横山县波罗镇槐树峁煤矿
预防煤层自燃发火安全技术措施
(2019年度）
编制时间：2019年12月 编制部门： 通 风 科
目 录
一、煤的自燃倾向性类别、煤的自燃发火期--------------1 二、煤层自燃预测及防治措施--------------------------1 （一）、煤的自燃的预测-------------------------------1 （二）、建立自然发火束管监测系统---------------------3 （三）、巷道布置与开采顺序方面措施-------------------4 （四）、采煤工艺的措施-------------------------------4 （五）、通风方面的措施------------------------------5 （六）、防治巷道高冒区、煤柱破坏区自然发火术措施--6 三、防灭火系统-------------------------------------7
（一）、灌浆--------------------------------------8 （二）、阻化剂防灭火工艺-------------------------10
预防煤层自燃发火安全技术措施
一、煤的自燃倾向性类别、煤的自燃发火期
1、煤的自燃倾向性及自燃发火期
根据本矿井2019年度3号煤层自燃倾向等级鉴定报告，3号煤层属自燃煤层（自燃倾向分类为Ⅱ级），
煤炭自燃倾向等级鉴定结果表
煤层编号 4号 备注 全硫 St.d(%) 水分 Mad% 灰分 挥发分 焦渣真相对密度 煤的吸氧量 (cm3/g)干煤 自燃倾 向分类 Ad% Vdaf% 等征 0.56 3.21 4.41 41.21 6 1.34 0.53 Ⅱ级 一类：容易自燃；二类：自燃；三类：不易自燃
二、煤层自燃预测及防治措施
（一）煤的自燃的预测
一）、建立观测系统
为及时掌握自燃发火动向，必须做好观测站（点）的建设，气样的采集、分析、记录和火灾的判断，矿井应建立预防自燃发火观测系统，观测站（点）的布置如下图所示。在采煤工作面设置共设5个观测点，其中：固定观测点2个，设在W1141运输顺槽、回风顺槽测风站；移动观测点3个，工作面上隅角支架后方和靠采煤工作面侧。
1
观测站（点）的布置与观测应符合下列求：
1、在矿井的自燃危险区建立自燃发火观测站（点），进行系统的、定期的观测。观测站（点）应设在矿压较小的地点，至少长10m的一段巷道支护规整、断面不变，巷内无一切风阻物，以便完成气样采集、气体成分、风速测定和风温测定。井下观测站（点）分为固定观测点、移动观测点和临
2、 采区、工作面固定观测站（点）：在采区、工作面的进回风流都必须各建立一个观测站（点），并符合井下测风站的要求。其观测站（点）的位置应使进风观测点能控制全部进风流。
3、 移动观测点：工作面上顶端支架后与工作面上下10～20m处设置，并随工作面的推进而移动的观测点。
4、 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、各观测站每星期至少采取2次气进行分析。 6、一般防火监测探头的观测气样为：一氧化碳、瓦斯、风速、风温等。
7、在KJ70X矿井安全监控系统中须配备温度传感器、CO传感器，随时监测采掘工作面风流中的温度和CO浓度，
2
一旦超限，及时采取相应的措施，防止煤层自燃。 （二）建立自燃发火束管监测系统
本矿采用KSS-200型束管监测系统，该系统主要安装在采区，监测采区或工作面气体成分和预报自燃发火；可用于矿井高产高效工作面采空区气体监测或中小型矿井自燃发火预报。
该系统由采样分析柜、电源控制箱、4路采样管组成； 4路采样管经顺槽敷设到工作面采空区，采集回风巷及气样进行分析。
该系统可联机运行，亦可单独运行。单片机存贮15天分析数据。
束管监测系统示意图
1—取样点；2—粉尘过滤器；3—水份过滤器；4—抽气泵；5—束管
3
（三）巷道布置与开采顺序方面措施
1、主要巷道布置在岩石中
槐树峁煤矿采用斜井开拓，主斜井、副斜井、回风立井布置在煤层的顶板岩石中，井下辅运大巷、运输大巷、回风大巷及采区联络巷布置在煤层中，采用锚喷支护，回采巷道布置在有自燃、容易自燃煤层中采用锚网支护。 （四）采煤工艺的措施
1、采煤方法
采煤工作面采用走向长壁式布置，采煤工作面采用综放式落煤，采面煤炭运输采用刮板机，运输顺槽皮带机运输。工作面采用掩护式支架支护。采煤工作面采用后退式的采煤
4
方法。
2、 采煤工作面采用走向长壁后退式采煤法，在回采过程中应尽量加快推进度。不丢失浮煤和顶煤，采煤工作面采到停采线时，必须密闭采空区，且尽量采取措施使顶板冒落严实。回采过程中不得任意留设设计外的煤柱。
3、在地质构造复杂、断层带、残留煤柱等区域开采时，应根据矿山地质和开采技术条件，在作业规程中另行确定采区开采方式和开采期限。
4、在煤巷掘进中出现冒顶区必须及时进行防火处理，并定期检查。
5、在采区开采设计中，必须预先选定构筑防火门的位置。当采煤工作面投产和通风系统形成后，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的材料。采煤工作面回采结束后，必须及时进行永久性封闭。
6、按照规定要求明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统、确定煤层自然发火的标志气体和建立自然发火预测预报制度。所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理，发现自然发火指标超过或达到临界值等异常变化时，立即发出自然发火预报，采取措施进行处理。 （五）通风方面的措施
5
1、采掘工作面均采用独立通风
矿井采煤工作面采用独立通风，采煤工作面采用“U”通风方式，采煤工作面回风巷与回风大巷相连，为独立全负压通风；必须随采煤工作面的推进逐个封闭通至采空区的连通巷道。采区开采结束后45天内，必须在所有与已采区相连通的巷道中设置防火墙，全部封闭采区。
掘进工作面采用压入式通风，其掘进工作面回风流与回风大巷相连，为独立通风。
2、控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等设施必须可靠。
3、通风设施应设置在围岩坚固、地压稳定地点。还应避免引起采空区或附近煤柱裂隙漏风量的增大。
4、加强对封闭墙的检修与维护。
5、矿井在开采过程中要注意观察，加强煤层自燃征兆的早期识别工作。
（六）防治巷道高冒区、煤柱破坏区自然发火的技术措施
1、对高冒区等其它可能发火地点可进行人工取样化验分析，顶板高冒处（高出所在巷道1.5米以上）要及时用不燃性材料充填、喷浆或喷凝胶阻化剂。
2、胶体泥浆快速灭火技术。对破坏煤柱附近打钻注浆，此项技术主要是利用凝胶防灭火，以黄土(或粉煤灰)浆作为充填剂，增加胶体强度、耐温性能和延长有效期。胶体泥浆
6
热稳定性比胶体更好，在高温火炭中不易熔化，失水速度很慢。通过灌浆管路系统，建立大流量连续注浆工艺，防火时，省时省力，简便易操作，比传统注浆工艺可提高工效20倍以上，有利于快速扑灭大面积火区。 （七）其它
1、人的感官可以察觉的自然征兆 ①巷道中出现雾汽或巷壁“挂汗；
②风流中出现火灾气味，如煤油味、松香味、臭味等； ③从煤炭自燃点流出的水和空气较正常的温度高； ④当空气中有毒有害气体浓度增加时，人们有不舒服的感觉，如头痛、头晕、精神疲乏等。
2．仪表检测
有下列情况之一者，定为自燃发火：
①煤炭自燃出现明火、火灾烟雾、煤油味等；
②煤炭自燃使环境空气、煤层围岩及其它介质温度升高并超过70℃；
③采空区或风流中出现一氧化碳(CO)，其浓度已超过矿井实际统计的临界指标，并有上升趋势。
有下列情况之一者，定为自燃发火隐患：
①采空区或井巷风流中出现一氧化碳，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标。
②风流中出现二氧化碳(CO)，其发生量呈上升趋势，但
7
尚未达到矿井实际统计的临界指标。
③煤炭、围岩及空气和水的温度升高，并超过正常温度，但尚未达到70℃；
④风流中氧(O2)浓度降低，其消耗量呈上升趋势。
三、 防灭火系统
本矿所采3号煤层按自燃煤层进行管理。设计采用以灌浆为主、以阻化剂为辅的防灭火系统和预测预报系统（具体灌浆量见每日注浆记录与年度通风计划）。在采煤工作面回风巷和掘进工作面回风流中安设一氧化碳和温度传感器，防止煤层自燃的发生。
（一）灌浆
㈠、灌浆方法
具体作法是在工作面回风顺槽的灌浆管端接出一段50mm直径的胶皮管沿倾向方向分段（10m为一段）向采空区均匀洒浆。
㈡、灌浆参数计算 1、注浆材料
根据本矿的地理位置及地面条件，确定采用矿井工业场地外的砂质黄土作为注浆材料，灌浆用水利用静压水池水。
2、注浆材料用量 （1）所需土量
Qt1 = K.G/r煤， m3/d
8
式中 Qt1 —— 日注浆所需土量， m3/d； G ——工作面日产煤量， G=1319t/d； K —— 注浆系数， K取0.01；
r煤 —— 煤的容重， 取r煤 = 1.35t/m3。 Qt1 = 0.01×1319/ 1.35 = 9.8m3/d （2）日需实际开采土量 Qt2 = α. Qt1
式中 Qt2 —— 日需实际开采土量， m3/d； Qt1 —— 日注浆所需土量， m3/d； α —— 取土系数，α=1.1。 Qt2 = 1.1×9.8 = 10.8m3/d （3）日制浆用水量 Qs1 = Qt1 ×δ， m3/d
式中 Qs1 —— 日制浆用水量， m3/d； Qt1 —— 日注浆所需土量， m3/d； δ—— 水土比， 取δ=5：1。 Qs1 = 10.8×5 = 54m3/d （4）日制浆实际用水量 Qs2 = Ks×Qs1 ， m3/d
式中 Qs2 —— 日制浆实际用水量， m3/d； Ks —— 水量备用系数，取K = 1.2； Qs1 —— 日制浆用水量， m3/d。
9
Qs2 = 1.2×54 = 64.8m3/d （5）日灌浆量 Qj1 = (Qs2＋Qt2)M
式中 Qj1 —— 日注浆量， m3/d； Qs2 —— 日制浆用水量， m3/d； Qt2 —— 日注浆所用需土量， m3/d； M —— 泥浆制成率， 取M = 0.93。 Qj1 = (64.8＋10.8)×0.93 =70.3 m3/d （6）小时注浆量 Qj2 = Qj1/t
式中 Qj2 —— 小时平均注浆量， m3/h； t —— 每日一班注浆， 取t = 8。 Qj2 =70.3/ 8= 8.8m3/h
㈢、注浆泵型号选择
根据计算选用邹城市凡德机电科技有限责任公司生产的全自动一体FDFM-20型灌浆机，制浆量20m3/h；泥浆泵选择3PN型，流量60m3/h，扬程22米，功率11kw。该一体机可露天安置、使用。
㈣、灌浆管道
灌浆利用自然压力与注浆泵相结合实施注浆，地面管网采用D108mm无缝钢管焊接通过接头连接主井D108mm的无缝钢管至井底车场（使用Ф108mm无缝钢管）经西运煤大巷 （使用Ф108mm无缝钢管）至1103回风巷（使用D75mm无缝钢管）到回采工作面。
10
（二）阻化剂防灭火工艺
1、采用表面喷洒阻化剂工艺，即在工作面轨道巷适当位置（尽量靠近工作面）放置两辆矿车作为阻化剂药箱，交换使用，按需浓度（10%）将煤矿专用高分子阻化剂倒入1吨矿车内，用临时供水管路按比例加足清水，配成溶液搅拌均匀后，用BZ-40/2.5型煤矿用液压泵（置于平板车上）将阻化液沿顺槽和大溜电缆槽下方铺设（每20m安一三通接一截止阀）的φ25mm高压胶管压至工作面，与φ13mm的胶管和喷枪相连。一台泵配一支喷枪，由专人手持喷枪，从支架间隙向采空区喷洒，每间隔5组支架喷一次，每次喷洒至少6min，流量不小于35L/min。正常回采期间每班喷洒一次，安排在检修班工作面放顶后进行，如遇停产、过断层、收尾等情况时，必须对采空区加大喷洒频率。喷洒系统工艺图如图3-2-1所示。
1 2 2 3 5 4 6 7 工作采 空 8 9
图3-2-1 移动式喷洒系统工艺图
1-供水管路；2-药液箱；3-吸液管；4-压力表； 5-阻化多用泵；6-高压胶管；7-阀门；8-三通；9-喷枪
注意事项：
①工作面上、下隅角，开切眼和停采线附近等重点防火区域，或
11
当工作面遇到复杂地质情况，推进度放慢时，要适当加大阻化液的喷雾量和次数，提高该处的阻化效果。
②要保持阻化煤体的湿润，防止因煤中水分减少到一定限量时阻化作用停止而转变为催化作用，为节省费用，可以通过多次喷水保持环境具有较高的湿度来延长阻化寿命。
③为保证其防火效果，要建立完善的管理制度并严格执行。 ④阻化药液具有一定的腐蚀性，因此在喷洒过程中尽量不要将阻化药液喷洒到支架、溜子等设备上，或用风筒布等物件将喷洒部位的支架、溜子等设备包裹起来，以防治对设备造成损坏。
⑤当发现阻化泵压力表突然升高时，应考虑阻化剂管路是否有堵塞的可能，应根据具体情况及时卸压并关闭阻化泵，组织人员立即对管路进行检查处理，恢复正常后方可重新使用。出现其它异常情况，也要立即将调压手柄扳到卸压位置，待压力降低后方可停机。
2、阻化剂喷洒量计算
喷洒工作安排在检修班进行。工作面一次喷洒量主要包括底板浮煤的喷洒量。
一、工作面底板浮煤喷洒量 G1＝K1·K2·h1·B·L·A1
式中：G1——按重量计算浮煤一次喷洒量，kg； K1——易自燃部位药液喷洒加量系数，一般取1.2； K2——采空区遗煤容量（按采区遗煤煤样实测），t/m3；
12
L——工作面长度，m； B——一次喷洒宽度，m； h1——底板浮煤厚度，m；
A1——原煤（浮煤）的吸液量，（在采空区采取煤样，由试验确定），t/t；
γ——阻化液容重，t/m3。
横山县波罗镇槐树峁煤矿2019年12月28日
13
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容