煤矿综采工作面综合防火技术研究

郭金保 陈相合

摘 要：平煤十三矿属于自燃发火煤层，煤层自燃发火期为3-5个月。煤尘具有爆炸危险性，为有效防止12032采面自燃发火现象发生，分别采取采空区注氮、注浆、注水、超前段进行注水玻璃及注氮防灭火材料等综合防灭火方法，以期有效防止采面自燃发火事故的发生，保障煤矿开采的安全，高效。

关键词：煤矿；综采工作面；防火技术；研究

1 采面简介

12032采面位于己二采区东翼12031和12051工作面的下分层，工作面可采走向长1530m ，倾斜长159m，，可采面积243270m2。煤层厚度平均5.3m，煤层倾角22～41度，平均30度，采用分层开采。由于该采面地质条件复杂，采面煤层厚，且属于自然煤层，加之采面回收时间较长，为确保采面回收期间的安全，特制订专项采面回收期间的综合防灭火安全技术措施。

2 制定防火措施

1）由施工队负责，坚持在采面上隅角和下隅角打挡风墙，并用黄泥抹缝。下隅角吊挂30米挡风帘，拐过机巷下帮不得小于1米，上接顶，下接底。上隅角吊挂20米挡风帘，拐过风巷上帮不得小于1米，上接顶，下接底，减少向采面采空区漏风，施工队每天必须安排专人负责检查挡风墙、挡风帘吊挂情况。

2）由施工队安排专人负责在采面超前托顶煤段打眼配合通风队下管子，坚持从采面上隅角向采空区注水，注水管必须敞开不关。

3）施工队负责在采面上、下隅角安装净化水幕，敞开不管，湿润漏出（入）采面的风流。

4）由施工队负责，安排专人看管风巷片盘2道防突风门，严禁出现2道风门同时敞开不关的现象，安全检查队瓦斯检查员要随时注意风门的完好情况，发现问题要及时汇报处理。

5）由施工队负责，安排专人在采面回收期间，每天对机、风巷及采面全面洒水灭尘一遍。

6）监测队负责采面回收期间的安全监控设施的调试。

7）通风调度负责，连续监控采面回风流一氧化碳和温度变化情况，一旦发现采面出现一氧化碳，要立即汇报通风科。并做好有关人员的汇报记录。

8）通风队负责，落实在采面超前下注浆管并注水玻璃、保证注氮管路的完好，达到24小时不停。

9）通风科负责己15.1712032采面风量的制定，通风队负责采面风量的调整实施。

10）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。

井下安装有移动式制氮机：制氮机移动式螺杆空气压缩机型号：PES920SDY2台；地面移动式膜分离制氮机型号：DM—1000一台，氮气产量：1000Nm3/h，①浆池容积2*15m3；②供水来源采用西风井深水小井；③灌浆（注氮）主干管路规格为直径100mm，注浆管路总长为2000m，西风井地面浆池设置有2个主要控制4寸泄浆阀门；④注浆采用行走式搅拌机进行搅拌，材料采用粉煤灰、MEA、黄泥；⑤注浆（注氮）范围为己二采区。搅拌好的浆液从地面注浆池顺着4寸主管路沿西风井筒进入井下西风井总回风石门1200m的4寸支管路，从西风井总回风石门进入己二回风上山，再由分支进入头面各回风道口，各回风道口设置有4寸控制阀门及三通口。

12）注氮防灭火。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合防治，将拖管、间歇式注氮系统作为矿井防灭火的一种措施，并在井上下建立相应的防灭火安全监测、监控系统。

①本矿井己一、己二、己三采区采用以注氮作为防灭火的一项辅助措施，根据开拓及盘区布置，按最大防火用氮量计算，约为1000m3/h。

②根据矿井防灭火要求，对本矿井己一、己二、己三采区注氮系统选用深冷空分式、变压吸附式或膜分离式制氮设备进行了方案比较。深冷空分制氮，产氮效率较低，能耗大，设备投资大，需要庞大的厂房，且运行成本较高，不完全适合我国煤炭行业行情，设计不予推荐；变压吸附式和膜分离式制氮，各有利弊，膜分离式制氮系统流程简单，比变压吸附式少一个缓冲罐，体积小，维修费用少，但膜分离式制氮要求气源的压力高，对气源除油、除水、除尘的要求高，设备投资较多，设计也不与推荐；而变压吸附式制氮系统，工艺简单，对气源的压力、除油、除水、除尘的要求不高，设备投资较少，备品备件易购，维护维修方便。经上述比较，本矿井采用变压吸附式制氮设备。对于制氮系统的布置方式，国内常用的有地面集中式和井下移动式，设计对地面集中式供气和井下移动式两种方案进行了比较。鉴于地面集中制氮系统，工作环境好，便于维护管理，设备投資少，故障率低，在相对静态的条件下工作，一旦出现故障，排除方便。当某处出现着火危险，可方便调用所有氮气集中进行高强度注氮，将着火危险消灭在萌芽中。而井下移动式制氮系统，机动灵活，使用方便，可根据使用需要开起相应设备，输气管路短，管材及安装费用低，损耗小，运行费用低；但所有电机、电器等均需严格按防爆等级执行，设备投资高，工作环境较差，维护费用高，体积也受到限制，特别是对于变压吸附式设备，吸附塔卧式安装，吸附剂的性能无法充分发挥。经上述综合技术经济分析比较，为了方便调用所有氮气集中进行高强度注氮，降低着火危险，设计推荐选用地面制氮系统。

③注氮管路由制氮站经地面沿东西回风井井筒敷设至井下，经过采区回风上下山，由回风道进入采掘工作面，利用工作面注氮管路向高温点注氮。

3 结论

通过在12032采面回收期间采取向采空区注氮、注浆、注水、托顶煤段进行注水玻璃及注氮

防灭火材料等综合防灭火方法，降低了采面采空区的温度，控制了采空区氧化速度，提高了采面回收进度，合理选择实施方案，有效的防止了采面自燃发火的发生，为采面回收工作争取了有效的宝贵时间，为矿井安全生产奠定了有力基础。