防止自然发火设计

肥城白庄煤矿有限公司防止煤层自然发火设计

编写：姜庠洲

技术科：

安监处：

总工程师：

时间：2012年7月15日

白庄煤矿防止煤层自然发火设计

一、矿井概况

肥城白庄煤矿有限公司（以下简称白庄煤矿）位于山东省肥城市境内，肥城煤田的西部，隶属于山东能源肥城矿业集团公司。白庄煤矿1979年1月建成投产，原设计能力为30万t/a， 1998年扩建后设计生产能力为90万t/a，2011年核定生产能力为140万t/a。井田面积15.0698km2，现有可采储量2451.2万t。

矿井开拓方式为立井多水平分区开拓，分三个水平，-150m水平现已收缩完毕，无采掘活动。-250m水平和-430m水平为生产水平，-250水平开采煤层为3煤层，-430水平主要开采7、8、9、10煤层。采煤方法为走向长壁后退式，全部垮落法管理顶板。

矿井通风方式为中央边界抽出式。新、老副井进风，南、北风井回风。南风井安设两台型号为FBCDZ№28型轴流式通风机，北风井安设两台型号为FBCDZ№24型轴流式通风机。

全井共有五个可采煤层，即3、7、8、9、102煤层，平均厚度9.6m；井田内各可采煤层爆炸指数均在35～45%，具有爆炸危险。

根据《关于印发<2011年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果审查意见>的通知》，山东省肥城矿业集团有限责任公司白庄煤矿瓦斯绝对涌出量1.73m3/min,相对涌出量0.65m3/t，二氧化碳绝对涌出量9.77m3/min,相对涌出量3.64m3/t，为低瓦斯矿井。

二、煤层自然发火分析

根据煤炭科学研究总院抚顺分院2005年11月15日对该矿所提供的3、7、8、9、10煤的自燃倾向性鉴定结果，3、9、10煤属于Ⅱ类自燃；3煤层最短发火期试验为60天，9煤层最短发火期试验为66天，10煤层最短发火期试验为55天。

三、防止煤层自燃发火设计

⑪、煤层的自燃预测

1、防止煤层自然发火预测预报采用安全监测、束管监测、人工监测和采样分析的联合预测预报的方法。通过对其标志性气体进行分析，依此判定有无发火迹象。

2、在矿井的自燃危险区建立自燃发火观测站（点），采用束管监测、监测系统在线监测和人工监测实现系统、定期观测。

3、自燃发火观测点：井下所有防火密闭、掘进工作面、采煤工作面、回风隅角、回风流、煤仓、主要和采区回风巷。

4、自燃发火临时观测点：发生有异常现象，为缩小火区范围以便准确查找火源点而增设的观测点。

5、建立井下防止煤层自燃监测系统：在有自燃发火煤层的采煤工作面、主要和采区回风、煤仓、变电所配备温度传感器、co传感器，实现对重点区域温度和co浓度的24小时在线监测，一旦超限，及时采取相应的措施，防止煤层自燃。

6、利用束管监测系统在井下对有发火隐患的密闭、主要采区回风巷和采煤工作面回风流等地点建立了16个束管监测点。

7、以CO气体做为预测预报自然发火的主要气体，辅以空气、水温度指标和空气气味、水雾等表象类特征对火灾进行预测预报，预报温度为110—180oC。各种监测手段结果进行对比分析判断发火危险性。

⑫、人工检测手段和方法

用多种气体检测器、便携式CO监测仪、氧气检测仪检测测点的CO、O2浓度；用温度计测定空气温度；用红外温度测定仪测定煤体表面和密闭内温度。具体由瓦斯检查员和测风员负责检测。采掘工作面、

主要和采区回风由瓦斯检查员每班检查2次，密闭等其他地点由测风员按规定要求进行检测。

⑬、自燃发火束管监测系统

矿井安装有KSS-200煤矿自燃火灾束管监测系统，本束管系统经济实用、维护方便。该系统可实现对井下16个地点实现在线监测，可以在微机控制下可将井下任意地点的气体，通过已敷设的束管连续不断的抽至井上气相色谱仪中进行精确分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等气体含量的在线监测，其分析结果每天报矿长、总工程师、通风副总和技术科审阅，同时，自动存入数据库中，以便今后对各种气体含量的变化趋势进行分析，预报煤炭自燃的趋势。我矿对有发火隐患的密闭、主要采区回风巷和采煤工作面回风流等地点建立了16个束管监测点，其中-150m水平6个，-250m水平10个。

⑭、安全监测监控系统

安装有淄博瑞安特自动化研究所生产的KJ76型安全监控系统，系统整体煤安标志齐全，符合国家有关的规定。我矿按照要求对有自然发火倾向的采掘工作面、采区回风巷、主回风巷、煤仓上部等地点均按要求装备co和温度传感器，其中co传感器19台，温度传感器15台，实现了井下的24小时连续监测。

⑮、黄泥灌浆防灭火系统

我矿采用的是采后“两道一线”的密闭墙插管注浆。

1、原理

在地面注浆站将水和不燃性固体材料按一定比例混合，配制成适当比例的浆液，然后利用注浆管道系统将其送往采空区等可能发生煤炭自燃的地点，浆液灌注到采空区后，其中的固体物逐渐沉淀下来，泥浆中的沉淀物将碎煤包裹起来，隔绝其与空气的接触，并充填于浮

煤和冒落的岩石缝隙之间，堵塞漏风通道，减少漏风，对于分层开采的煤层可以加速形成的再生顶板，并且泥浆对已经自热的煤炭有冷却散热的作用，水则流到巷道中排出，从而起到防止煤层自然发火的作用。

2、灌浆材料要求

①、不含有中燃或助燃的成分；

②、粒度要小于2mm，而且细小颗粒（粘土：≤0.005mm者应占60—70%）；

③、密度为2.4—2.8；

④、收缩量尽可能的小，含砂量25—30%，易于加水成水泥浆；

⑤、易于脱水，同时还具有一定的稳定性。

我们选用当地的黄土做为灌浆材料。注浆浆液的土水比冬季为1:3，其他季节为1:2。预防性灌浆系数取0.05，灭火性灌浆系数取0.2。

3、井下注浆系统：-250m水平防灭火系统由北风井注浆站和-250m 水平北大巷、东大巷及3900采区防灭火管路组成，主管路为4寸，采区管路为3寸，工作面管路为2寸，主要对-250m水平3层煤采空区实施注浆。-430m水平防灭火系统由北风井注浆站和-430m水平东大巷、西大巷防灭火管路（2寸）组成，主要预防和防治-430m水平9层和10层煤发火问题。

4、地面注浆系统

在北风井建有注浆站，注浆站由粘土上料造浆系统、注浆系统、和供水系统三部分组成。

⑴、粘土上料造浆系统

由粘土皮带输送机、高位水池、NL20型制浆机、粗浆池、液下多用泵、除砂器、精浆池、搅拌机等组成。