工作面防治煤层自燃发火安全管理措施及火灾事故应急救援预案

一、工作面概况E3306是我矿第二个综采放顶煤回采工作面，面长163.583m，平均推进长度338.229m，根据面长、预测放煤回收率以及结合矿井的提升能力，工作面月推进度小于50米，回采速度慢，端头顶煤厚回收率低，采空区有遗煤，极易发生氧化自燃。1、采空区遗煤情况E3306工作面其上部为E3202、E3201、E3106、E3103工作面采空区，回采时留有0.1—1.2m不均的遗煤。（见附图）2、顶煤情况一分层回采后剩余煤层平均厚度6.2m，二分层回采后剩余煤层平均厚度4m，其具体回采区域见附图。本工作面机采高度定为2.2m，平均放煤高度为1.8m，平均采放比为1∶0.82。3、地质条件E3306工作面位于二分层E3201、E3202采空区下方，北邻E3305采空区，根据附近E3301、E3202、E3305面采掘揭露情况分析，预计工作面回采期间将揭露三处断层。由于工作面沿底布置，预计断层对工作面回采会有一定影响，工作面回采期间应加强顶板支护，确保支护质量。4、煤质化验结论通过煤质化验鉴定所采3层煤有自燃发火倾向，最短自然发火期为34天。出现CO说明煤已经发生氧化反应，出现C2H4说明煤温已经达到85°C以上，出现C2H2说明煤温至少已经超过200°C。二、超前准备，确保正常回采针对杨庄矿第二个综采放顶煤回采，公司、矿领导高度重视，对三机配套、后溜改造、放顶煤工艺、最大化的顶煤回收等召开了多次讨论会，并认真总结E3307工作面回采经验。初采前应加强设备及运输系统的磨合，制定工作面正常推进的激励措施，保证工作面正常回采，加大月推进度，让采空区内氧化的遗煤及早进入窒息带，真正落实“采煤与防火同步进行”的理念。三、防灭火预测预报煤层火灾早期预报是通过人体感觉或运用仪器分析检测煤层自燃的气体成分，能够准确、适时地进行煤层火灾的早期预报，做到有的放矢地采取预防煤层火灾的措施，提高措施的针对性和有效性。1、束管监测系统：工作面从开切眼回采15m后，开始在工作面两端头向顺槽内敷设束管80m,以后工作面每推进30m后重新敷设80m，依次循环。工作面回风隅角和回风流安设束管探头并与束管检测系统连接。2、监测监控系统：工作面回风巷距回风口10-15米处安设一氧化碳传感器、温度传感器各一台。3、人工检测：对回采工作面、回风隅角及回风流中CO、C02及温度每班至少检测两次，每周取样化验进行对照。4、防灭火预测预报要求：以CO、CO2作为标志性气体，并辅以C2H4、C2H2来掌握煤炭的自燃情况，CO的出现说明煤已经发生氧化反应，C2H4的出现说明煤温已经达到85°C以上，C2H2的出现说明煤温至少已经超过200°C，应该采取积极的防灭火措施。利用束管监测系统和监测监控系统，便携式一氧化碳检测仪，（红外线辐射式）温度计等设备进行检查。所有检测分析结果必须记录在专用记录薄内，每周至少测定五组数据，并进行一次气体分析，发现自然发火指标超过或达到临界值等异常变化时，立即发出自燃发火预报。四、注浆防治煤层自燃E3306工作面回采前必须形成完善的注浆管路系统。注浆防火的原理：浆液进入采空区之后，固体物沉淀下来，充填于遗煤裂隙中间，能够有效的封堵裂缝漏风，包裹遗煤，隔绝了遗煤与氧气的接触，切断了遗煤氧化的反应过程，而浆水能增加遗煤的外在水分，抑制氧化过程的放热。1、管路敷设⑴ 注浆管敷设路线:从东翼回风大巷注浆硐室的注浆管中引出,经东翼一号回风联络巷→东翼采区运输巷南→E3202安装联络巷→E3306运输联络巷→E3306轨道（运输）顺槽→E3306工作面，轨道顺槽管径为φ108mm，运输顺槽管径为φ89mm,敷设时必须按标准吊挂或垫高。注浆管敷设时，在E3306轨道及运输顺槽开门口各安设一个闸阀，沿两顺槽接设至距工作面切眼约60m处停止，并各在末端安装一个闸阀。E3306两顺槽中间低洼点设放浆阀门。另在工作面架后敷设一路?32mm高压胶管，每10米设三通阀门，为工作面洒浆注浆专用。⑵ 注浆方法：由地面注浆站集中制浆，采用静压注浆方式向工作面送浆，具体采用埋管注浆的灌浆方法。⑶ 工作面开切眼及停采线处在工作面内敷设一路全长注浆管，进行埋管注浆，注浆管管径不小于50mm，每3m左右设一个出浆口。⑷ E3306轨道（运输）顺槽敷设注浆管路对两端头进行埋管注浆，注浆管管径不小于50mm，从切眼开始敷设第一路注浆管，第二路距第一路约40米，一、二路注浆管为工作面全长敷设，以后每隔30米两顺槽各敷设一路，注浆管每3m左右设一个出浆口，在敷设第四路时开始对第二路进行注浆，第二路管注浆后不再延接，如此循环。具体敷设情况见附图。2、注浆机：注浆前将位于泵站附近的注浆机出浆口与轨顺注浆管路连通，向采空区注浆时如果出现跑浆溃浆应启动轨道顺槽内的煤矿注浆机并添加胶凝剂，添加量为注浆量的0.05%～0.1%，按每小时1～2袋。3、注浆量计算Q=K×A×L×H×BQ——每循环应注浆量（m3）A——工作面面长（m）L——埋管间距（m）H——泥浆沉淀的厚度（m）采空区取H=0.025m；停采线、开切眼取H=0.05mK——采空区冒落表面不均衡系数， K=1.0~2.2，取K=1.6B——浆液水土比之和停采线、开切眼注浆量：Q=K×A×L×H×B=1.6×164×30×0.05×4≈1575m3轨道顺槽、运输顺槽不再考核注浆量，每两天早班注浆一次。4、工作面洒浆在工作面架后敷设一路?32mm高压胶管，每10米设三通阀门，为工作面洒浆注浆专用。洒浆支管用?4吩或?6吩制作，洒浆时与工作面专用洒浆管路三通相连接。工作面每两天早班洒浆一次，洒浆时要对架后不能回收的遗煤全部喷洒黄泥浆，遗煤较厚时，将洒浆管插入煤体压注黄泥浆。两端头破碎煤体不能回收，要重点进行洒浆及插管注浆处理。工作面注浆、洒浆工作井上由通巷工区负责，井下由综采工区负责。五、凝胶、阻燃剂防治煤层自燃1、E3306工作面现场防火设备、材料配备情况⑴ 运输顺槽配备气动注胶泵一台，可压注水玻璃、小苏打凝胶。⑵ 轨道顺槽配备气动注胶泵一台，可压注水玻璃、小苏打凝胶。⑶ 轨道顺槽配备动压注水泵一台，可用于喷洒阻燃剂。⑷ 轨道顺槽配备注胶机一台，注浆时可压注胶凝剂。⑸ 工作面架间敷设一路?25mm高压胶管，每10米设三通阀门，为喷洒阻燃剂专用。⑹ 根据现场防火需要， MEA、水玻璃、小苏打、胶凝剂、花管等防火材料均在现场配齐，数量充足，满足需要。2、凝胶防火采煤工作面局部出现发火隐患时可采用凝胶防火。具体做法为：促凝剂、水玻璃按一定比例加入水中，用煤矿注浆机或气动注浆泵将两种液体压注到混合器后再压注到煤体中，在压注过程中，两种液体充分混合，边流动边成胶，在泵压的作用下将混合液（胶体）注入到煤体裂隙和微小孔隙中，堵塞松散煤体的裂隙和孔隙，使氧气无法渗透到煤体内部，在此过程中混合液（胶体）不断吸热，降低煤体温度。在降温与隔绝的双重作用下，煤体自身的氧化放热性能降低，有效地抑制了煤体的自燃，达到防灭火的目的。⑴ 注胶配比井下注胶：根据实验20%的水玻璃和10%的促凝剂（小苏打或MCA）混合后，成胶时间为30～50秒，即100㎏水玻璃和50㎏促凝剂分别放入两料桶内，再分别加入400㎏和450㎏水。在出胶口检查成胶情况，并根据注胶距离确定成胶时间，调整配比。⑵ 注胶工艺流程图如下??? 3、喷注阻燃剂防灭火在轨道顺槽配制阻燃剂溶液（MEA），浓度为7-8kg/m3，利用气动注胶泵或动压注水泵，通过专用管路，将阻燃剂溶液压送到施工地点，进行喷注。喷注阻燃剂分三八制进行，每班对喷注地点及喷注量进行统计，并填写在专用防火记录本上。⑴ 工作面架后浮煤在每次移后溜后喷洒，喷洒量以保证浮煤全部湿润为宜，每班至少一次。架后见上分层顶网无遗煤处不再喷洒。⑵ 溜头、溜尾关门柱处浮煤较多，重点喷注阻燃剂，每班至少喷注两次。喷注方式为：浮煤表面喷洒和破碎煤体插管压注，插管用4吩钢管制作，为方便操作，插管可由多节组成，每节长约1米，用管箍连接，前段加工成花管，以提高压注效果。插管注胶时要根据情况随时变换插孔位置，既要保证效果，又要避免浪费，总之喷注要达到破碎煤体全部湿润的效果。⑶ 两端头顶煤垮落不及时，需进行打孔压注阻燃剂处理。E3306两顺槽自关门柱向外平行于巷道布置两排注胶孔，一排在人行道侧，另一排在非人行道侧，钻孔垂直于巷道顶板打设，孔深根据顶煤厚度确定，一般以不打透上方采空区为准。注胶孔排间距为2±0.2m，每排的孔与孔之间约为3±0.2m，排与排之间的钻孔迈步布置，以增加防灭火材料的扩散性。打设完毕后下?4吩套管，套管不要太长，一般1m即可，一端带丝，一端开口。下套管后将孔口用棉丝、水泥封堵。向孔内压注MEA防灭火材料，压注量根据现场情况而定，以不大量泄漏为准，压注方式可采用气动注胶泵或动压注水泵压入。综采工区每小班必须根据现场情况及时打孔，并下管封孔，打孔必须尽可能超前，以方便防火人员能够及时进行压注工作。打孔要尽量避开锚杆和炮眼位置，以防压注时泄漏。孔间距可根据现场调整，但不得大于3m。打孔时不能与采空区打透，否则必须重新打孔，并将废孔封堵。压注阻燃剂时，如泄露严重，则采取先压注水玻璃胶体充填缝隙，再压注（MEA），以提高效果。如关门柱处煤体冒落及时，则及时对破碎媒体压注防灭火材料即可，不再打设注胶孔。六、特殊时期及地点的防灭火措施1、初采时防火安全技术措施（前50m）⑴ 开切眼的顶煤采取措施尽可能回收，减少采空区遗煤。⑵ 初采每15m（±3m）在两顺槽设置隔离墙，隔离墙厚度1.5-2m，并压注喷涂凝胶密实。⑶ 工作面切眼沿煤壁线敷设一路全长的注浆管，工作面推进30米时对切眼进行注浆，注浆量不小于1575m3。⑷ 在轨顺关门柱附近设置1道挡风帘，减少向采空区的漏风量。⑸ 切眼内存在外错的绞车硐室，必须用不燃性材料(粉煤灰或黄土)充填。⑹ 预计初采段顶煤厚约4.1m，两顺槽顶板打孔压注阻燃剂。2、工作面停采回撤期间的防火安全技术措施工作面停采、回撤期间，风量缩小到正常风量的50%左右，缩短工作面造条件的时间，加快回撤速度，及时封闭工作面。施工永久密闭前，永久密闭内预埋灌浆管和监测束管，以便向采空区内注浆及抽气化验。根据气体成分采取相应措施。3、停采线的防灭火处理⑴ E3306工作面停采后，及时将底板浮煤清理干净并外运，拖运回撤支架时带出的浮煤也要及时清理外运，尽量减少工作面浮煤的积存量；如遗煤较多，回撤支架时，要随时喷洒阻燃剂。⑵ 工作面停采后在E3306切眼非回采帮铺设一路注浆管，注浆管铺设长度贯穿整个工作面。注浆管采用直径50或60mm的钢管加工，每隔约3m打设一个出浆孔，用双股铁丝绑扎固定于切眼回采帮上部锚杆处，注浆管外口延接至E3306轨道顺槽非回采帮外约6m处。⑶ E3306工作面回撤结束后，应尽快将与工作面连通的巷道进行封闭，以缩短停采线处的持续漏风时间，并进行注浆，杜绝采空区自然发火。????

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