厚煤层分层开采顶分层综采工作面防火设计

厚煤层分层开采顶分层工作面防止煤层自然发火设

计及安全技术措施

为防止II883-1工作面煤层自然发火事故，确保II883-1工作面初采、回采、收作期间的安全生产，根据《煤矿安全规程》和集团公司有关防灭火技术管理规定，编制II883-1工作面防止煤层自然发火设计及安全技术措施。

一、II883-1工作面概况

（一）位置概况

该面位于井田西部，西部井西北部，矿区专用铁路东北部，地面受Ⅱ881、Ⅱ981工作面采动影响已塌陷下沉，地表多为农田，无其它建筑物。

该面上邻Ⅱ881工作面采空区，下邻Ⅱ885工作面（正在准备），东至Ⅱ八采区边界，西以F14断层为界。该工作面平均走向长314m，倾斜宽95m，平面积29830m2（斜面积31072m2）。

（二）所采煤层概况

从溜煤眼、钻孔及三巷揭露煤厚资料分析，该面8煤层煤厚1.1-16.7m，平均厚度8.4m，煤厚变化大,煤体结构复杂；煤层结构简单，全区发育1层8煤；煤层倾角5-29°，平均16°。

（三）所采煤层自然倾向性

II883-1工作面所采煤层为8煤层，由 2011年重庆煤科院进行的煤层自燃倾向性等级鉴定得出如下结论：8煤自燃倾向性等级为I类，属容易自然煤层。根据研究和现场实际确定煤层自然发火参考标志气体是一氧化碳。

二、防止煤层自然发火技术设计

（一）灌浆防火

II883-1工作面采用随采随灌与采后集中灌浆相结合的方案，工作面依靠新副井地面灌浆站。工作面回采期间进行随采随灌，收作后进行采后集中灌浆。

图1 灌浆系统布置示意图

1、浆液的制备

目前灌浆使用的浆液的制备是机械制浆，每配制一立方的浆液添加0.5kg 的阻化剂、0.4kg 的粘稠剂、1kg 的发泡剂。使用2个搅拌池和1个注浆池，池深和直径均为2m ，池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接，其上固定搅拌器。搅拌池底部留有出料口，在浆液流入注浆池前设双层过滤筛子(孔径为10mm)，各安设离心式液下泥砂泵2台。

2、灌浆管路设计

主要灌浆干管直径是根据管内泥浆的流速来选择。在设计中，泥浆给定后，先确定泥浆在管道中流动的临界流速，再求出泥浆的实际工作流速，使之大于临界流速即可。井下灌浆管道采用无缝钢管，其井筒内钢管直径取6吋；大巷、上山等灌浆管路直径取4吋；工作面管道直径取2吋。

灌浆管路路线：西部井灌浆站→西风井→II 八进风上山→Ⅱ八回风上山→II881回风道→II881轨道巷→II881-3#联巷→材料眼→风巷。具体见灌浆系统图。

3、灌浆参数的设计

（1）浆液的水固比

水固比的大小影响着注浆的效果和泥浆的输送，一般情况下为4:1，冬季为5:1。

（2）灌浆量（煤矿注浆防灭火技术规范MT/T 702—1997）

至钻孔

至钻孔

()t

r M 1+δG k =Q c w 式中 Q W ——工作面注浆量；

k ——灌浆系数，一般0.03~0.12，本设计取0.03；

G ——工作面日产煤量，t ；

δ——土水比的倒数；

M ——浆液制成率，取0．90；

r c ——煤的密度，t/m 3；

t ——工作面日灌浆浆时间，h 。

()

()

396.424.19.014200003.01k m t r M G Q c w =××+××=+=δ 所以，II883-1工作面每个月计划灌浆量为：2892m 3。

（3）工作制度

地面灌浆站在正常情况下与矿井工作制度一致，年工作日为330d ，每天早班灌浆，每天灌浆时间不小于2h 。

4、灌浆疏水系统及预筑防火墙

（1）疏水系统

灌浆疏水系统设施设备主要有：水沟、集水坑、排水管路和小水泵等。

（2）预筑防火墙

矿井为防止工作面自然发火及采空区发火，需设置防火墙及预留防火墙位置。采煤工作面回采结束后，须及时砌筑永久性封闭。井下发生火灾不能直接灭火时，必须砌筑防火墙，封闭火区。

II883-1工作面的防火墙基础共有两处，一处位于II883-1工作面材料上山， 材料眼上口4米；一处位于II883-1工作面溜煤上山， 溜煤眼上口4米，均为瓦石墙结构。同时，在防火墙基础附近要提前备足防火材料，以备需要。

2）技术标准

①. 防火墙基础，必须采用不燃性材料建筑；

②. 墙体厚度不得小于800mm；

③. 墙体四周应与巷壁接实，见硬底、硬帮、硬顶，其掏插深度不得小于300mm；

④. 墙体无重缝、干缝，灰浆饱满，不漏风；

5、灌浆方法——随采随灌和采后集中灌

（1）随采随灌。严格执行预防性防火灌浆制度，在工作面进行回采期间，每天必须安排防火灌浆，否则不准回采。灌浆管路设置在回风巷，可进行采空区埋管灌浆，即在工作面风巷铺设三趟2吋的管路，压茬距离不大于20m，进行迈步交替埋管灌浆，每天的灌浆时间不得小于2h。根据自燃预测预报结果，在出现火情征兆时增大灌浆量。

（2）采后集中灌。在工作面回采过眼和收作后，通风区必须对采空区进行集中灌浆。在过眼地点和收作线位置铺设两趟灌浆管路，压茬距离不大于20m，对收作地点进行大量灌浆，并及时对漏浆地点进行封堵，确保黄泥浆能够覆盖整个区域。在灌浆的过程中必须要安设专人在现场看管，确保灌浆质量。

（二）均压通风

充分利用均压技术减小采空区漏风是防止采空区遗煤及煤柱自然发火的有效手段。已经开采的区域实行均压通风，保证工作面机风巷进风断面，确保符合不小于设计断面的75%。回采工作面回采结束后，要根据矿实际情况充分利用现有联络巷道，做好调压工作，使工作面两巷密闭之间的压差尽量减小，以减小向采空区的漏风。通风区定期对工作面风量和风压进行测量和调节，确保均压通风的效果。

（三）预测预报

通风区要作好自然发火日常的预测预报工作，一旦发现冒高区、上隅角CO浓度上升速度较快，温度有升高趋势，应及时向通风区、调度所汇报，以采取措施进行处理。