2016年矿井防灭火设计详解

武所屯煤矿防灭火设计
一、矿井概况
矿井开拓方式为立井单水平，开采方法采用走向长壁（倾斜长壁）后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。

矿井初步设计根据武所屯井田的煤层赋存、构造及开采条件等情况，将煤层分为上、下两组，上组为12下（1.2m厚）、14煤层联合开采，下组开采16煤层。

目前正在开采太原组16煤层，平均厚度0.83m。

1、煤质情况
12下煤层为气煤，属于高热值煤，发热量为3000大卡；16煤为肥煤，属于特高热值煤，发热量为5500大卡。

2、地质条件
井田内断裂构造较为发育，通过钻探及二、三维地震勘探，结合生产勘探、实际揭露对井田构造进行了重新整合，落差大于100 m的断层有3条；落差10～100 m的断层3条；落差5～10 m的断层4条；落差在1m左右的断层较多，大约有50余条。

本井田地层走向NEE，倾向W，地层倾角平缓，一般0～8度。

褶曲特点是跨度较大，幅度较小，多被断层切割，形态多变且不完整，且轴向也不甚明显。

根据《煤矿地质工作规定》（安监总煤调[2013]135号）第十一条中地质构造复杂程度的分类标准，武所屯煤矿内断层因素的复杂程度符合“含煤地层沿走向、倾向的产状变化不大，小断层较发育，很少受岩浆岩的影响，不影响采区的合理划分，但采煤工作面的连续推进有一定的影响。

主要包括：①产状平缓，沿走向和倾向均发育宽缓褶皱，或伴有一定数量的断层；②简单单斜、向斜或背斜，伴有较多断层，或局部有小规模的褶曲及倒转。

”的条件，属中等构造。

因此，武所屯生建煤矿的地质构造复杂程度为中等类型。

3、矿井通风
地面安装FBCDZNO22型主要通风机两台，一台工作，一台备用，电机功率为2×220Kw的。

工作方法为抽出式，矿井通风方式为中央并列式，
主井进风、副井回风，2015年12月矿井总进风量为3850m3/min，矿井总回风量为4089m3/min，有效风量率为95%，矿井等积孔为1.95m²。

掘进工作面局部通风使用2×5.5Kw和2×7.5Kw局部通风机，满足不同巷道施工所需风量。

采煤工作面采用两进一回的“W”型通风方式。

一年以来，全矿井各地点瓦斯涌出量正常，无瓦斯涌出量超限。

4、矿井瓦斯、煤尘和煤炭自燃倾向性
矿井各煤层均无瓦斯涌出异常，经2014年度矿井瓦斯等级鉴定，矿井瓦斯相对涌出量为1.61m3/t，绝对涌出量为1.10m3/min，二氧化碳相对涌出量为2.88m3/t，绝对涌出量为1.96 m3/min，鉴定为瓦斯矿井。

煤层自然发火倾向性鉴定属于自燃煤层，矿井最短自然发火期为179天，但矿井实际揭露煤层至今未发火。

16煤煤尘具有爆炸性，爆炸指数为39.73％。

5、周边矿井情况
我矿周边矿井均无自然发火现象发生。

二、矿井火灾危险性分析
1、煤炭自燃的三个条件
煤层有自燃倾向性；有一定含氧量的空气使煤炭氧化；在氧化过程中生成蓄积的热量难以散发、不断积聚。

2、我矿所采的16煤层经中煤科工集团重庆研究院鉴定出具的《煤炭自燃倾向鉴定报告表》和《自然发火期测试分析报告》，鉴定16煤层为Ⅱ类自燃煤层，具有发生内因火灾的可能性。

最短自燃发火期为179天，是矿井的重大危险源，发生内因火灾的可能性较大。

3、内因火灾多发生于采空区、煤柱、回采工作面停采线或煤岩裂隙发育的煤层，空气进入破碎煤体，煤中固定碳被氧化，放出热量，煤体散发的热量能够积聚，发生隐燃，温度升高达到600℃以上时，产生明火，形成火灾。

4、井下若没有采取预防性综合防灭火措施或措施落实不到位；回采面结束后未及时封闭采空区；通风管理不善，采空区漏风大等，一旦具有自燃条件，将发生火灾。

三、煤层自然发火预测预报指标体系
在进行煤层自然发火预报时，我矿选用CO作为预测预报标志性气体，临界温度为154℃，空气中稳定地出现微量的CO，并且逐渐增加，则可视为该地区发生了煤炭氧化自热现象，温度达154℃，表征煤已进入加速氧化阶段。

四、井下自燃火灾监测系统
火灾监测是矿井火灾防治的重要环节，特别是矿井内因火灾的发生要经历潜伏期、自热期和燃烧期，其变化过程具有明显征兆，有效的火灾监测是防治矿井内因火灾的基础。

1、监测监控系统
我矿安装的KJ70N安全监测监控系统，总进回风巷、采区进回风巷、采煤工作面回风巷、带式输送机滚筒下风侧10～15m处设置了CO传感器，采煤工作面回风巷设置温度传感器，并与矿井安全监测监控系统联网。

CO传感器的报警值为≥24ppm，温度传感器的报警值为≥30℃。

由监控主机实时采集数据，并保存历史记录。

可以根据各种不同条件做出曲线图，以便及时发现异常变化或突变，做到防范未然。

对已经出现异常的区域根据相关的处理措施安设相关的传感器方法。

2、人工检测
人工检测是煤层自燃火灾的重要监测手段，主要采用O2、CO、CO2、CH4等便携式气体分析仪和测温仪，由人工直接在测点进行气体和温度检测，并每周采集气样送地面进行气相色谱分析。

该法适用性强、投入设备少、简单易行，但人工取样工作量大，间隔时间长。

检测时要做到“三定”，即定人、定时、定仪器。

工作面隅角、进回风顺槽等地点，每班一次，发现异常时，要加强检测次数。

密闭观测孔、密闭墙四周等地点，每班一次，发现异常时，加强检测次数。

矿井配备便携CO检测报警仪2台。

五、矿井防灭火系统
1、阻化剂防灭火系统
设计配备了阻化剂喷洒系统，利用配套的雾化喷头，可向采空区喷
洒雾状阻化剂，也可在工作面和采空区喷洒在浮煤上，阻化剂喷洒设备：WJ—24 2台
压力： 2—3 Mpa
流量： 2.4 m3/h
功率： 2.2KW
2、灌浆防灭火系统
为了提高灌浆防火能力，可在泥浆中加适量的阻化剂，以达到良好的防火效果。

（1）灌浆材料的选择
根据本矿的地理位置及地面条件，暂确定采用黄泥作为灌浆材料。

（2）泥浆制备
在工业场地内主井附近设集中防火灌浆搅拌站、泥浆池。

黄土经高压水枪冲洗后由泥浆沟经筛板搅拌池，在搅拌池内通过搅拌机将泥浆搅拌均匀，以达到灌浆所需的配比要求，然后打开闸板，泥浆自流下井。

制浆的主要设备是两台泥浆搅拌机，其型号为NJ94—396—00，Q=11m3/h，P=7.5KW,380V。

（3）灌浆管路的选择
根据小时灌浆量及泥浆在管路中的经济流速，井筒设计选用D159×9的无缝钢管。

大巷选用D89×9的无缝钢管，回采工作面选用D76×4的无缝钢管，工作面选用D 51的铠装胶管。

3、罗克休泡沫材料注射系统
（1）材料性能
罗克休泡沫材料由树脂和催化剂以容积4：1混合而成，发生快速反应生成罗克休泡沫状流体，膨胀到原体积的25倍后而快速硬化，变成黄褐色泡沫胶体，次胶体具有良好的抗压能力及突出的抗静电性能和耐火等级，由于膨胀力的作用罗克休泡沫未硬化前能渗透到裂隙的空间，达到粘接堵漏的目的。

（2）准备工作
①当工作面回撤完毕后，首先在距封堵地点5—10米处建两道木板
墙或密闭，板墙间距为0.5—0.6米为宜，木板墙要求茬严密，特别要注意与顶帮接触严密，顶部要留有注射枪孔和泄压孔，以备在两个板墙之间充填罗克休泡沫材料。

②注射前首先检查注射枪、注射软管和吸料软管状态是否良好、畅通，固定好注射枪后，然后开启注射泵，在负压的作用下，树脂和催化剂经注射枪瞬间混合后，向两个板墙间注入罗克休泡沫材料，由于人工分别向两个料箱内及时添加树脂和催化剂原料，通过调整进料阀门的大小控制流量，正常情况下，树脂和催化剂的比例为4：1，两种材料混合后的凝固时间为3—4分钟（可通过调整催化剂的流量来选择凝固时间）。

③注射过程中，应时刻注意观察外道板墙的上部留设的泄压孔，当泄压孔溢出泡沫时，表明板墙间隙已充满，此时，即可停泵封堵泄压孔口。

随即用清洗剂清洗气泵和附件，以备重复使用。

④由于罗克休泡沫材料具有微毒性，要求专职操作人员应佩戴眼镜、手套等防护用具，由3-4人配合施工。

六、防灭火技术方案
1、工作面安装前必须先敷设消防管路，与防尘管路共用。

建立完善的消防管路系统。

2、合理地进行巷道布置，对一些服务年限较长的巷道应尽量布置在岩层中。

3、选择合理的通风系统，通风系统要在一定的范围内具有可调性，要尽量选用对角式和分区式通风系统。

布置采区和工作面通风系统时，应尽量减少采空区的漏风压差，不要让新、乏风从采空区边缘流过。

4、选择合理的采煤方法和先进的回采工艺，提高回采率，加快回采速度。

在开拓部署方面坚持无煤柱区段顺序开采，避免过多地暴露煤层，为快速推进和实施均压通风创造条件。

5、利用采空区“漏风三带”规律，把采空区浮煤在发火期内置入窒息带。

6、加强人工检测：用多种气体检测器检查CO、O2等气体；用光学甲烷检测器检查CH4、CO2，矿用温度计检测温度。

瓦斯检查员每班对回采
面、回风隅角、回风流以及巷道高冒区等地点的CO、CO2、CH4、温度检查2次，并上报。

7、通防工区气体采样工每周对采煤工作面回风巷的气体取样分析1次。

将数据进行整理、对比并绘制曲线，进行分析。

当回风隅角处有一氧化碳等自然发火的标志性气体出现且有上升趋势时，说明采空区有自燃征兆。

8、进风端头吊挂风帘堵漏风，减少采空区漏风。

9、出现自燃发火征兆时，及时进行封闭，积极采取注入马丽散等高分子化学材料等防灭火措施。

10、实施区域性的均压通风
区域性均压通风是防治相邻采空区煤层自燃的主要技术措施。

在煤层自燃的诸因素中，煤的自燃倾向性是自燃的内因，漏风供氧是外部因素中的主要因素。

由通风阻力定律可知，漏风的大小取决于漏风源与漏风汇指甲的风压差和漏风风阻，欲减少漏风，一是增加漏风风阻，二是降低漏风压差。

在煤矿井下由于受地质条件和矿山压力的影响，增阻堵漏有很大的局限性，而采用通风技术降低漏风压差来减少漏风的做法比较容易实现。

研究表明，流经煤堆的通风强度在0.1—0.9m3/min. m2范围内易发生自燃；低于0.06 m3/min. m2或大于1.2 m3/min. m2时不会发生自燃；最利于自然发火的漏风强度是0.4 m3/min. m2。

因而，把漏风强度控制在易自燃值之外，把漏风时间控制在煤层自然发火期以内是均压防灭火的宗旨。

采煤面发火隐患主要来自相邻采空区，因而实施区域性均压技术要根据采场的准备和推进的动态来实施，具体做法如下：（1）注意搞好采煤接续工作面沿空掘进巷道掘进期间的均压。

为此，应合理确定采煤接续工作面沿空送巷的时间，控制沿空送巷与采面的距离，切忌尾随采煤面沿空送巷。

（2）搞好采煤面回采期间与相邻采空区的均压。

合理选择工作面的进回风路线，调整采空区周围的风压分布，减少向采空区漏风供氧。

（3）调压的方法要因地制宜，一是要周密分析采场及周围情况，如
地质构造、丢煤情况、漏风通道、邻区老的隐患点等，确定符合实际的均压措施，如选择合理的调压方法与恰当的调压设施的位置等。

同时针对性地加强注浆、压注粉煤灰及凝胶阻化剂、喷水泥砂浆或聚氨脂等堵漏增阻措施；二是要提高通风调压设施的质量，加强管理，避免漏风或风流短路，如与该区域系统有关的风门要闭锁，溜煤眼有防放空装置等，以保证通风系统的合理稳定；三是要加强监测。

当前，建立区域性的均压监测和人工定时监测相结合，以便随时掌握和调整风压波动。

11、及时封闭。

回采面结束后，对通向回采面的所有出口全部封闭，巷道破碎地段要使用喷浆封堵的办法，每周检查一次密闭内外的气体及密闭内外压差等参数，并取样分析一次密闭内气体浓度及变化情况，发现异常时，积极采取措施进行处理。

七、外因火灾防治措施及装备
矿井井下的易燃物有：煤、油、木材、皮带、电缆等；易发生火灾的场所有：井下各机电硐室、皮带运行处、井下炸药库、地面仓库、变电所、配电室、机修间、皮带走廊、煤场、充灯房、更衣室、地面炸药库及存有易燃易爆物品的地点；引起外因火灾的热源有：电缆的“羊尾巴”“鸡爪子”“明接头”、电缆破皮漏电，电气设备失爆、烟火、火炉、电气焊作业、摩擦或碰撞产生的火花等。

1、电气事故引发的火灾防治措施及装备
（1）井下机电设备硐室防火措施
①井下机电硐室，要设消防火栓和防灭火器材。

②主要机电硐室必须用不燃性材料支护。

③井下变电硐室、主排水泵房硐室、炸药库通道均设置防火栅栏两用门。

（2）下井电缆及井下电气设备的防火措施
下井电缆考虑到以后采区的条件，选用2回MYJV42 6//KV 3×240vmm2交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套粗钢丝铠装阻燃电缆。

电缆分别引自地面35KV变电所6KV的两段母线上，当一回电缆故障或检修时，另一回电缆仍能担负井下全部负荷用电。

为确保安全，减少瓦斯、煤尘引起火灾事故发生，井下各电压等级均采用中性点对地绝缘系统，并配有高压绝缘监视、漏电保护。

为保证人身安全，所有电气设备的金属外壳、室内外配电装置的金属构架钢筋，以及靠近带电部分的金属围栏和金属门、电力电缆接线盒和终端盒、电缆金属外皮及穿线钢管、电力架空线路杆塔等均应接地。

全矿井上下所有变电所均备有灭火设备。

为防止地面雷电及井下引起瓦斯、煤尘及火灾，采取以下措施：
①由地面直接入井的管路，必须在井口附近将金属体进行不少于两处的可靠接地，接地电阻不大于5Ω，两接地极的距离应大于20m。

②通讯线路必须在入井处装设熔断器和避雷器，接地极的电阻不大于1Ω。

井下电器设备的各种保护
井下高压电动机、移动变电站、动力变压器的高压侧设有短路、过负荷和无压释放保护。

井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈线上，装设有短路、过负荷和漏电保护装置。

低压电动机具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护与远程控制装置。

井下变电所高压馈电线设有选择性漏电保护装置。

煤电钻设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相与远方控制综合保护装置。

井下电器设备的检查、维护、修理和调整
根据《煤矿安全规程》（2001）第445条规定井下带电检修、搬迁电气设备、包括电缆和电线。

2、、胶带输送机着火的防治措施及装备
井下胶带运输系统配备烟雾、温度等连续监测保护装置，当火灾发生时能自动报警并自动灭火。

3、其他火灾的防治措施及装备
（1）设两个放煤口的煤仓，生产中应同时使用，严禁长期只使用其中一个放煤口出煤，以预防仓内煤炭自然发火。

同时，为防止瓦斯等有害气体积聚，在煤仓内引入压风管路以稀释有害气体。

（2）彻底消除井下引起火灾的引火源是防止井下火灾的主要措施。

加强入井人员井口检身制度，严禁携带烟火下井，严禁穿化纤衣服下井，消灭电缆的“羊尾巴”、“鸡爪子”接头，严禁出现明接头，一切电气设备的防爆性能必须保持良好，所有电缆不得有破皮漏电现象。

（3）井口房及扇风机房附近20米内，不得有烟火或用火炉取暧。

机房峒室及高压线附近禁止种植高杆作物。

（4）井下和硐室不准存放汽油、煤油和变压器油。

井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等，必须存放在盖严的铁桶内。

用过的润滑油、棉纱、布头和纸也必须存放在盖严的铁桶内，定期升井处理。

严禁将剩油和废油泼洒在井巷或硐室内。

井下若无专用硐室，禁止在井下清洗风动工具。

（5）井口附近、井下需要从事电气焊作业时，必须制定可靠的安全措施报矿长批准后进行。

井下烧焊、电气焊时，必须安排专人检查瓦斯、洒水、监督措施的落实，做到“工完料净场地清”。

（6）凡是有因摩擦或碰撞易产生火花的物体处，必须保持清洁，不得有易燃物品存在，保持地面潮湿，有洒水灭火装置。

（7）当井下工作地点出现下列征兆，如温度升高、湿度增加、出现煤焦油味、人体不适、出现烟雾或明火时，必须立即汇报，查明原因，采取措施。

（8）通防瓦斯检查人员、监测人员，严格按照瓦斯检查点设置计划对井下各采掘地点及机电设备硐室、回风巷等地点的瓦斯、CO、温度等进行测定，有异常时立即汇报调度室、通防部门，分析原因采取相应措施进行处理。

（9）井下回采工作面、皮带巷、机电设备硐室按规定配备足量的灭火器、防火沙、消防水管等，在设置消防器材的地点工作的所有人员都必须明确消防器材的存放地点和使用方法。

（10）当井下采煤工作面采空区出现自燃发火征兆时，迅速根据《矿井防治自然发火的安全技术措施》进行处理。

（11）当主井口、井底车场或-430m大巷主要峒室发生火灾无法扑灭时，采取反风、停风或封闭等措施，防止对处于下风流区域内的人员
生命、财产受到波及影响。

（12）采区主要进风巷发生火灾时，可采用积极方法直接灭火或短路通风；采掘工作面发火时，用直接灭火法扑灭不了时，可采用隔绝法进行封闭处理。

（13）对采区火灾要根据具体情况采取吊挂风帘减风或用于安设局部反风设施进行局部反风处理。

一般情况下，主通风机都要保持正常运转。

八、井下消防洒水系统
1、消防水源和供水系统
消防水源：地面有一座静压水池供水，池容量200立方米，设计井下消防洒水水源采用处理后的矿井井下排水。

消防供水系统：
地面静压水池→主井→主井轨道巷→各采区、各工作地点
2、消防管路及安装
（1）主要进风大巷、轨道大巷主管路为￠108无缝钢管，全长2300米，每隔100米设一闸阀，每100米设一三通阀门；皮带大巷主管路为￠75无缝钢管，全长1800米，每隔100米设一闸阀，每隔50米设一三通阀门。

掘进工作面和回采面两顺槽防尘支管路为￠38铁管，每隔100米设一闸阀，每50米设一三通阀门。

煤仓放煤口、溜煤眼放煤口、卸煤点等地点都安设消防管路，并安设支管和阀门。

管材采用无缝钢管，采用减压阀减压，管道连接采用卡箍式柔性管接头。

减压阀的工作压力大于5Mpa。

（2）在皮带运输大巷每50米安设消火栓，在轨道运输大巷每100米安设消火栓。

采区上下山、井下机电硐室、消防材料库附近安设消火栓。

（3）管路的安装：消防主管路每隔5米打一个吊挂眼，吊挂眼高度距轨面2米，管路连接用快速接头。

掘进工作面巷道和回采面两顺槽防尘管路每隔5米一个吊挂点，用专用的卡子吊挂在煤壁的锚网上，吊挂高度为0.5米，快速接头连接。

防尘管路拐弯处要设弯头，拐弯要缓慢。

消防尘主管路的安装要编制安全技术措施，措施中必须详细说明管路安装的各项参数和路线、安全注意事项等。

九、防火构筑物及井上、下消防材料库
1、南一采区防火
在采区开采过程中，必须预先选定构筑防火门的位置，当采煤工作面生产和通风系统形成后10天内，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使用材料，以便随时封闭。

采煤工作面回采结束后，必须尽快砌筑永久性封闭，最迟不得超过1个月。

2、井下防火墙
井下火灾不能直接灭火时，必须砌筑防火墙，封闭火区，矿总工程师负责领导火区的工作。

防火墙的质量和技术标准由集团公司统一规定。

井下所有永久性防火墙都应编号，并在火区位置关系图中注明。

其管理应严格按照《煤矿安全规程》规定执行。

3、按规定设置井上、下消防材料库，配备消防器材，配备标准符合《矿井防灭火规范》和《矿井通风安全装备标准》规定，每季度对消防材料库及消防器材进行检查，并有记录。

十、防灭火管理制度
地面火灾预防
1、地面仓库、木料场、机电厂房、更衣室等重要地点必须配足、备齐必要的防火设施和消防材料。

每个厂房、车间根据面积大小配备2—4台手提式干粉灭火器，防火砂两吨，尖锨4—6张。

各厂区必须敷设消防管路，消防管路要和地面供水池相连接，确保随时有水。

2、办公楼、厂区宿舍要随时保持各出口畅通，并有明显标志标明出口方向。

每个楼层要在显著地点悬挂两台应急的干粉灭火器。

3、整理地面临时、永久供电线路，特别是复杂路段、重要交叉点、院墙角等处的电缆悬挂、走向、排列应整洁有序，防止划碰、摩擦、破损短路而引起火灾。

4、易燃品集中的地点，如木料场、仓库及其它有严重发火危险的地点，严禁使用火炉、电炉取暖，有明显的警告标志，并严格执行禁止吸烟的规定。

5、井口房和主要通风机房附近20米内，不得有烟火或用火炉取暖。

6、木料场、矸石山、炉灰场距离进风井不得小于80米。

木料场距离矸石山不得小于50米。

7、各车间、工区、办公楼要24小时有人值班，值班人不得空班漏岗。

8、每月组织一次全矿防火设施及火灾隐患大检查，对检查中发现的隐患要及时下令限期整改。

9、设置消防材料库，通防部门每季度对消防材料库和消防器材的设置情况进行一次检查，发现问题，及时解决。

井下火灾预防措施
1、矿井必须建立地面消防水池和井下消防管路系统，并设支管和阀门，管路安装必须符合要求。

2、必须建立井下消防材料库和消防水管，消防材料、工具的品种和数量应符合规定，并定期检查和更换。

消防水管可与防尘水共用一路，但三通阀门的设置要符合防灭火的需要。

3、回采工作面和机电硐室必须按措施配足、配齐灭火器材。

4、必须按规定将煤样送有资质单位进行煤层自燃倾向性鉴定，鉴定结果报省级煤矿安全监察机构及煤炭管理部门。

5、回采工作面结束后，必须在45天将通至采空区的所有连通巷道全部封闭。

密闭质量必须符合《煤矿安全规程》的规定。

6、采空区密闭后，要定期检查密闭内外的气体情况和密闭墙体，建立采空区管理台帐，发现问题及时处理。

7、所有防灭火设备必须定期检修，保证设备时时处于完好状态。

8、井下任何人员发现火情，都要及时灭火，并迅速汇报调度室，不得隐瞒、虚报。

对气体检测数据要准确，不得误测误报，检测数据上报要及时。