濟(jì)寧二號煤礦十三采區(qū)防滅火設(shè)計(jì)

豐云雷+曹艷敏

摘 要：根據(jù)煤炭礦井設(shè)計(jì)防火規(guī)范，開采容易自燃煤層的礦井或采用放頂煤開采自燃煤層的礦井，必須建立以灌漿為主的兩種及以上綜合防滅火系統(tǒng)，并必須建立火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。本文以濟(jì)寧二號煤礦為例，重點(diǎn)分析并介紹灌漿系統(tǒng)和注氮系統(tǒng)的方法及計(jì)算。

關(guān)鍵詞：自燃；井下防滅火；灌漿

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.070

根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)2014年11月編制的《東灘煤礦煤自燃傾向性鑒定報(bào)告》，礦井主采3上、3下和6煤煤層均為Ⅱ類自然發(fā)火煤層?！睹旱V安全規(guī)程》（2016）第260條要求：開采容易自燃和自燃煤層的礦井，必須編制礦井防滅火專項(xiàng)設(shè)計(jì)，采取綜合預(yù)防煤層自然發(fā)火的措施。

1 概況

礦井火災(zāi)按引火源的不同分為內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)。內(nèi)因火災(zāi)又稱自然發(fā)火，指煤炭等可燃物接觸空氣后，發(fā)生物理和化學(xué)變化產(chǎn)生熱量而著火引發(fā)的火災(zāi)。外因火災(zāi)是由于外部熱源如明火、放炮、瓦斯與煤塵爆炸、機(jī)械沖擊與摩擦、電流短路、靜電等引燃可燃物造成的火災(zāi)。

濟(jì)寧二號煤礦十三采區(qū)位于該礦井的西南部，為礦井南翼-740m水平采區(qū)。該采區(qū)主要賦存3上、3下、6煤等3層煤，其中3上煤為主采煤層。經(jīng)測定，本礦井屬于低瓦斯礦井，井田內(nèi)3上、3下和6煤煤層均為Ⅱ類自然發(fā)火煤層，各層煤煤塵均有爆炸危險(xiǎn)性。以下詳細(xì)介紹內(nèi)因火災(zāi)防治的方法及具體實(shí)施。

2 采區(qū)注漿系統(tǒng)

井下灌漿方法主要有隨采隨灌和采后灌漿方法。隨采隨灌是灌漿與采煤工作面保持一定距離，隨工作面的推進(jìn)而灌注粉煤灰漿。采后灌漿就是在工作面采完封閉后灌漿。根據(jù)本礦井實(shí)際情況，主要采用埋管隨采隨灌和采后灌漿相結(jié)合的灌漿方法。

3 灌漿系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

3.1 工作面灌漿量計(jì)算

Qw=4545×100×0.15×（3+1）×0.9/（1.37×1.85×240×8）=51m3/h。

3.2 礦井制漿站能力校核

目前，工業(yè)場地灌漿站灌漿能力200 m?/h，十三采區(qū)生產(chǎn)時(shí)全礦井共布置3個(gè)采煤工作面，單個(gè)采煤工作面灌漿量51m3/h。礦井制漿站制漿能力能夠滿足目前礦井生產(chǎn)時(shí)灌漿需要。

3.3 輸漿路線

地面制漿站→風(fēng)井（DN200）→南翼回風(fēng)大巷（DN150）→南翼回風(fēng)下山（DN150） →南翼-740m水平回風(fēng)大巷（DN150）→十三采區(qū)回風(fēng)下山→采煤工作面輔運(yùn)（膠帶）順槽→采煤工作面。

3.4 輸漿倍線

灌漿困難時(shí)期，灌漿輸送長度10100m，高差935m，輸漿倍線11。滿足灌漿要求。

3.5 輸漿管管徑內(nèi)徑選擇

輸漿管道管徑內(nèi)徑選擇不應(yīng)大于臨界直徑，臨界直徑經(jīng)過計(jì)算可得0.115m。

輸漿管道采用無縫鋼管，外徑108mm，管壁厚度5mm。

3.6 地面灌漿站工作制度

目前地面注漿站的年工作日與礦井相同。日工作制采用2班注漿，每班注漿時(shí)間最大為4小時(shí)。

3.7 灌漿前疏水和灌漿后防止?jié){、透水措施

（1）灌漿前疏水措施。①回采工作面灌漿前疏水措施。1）在工作面下順槽設(shè)有足夠能力的排水設(shè)備，灌漿前應(yīng)盡量保持灌漿區(qū)域基本無水，以保證灌漿質(zhì)量。2）對于鄰近有采空區(qū)的工作面，如采空區(qū)側(cè)的巷道向工作面有水涌出，回采工作面灌漿前應(yīng)從巷道打鉆孔到采空區(qū)疏水，同時(shí)加大下順槽排水能力，灌漿前盡量保持灌漿區(qū)域基本無水，以保證灌漿質(zhì)量。②采空區(qū)灌漿前疏水措施：開啟采空區(qū)密閉墻的反水管或打鉆孔到采空區(qū)疏水。

（2）灌漿后防止?jié){、透水措施。①回采工作面灌漿后防止?jié){、透水措施。在工作面下順槽布置足夠能力排水設(shè)備，加大排水能力。在工作面進(jìn)回風(fēng)順槽每隔30m設(shè)一道防火墻，可以起到防止?jié){、透水作用。②采空區(qū)灌漿后防止?jié){、透水措施。在采空區(qū)密閉頂部，設(shè)置溢漿管，及時(shí)觀測。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)留足區(qū)段煤柱，防止采空區(qū)相鄰掘進(jìn)工作面發(fā)生潰漿、透水事故。

4 采區(qū)注氮系統(tǒng)

4.1 礦井制氮設(shè)備校核

地面壓風(fēng)機(jī)房裝備一臺(tái)注N2量為800m?/h注氮機(jī)。氮?dú)獬隹趬毫?.1～0.7Mpa。

4.2 注氮管網(wǎng)布置

風(fēng)井井筒注氮管路規(guī)格為DN200，南翼軌道大巷、南翼軌道下山、南翼-740m水平回風(fēng)大巷注氮管路規(guī)格為DN150，十三采區(qū)回風(fēng)下山注氮管路規(guī)格為D159×5mm無縫鋼管。十三采區(qū)采煤工作面進(jìn)風(fēng)順槽注氮管路規(guī)格為D108×4mm無縫鋼管。

4.3 注氮管路驗(yàn)算

（1）注氮管路各段管徑驗(yàn)算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式每段管路的管徑：

采區(qū)回風(fēng)下山注氮管路通過的氮?dú)饬?，d：分別為其對應(yīng)的管路直徑。

（2）十三采區(qū)注氮管路的壓力損失。十三采區(qū)生產(chǎn)時(shí)最遠(yuǎn)用氮地點(diǎn)的壓力總損失為0.108MPa，根據(jù)《MT-T 701-1997 煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》規(guī)定管路（鋼管）末端的絕對壓力不應(yīng)低于0.2MPa，經(jīng)計(jì)算，十三采區(qū)生產(chǎn)時(shí)最遠(yuǎn)用氮地點(diǎn)注氮管路出口的壓力為0.5955MPa，滿足注氮要求。

5 其它防滅火措施

（1）實(shí)施區(qū)域性均壓通風(fēng)，減少采空區(qū)漏風(fēng)，加快采面推進(jìn)速度，防止采空區(qū)自燃。

（2）采用凝膠堵漏技術(shù)、噴涂水泥砂漿堵漏技術(shù)等措施減少或杜絕向煤柱或采空區(qū)漏風(fēng)，防止自燃。

（3）采取噴灑阻化劑等方式防治煤炭自燃等。endprint