防灭火方法

第二节防灭火方法

根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局《关于加强煤矿防灭火工作的通知》（安监总煤行 [2008] 161号文件）要求，本着预防为主、综合防治的方针，设计采取以灌浆为主的防灭火系统和预测预报系统，并配合喷洒阻化剂、MEA矿用灭火剂、加强现场管理等措施进行综合防治。

一、灌浆防灭火

灌浆防灭火技术在我国有自然发火危险的矿井中用得较普遍，泥浆能够吸热降温，对煤体还有包裹作用，达到隔氧的目的，对于采空区的防灭火效果显著，已成为与井下内因火灾斗争的主要措施之一。

（一）现有防灭火系统

十三矿东风井现设有灌浆站、制氮机房，灌浆站浆池容积2×15 m3，制氮机房设备为地面移动式膜分离制氮机型号：DM-1000一台，氮气产量：1000Nm3/h，灌浆（注氮）主干管路规格为Ф100mm，注浆管路总长为2800 m，东风井地面浆池设置有２个主要控制4寸泄浆阀门。注浆采用行走式搅拌机进行搅拌，材料采用粉煤灰、MEA、黄泥。东风井灌浆（注氮）范围为己一、己三采区。

十三矿西风井现设有灌浆站，浆池容积2×15 m3，灌浆主干管路规格为Ф100mm，注浆管路总长为2000 m，西风井地面浆池设置有２个主要控制4寸泄浆阀门。注浆采用行走式搅拌机进行搅拌，材料采用粉煤灰、MEA、黄泥。西风井现设有灌浆站灌浆（注氮）范围为己二采区。

根据生产能力核定报告，现有防灭火设备可满足现有己一、己二、己三采区的正常生产和接替。本次设计时利用原有设施，后期根据接替采区生产情况适时扩建。

己四采区作为新增加采区，设计配套建设独立的防灭火设施。

设计考虑了以黄泥灌浆防灭火系统为主，以注氮等为辅的防灭火方法，加强安全监测、监控等综合防治措施。

（二）己四采区灌浆防灭火

1、概述

灌浆方法采用埋管灌浆，并进行随采随灌。这种灌浆方法具有简便、省管材等优点。

在地面灌浆站，利用地面与井下灌浆点的自然压差进行灌浆。工作面采用埋管灌浆，并

进行随采随灌。这种灌浆方法具有简便、省管材等优点。具体操作为：沿回风顺槽在采空区预先铺好约8m的灌浆管，预埋管一端通采空区，一端接25m长的胶管，工作面采空区放顶后立即开始灌浆，随着工作面的推进，按放顶步距用回柱绞车逐渐牵引灌浆管进行下一次灌浆。另外，在采空区封闭前，应进行封闭灌浆。

2、灌浆量计算及选择

（1）灌浆工作制度

每天3班工作，每班纯灌浆时间为3.5h。

（2）日灌浆所需土量

根据采煤工作面参数，计算需黄土量105m3。

（3）泥水比

根据矿井的实际灌浆效果，确定泥水比为1：4。

（4）每日制浆用水量

Q s1=Q tδ=105×4=420（m 3/d）

式中：

Q s—制备泥浆用水量，m 3/d；

δ—泥水比的倒数。

（5）每日灌浆用水量

Q s2= K s Q tδ=1.2×105×4=504（m 3/d）

式中：K s—用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数。

（6）灌浆量

每日灌浆量：

Q j1=(Q s1+ Q t )M=(420+105)×88%=462 (m3/d)

式中：

Q j1—日灌浆量，m 3/d；

M—泥浆制成率,查表为0.88。

小时灌浆量：

Q j2=462/(3.5×3)≈44(m3/h)

（7）泥浆密度

γj=1.2 t/m 3

3、泥浆制备

（1）取土方式

矿井灌浆用黄土存放在灌浆站附近储土场内。

灌浆站内采用翻斗车进行机械取土。

（2）灌浆站

灌浆站布置在回风井场地内。

（3）制浆主要设备

灌浆站泥浆搅拌机（SR4680型）为主要设备。

（4）泥浆制备

泥浆制备采用机械搅拌方式。黄土经浸泡2h后，就可进行机械搅拌，灰浆浓度通过供水管的控制阀进行调节，灰浆搅拌均匀后，经15mm和10mm过滤筛流入灌浆管，然后送入井下注浆点。

（5）灌浆站制浆系统与工艺流程

灌浆站制浆系统：黄土由储土场，经铲车铲运到搅拌池，搅拌的泥浆由灌浆管送到井下。后期现场可根据实际使用情况考虑是否需要增加加压泥浆泵设备。

图6-2-1 地面固定式灌浆防灭火系统流程图

根据计算，单个泥浆搅拌池的有效容积应为130m3。为了卸黄土方便和充分利用搅拌池的有效容积，制浆站设3个搅拌池，每个池的有效容积为130m3。

制浆站内共选用3台搅拌机，3个搅拌池轮番工作。制浆站内设置3台电动闸阀，以启闭搅拌池的灌浆管路。

4、灌浆管路选择及管网验算

设计利用地面与井下灌浆点的自然压差进行灌浆，不设泥浆泵。后期现场可根据实际使用情况考虑是否需要增加井口及井下加压泥浆泵设备。

（1）注浆管网

在己四回风井场地设置注浆站，泥浆通过敷设在风井井筒中的D114×10无缝钢管下到井下再敷设至工作面回风顺槽至采煤工作面采空区。

经计算，风井井筒、井下管路均选用D114×10型无缝钢管，管路采用法兰连接。

（2）注浆系统管网验算

根据灌浆管路直径、泥水比及泥浆密度，泥浆在D114×10管路中的临界速度约为

1.23m/s 。

① D114×10灌浆管路实际最小流速

υ1=4Q j2/(3600πd 12)=4×44/(3600π×0.0942)

=1.762＞1.23m/s 临界速度。

为防止泥浆在管路中沉淀或堵塞，设计中管内泥浆的实际流速均大于临界流速，以保证泥浆在管路中正常流动。生产中应根据实际情况调整泥水比，以达到最佳的灌浆效果。

为了保证灌浆管路畅通，每次灌浆完毕，须用清水将管道内冲洗，冲洗时间不应小于30min 。同时，在灌浆管路的最低点设置放水阀门，每次冲洗后，应将管内的泥水放掉，以免沉积阻塞管路。

② 主要灌浆管路壁厚验算

根据公式：

0.518.89m m < 10f d a b m m

δ⎤=++⎥⎦

= 式中：

δ－管壁厚度，mm ；

d －管路内直径，mm ；

P －管路最大工作压力，kPa ，

γj －灰浆密度，t/m 3；，

H －井深，m ；

Rc －许用压力，无缝钢管可取800×98.067k Pa；

a f －因管壁不均匀的附加厚度，无缝钢管可取1.0～2.0mm ；

n －管路质量与壁厚不均的变动系数，取0.9。

根据上述公式计算，所选注浆管路直径、厚度满足要求。

（三）己四采区氮气防灭火

本着预防为主的方针，根据《煤矿安全规程》的要求，设计考虑对煤层自然发火进行综