李曉飛

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.山西安澤玉華煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 042509）

天安煤礦預(yù)防井下火災(zāi)的措施和防滅火方法

李曉飛1，2

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.山西安澤玉華煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 042509）

介紹了天安煤礦2號(hào)、5號(hào)煤層的煤巖特性、煤的自燃預(yù)防措施；并介紹了工作面阻化劑防火、黃泥灌漿防火、井下注凝膠滅火的方法。

煤礦火災(zāi)；防滅火

1 概述

陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)天安煤礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.9 Mt/a，斜井開(kāi)拓方式布置有主斜井、副斜井、回風(fēng)斜井；主要可采煤層有2號(hào)和5號(hào)煤層。2號(hào)煤層吸氧量為0.7468 cm3/g，煤的自燃傾向等級(jí)為Ⅰ級(jí)，容易自燃。5號(hào)煤層吸氧量為0.6385cm3/g，煤的自燃傾向等級(jí)為Ⅱ級(jí)，為自燃煤層。

2 煤巖特性分析

從煤的含硫量分析，5號(hào)煤層硫分0.76%～2.48%，平均為1.62%，為中硫煤，自燃傾向性較小。從煤巖成分分析，2號(hào)煤層以光亮型煤為主，半亮型煤次之，帶狀結(jié)構(gòu)。從煤的炭化程度分析，煤層的自燃性隨煤炭變質(zhì)程度的增高而降低。煤的炭化程度越低，揮發(fā)份含量越高，煤層自燃發(fā)火傾向越強(qiáng)。一般說(shuō)來(lái)，褐煤易于自燃，煙煤中長(zhǎng)焰煤危險(xiǎn)性最大；貧煤及揮發(fā)份含量12%以下的無(wú)煙煤，難以自燃。5號(hào)煤原煤揮發(fā)分平均34.92%，為氣煤（QM），存在自燃傾向性，5號(hào)煤層自燃發(fā)火傾向高。

3 煤的賦存條件分析

5號(hào)煤層厚度15.39 m～16.64 m，平均16.01 m，屬特厚煤層，煤層厚度大，易于局部?jī)?chǔ)熱，故自燃發(fā)火傾向大；煤層傾角10°～35°，為傾斜煤層，井田由一組寬緩的背向斜構(gòu)成，自燃發(fā)火頻率較高。

4 防滅火方法的選擇

煤礦防滅火方法包括：煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、防滅火技術(shù)及裝備的選擇。

5號(hào)煤層采用綜采放頂煤采煤法，日推進(jìn)度5.4 m，運(yùn)輸順槽長(zhǎng)372 m，軌道順槽長(zhǎng)度295 m，工作面正規(guī)循環(huán)率為0.85；5號(hào)煤屬于特厚自燃煤層，采用分層放頂煤采煤方法。天安煤礦選擇KYSC-1型井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并采用了工作面阻化劑防火、工作面采后黃泥灌漿防火、井下注凝膠滅火方法。

5 煤的自燃預(yù)防措施

1）開(kāi)拓開(kāi)采方面的措施：本礦井采用斜井開(kāi)拓、工作面后退式開(kāi)采，可在采完后有效地封閉采空區(qū)，利用順槽有效地注漿防火。本礦井5號(hào)煤層屬自燃煤層，因此布置煤層內(nèi)五平運(yùn)輸巷、五平軌道巷、五平回風(fēng)巷，采用金屬支架掛網(wǎng)噴漿；北運(yùn)輸巷、北軌道巷、北回風(fēng)巷采用料石砌碹。回采工作面采用機(jī)械化程度高、推進(jìn)速度快的綜采放頂煤采煤方法，減少煤的暴露時(shí)間，降低煤層自燃的幾率。井下機(jī)電峒室采用不燃性材料支護(hù)。

2）通風(fēng)方面的措施：回采工作面采用后退式開(kāi)采，“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)防止自燃發(fā)火有利?；夭晒ぷ髅娌赏旰蠹皶r(shí)構(gòu)筑密閉墻，加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)的密閉管理。

3）監(jiān)測(cè)方面的措施：在工作面設(shè)自燃發(fā)火觀測(cè)點(diǎn)，并建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立自燃發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)制度。在井下設(shè)置KYSC-1型井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。采空區(qū)束管布置圖，見(jiàn)圖1。在進(jìn)、回風(fēng)順槽按一定間距布置束管采樣器，采空區(qū)氣體成份測(cè)定范圍大約距工作面150 m左右，約50 m設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，保持采空區(qū)內(nèi)部進(jìn)、回風(fēng)側(cè)各三個(gè)探頭，上下順槽同時(shí)觀測(cè)。地面色譜分析：井下通過(guò)束管采樣儀采樣，并送至地面色譜分析，分析參數(shù)主要有：O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8。

圖1 采空區(qū)束管布置圖

6 防滅火方法的介紹

6.1 阻化劑防滅火

1）阻化劑材料選擇：用于煤礦防滅火的阻化劑主要有：CaCI2、MgCI2、NH4CI、水玻璃等。選擇對(duì)高硫煤有較高阻化率的工業(yè)氯化鈣作為阻化劑。

2）工作面阻化氣霧防火工藝系統(tǒng)：由儲(chǔ)液箱、高壓泵、過(guò)濾器、電器開(kāi)關(guān)、高壓膠管、閥門、汽霧發(fā)生器等組成。儲(chǔ)水箱、高壓泵、電器開(kāi)關(guān)等主要設(shè)備安放在兩輛平板礦車上，距工作面30 m，與乳化液泵站相連接，并隨之移動(dòng)，可在采煤工作面液壓支架上安設(shè)汽霧發(fā)生器。壓力藥液經(jīng)汽霧發(fā)生器化成霧狀，借漏風(fēng)漂游到采空區(qū)的任何漏風(fēng)地點(diǎn)，從而抑制殘煤氧化自燃，達(dá)到防火目的。氣霧噴射工作在移架之前進(jìn)行，將汽霧發(fā)生器分別置于進(jìn)風(fēng)口、液壓支架架間、回風(fēng)巷機(jī)頭等處，開(kāi)動(dòng)高壓泵進(jìn)行氣霧噴射。

3）工作面阻化氣霧日噴灑量：V=K1K2dγLhl/R式中：V為日噴霧量，m3/d；K1為噴霧加量系數(shù)，取1.2；K2為每噸遺煤噴灑氣霧量，阻化劑濃度為20%，為0.02m3/t；d為工作面采空區(qū)丟煤率，放頂煤采煤法取30%；γ為煤的實(shí)體密度，1.37 t/m3；L為工作面長(zhǎng)度，70 m；h為工作面煤層厚度，8.0 m；l為工作面日進(jìn)度，5.4m；R為氣霧轉(zhuǎn)化率，85%。經(jīng)計(jì)算，工作面日噴霧量為35.09m3/d。

6.2 黃泥灌漿系統(tǒng)

1）灌漿系統(tǒng)：在副斜井地面工業(yè)場(chǎng)地設(shè)灌漿車間，設(shè)集中灌漿系統(tǒng)，對(duì)回采工作面進(jìn)行預(yù)防性灌漿，沿副斜井、副井井底車場(chǎng)、北材料巷、北軌道巷、五平軌道巷、運(yùn)輸順槽、軌道順槽鋪設(shè)好灌漿管道，當(dāng)回采工作面采完后，通過(guò)密閉墻上預(yù)埋管道向采空區(qū)進(jìn)行預(yù)防性灌漿，防止自燃。為防止灌漿管道阻塞，在副井井底車場(chǎng)管段的最高處和主井井底車場(chǎng)最低處設(shè)置三通，作為放空漿液或沖洗管道之用。

2）灌漿方法：采用埋管灌漿法，灌道插入密閉墻6 m～8 m，密閉墻上部設(shè)有注漿孔，下部設(shè)有泄水孔，泄水排至工作面運(yùn)輸順槽后入井底水倉(cāng)，經(jīng)水泵排出地面。

3）對(duì)灌漿材料的要求:①顆粒要小于2 mm，而且細(xì)小顆粒（粘土：≤0.005 mm者，應(yīng)占60%～70%）要占大部分。②主要物理性能指標(biāo)比重為2.4 t/m3～2.8 t/m3，塑性指數(shù)為9～11(亞粘土)膠體混合物（按MgO含量計(jì)）為25%～30%，含砂量為25%～30%，顆粒為0.5 mm～0.25 mm以下，容易脫水和具有一定的穩(wěn)定性，不含有可燃物。

6.3 井下注凝膠滅火工藝

凝膠防滅火技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型防滅火技術(shù)；該技術(shù)集堵漏、降溫、阻化、固結(jié)水等性能于一體，較好地解決了灌漿、注水的泄漏流失問(wèn)題；技術(shù)工藝及設(shè)備與井下有限作業(yè)空間等實(shí)際條件的適應(yīng)性，使該技術(shù)在滅火過(guò)程中充分發(fā)揮其效能，可快速有效地控制和撲滅火勢(shì)，已成為煤礦井下必不可少的防滅火技術(shù)之一。該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

滅火速度快：由于膠體獨(dú)特的滅火性能，滅火速度很快。通常，巷道小范圍的火僅需幾小時(shí)即可撲滅，工作面后方大范圍的火也只需幾天即可撲滅。

安全性好：膠體在松散煤體內(nèi)凝膠固化、堵塞漏風(fēng)通道，故有害氣體消失快；在高溫下，膠體不會(huì)產(chǎn)生大量水蒸汽，不存在水煤氣爆炸和水蒸汽傷人危險(xiǎn)。

火區(qū)啟封時(shí)間短：注膠滅火工程實(shí)施完，不需等待，即可啟封火區(qū)。

火區(qū)復(fù)燃性低：高溫區(qū)內(nèi)只要有膠體滲透到的地點(diǎn)，都不會(huì)復(fù)燃。

7 結(jié)束語(yǔ)

陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)天安煤礦，針對(duì)井下火災(zāi)，采取了行之有效的預(yù)防措施，以及所述三種防滅火方法，收到了很好的效果。

Fire Prevention and Extinguishing in Tian'an Mine

LI Xiao-fei1，2

(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi030024；2.Anze Yuhua Coal Co.,Linfen Shanxi042509)

The paper introduces the rock features of No.2 and No.5 coal seams in Tian'an mine and precautions for spontaneous combustion.Different fire extinguishing measures are also introduced,including:inhibitor method,yellow-mud grouting method,and gelatin grouting method.

mine fire disaster;fire prevention and extinguishing

TD75+2.1

A

1672-5050（2011）03-0036-03

2010-10-11

李曉飛（1977—），男，山西浮山人，在讀工程碩士研究生，工程師，主要從事煤礦管理工作。

劉新光