，井下控制箱采用 8位 LED 数码管显示，参数红外遥控设置，串行接口外扩展与 IBMPC 兼容串 行接口，存储介质采用外扩展标准 IDE 接口电子硬盘（可扩展容量 256M），分析运算功能强大，在井下实现自然发火预测预报分析。系统最多可挂接 5 台井下火灾束管监测分站，具备强大的扩展能力 。 其原理见下图 6 1 1。 2、观测点布置 A、采

21、区、工作面固定观测点：根据本矿巷道布置，在主斜井、副斜井、回风斜井、 10101采面进回风顺槽布置固定观测点。 B、移动观测点： 10101 工作面运输顺槽、回风顺槽距离工作面 10 20m 布置移动观测点，测点随工作面推进移动。 C、临时观测点：对出现异常的区域布置临时观测点，寻找火源 。 (五 ) 其他 (1)矿井必须加强自燃发火的观测和识别，一旦发现有自燃征兆应及时采取措施。 (2)建议开采一采区生产前再次取样鉴定，若鉴定结果发生变化应及时修改安全专篇。 (六 ) 此外还 采取了以下常规防范措施： 1、制定井上、井下防火措施，包括地面建筑物、煤堆、矸石山、木料场等处的防火措施和制度，必须

22、符合国家有关防火的规定。 2、木料场等易发火场地距离进风井大于 80m。 3、矿井井口房和地面联合建筑，均采用不燃性材料建筑，以防井口建筑失火时波及井下。 4、矿井设有地面消防水池和井下消防管路系统。室外消火栓间距在 120m 内 ，消防半径为 150m。井下消防管路主 管路 应每隔 100m 设置支管和阀门， 支管路 中应每隔 50m 设置支管和阀门。地面的消防水池必须经常保持 200m3以上的水量。 5、在井底车场附近设有消防材料库，储存的砂石、粘土、砖、水泥、灭火器、自救器等品种和数量应符合有关规定，并定期检查和更换，消防材料、工具不得挪作他用。 6、井下严禁使用灯泡和电炉取暖。 7、井

23、下各机电硐室通道均设有防火铁门，并配有一定数量的灭火器，沙箱或沙袋等灭火装置。 8、井下各硐室及巷道均采用不燃性材料支护。 9、井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷 灯焊接等工作。如果必须在井下主要硐室、主要进风井巷和井口房内进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作，每次必须制定安全措施 10、井下采区 机电硐室 、井底车场以及采掘工作面附近的巷道中，应备有足够数量的灭火器材。 11、井下工作人员必须熟悉灭火器材的使用方法，并熟悉本职工作区域内灭火器材的存放地点。 12、主要风门均为双向风门，矿井主要通风机反转即可实现全矿井反风。 13、井下硐室不准存放汽油、柴油、煤油和变电器油，擦拭机械用的棉纱、布头

24、等，要放在铁桶内封闭，并定期送到地面处理。 14、爆破材料的运送、保管，要严格执行 煤矿安全规程规定。 1到 测 点的 气 路1 825634放 水放 水余 气 出 口O 2 C H 4 C O传 感 器电 磁 阀 控 制 电 源 线流 量 计气 室电 磁 阀传 感 器 电 源 线 、 信 号 线隔 爆 腔隔 爆 接 线 腔本安腔K X S G 8 C 控 制 箱6 6 0 V A CJ S G - 8 地 面 中 心 站 计 算 机局 域 网 上 其 它 计 算 机 K J 9 0 矿 井 监 控 系 统 主 机J S G 8地 面 数 据 接 口网 络 打 印 机到 井 下 分 站地 面 中 心 站井 下 分 站采 样 分 析 柜供 水 管 路71水环真空泵； 2汽水分离器； 3除水器； 4除湿器； 5储水箱； 6放水器； 7真空表 图 6-1-1 JSG 8 井下火灾束管监测系统工作原理图 第二章 防灭火方法 本矿主采煤层均按容易自燃煤层设计（类）设计 ，因此采用以灌浆防灭火为主，阻化剂防灭火及消防洒水为辅的防灭火方法。