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综合灭火新技术与灭火期间的通风管理 丁录仕 大同煤矿集团 矿山救护大队, 山西 大同 037003 [摘 要 ] 国电同忻煤矿 8101综放工作面开采 36d , 仅推进 57m就出现自然发火。为此, 根据 矿井火灾发生的原理, 运用了小管道注凝胶, 包裹隔绝, 煤体阻化;钻孔注水, 吸热降温; 封闭注 氮、惰化采空区气体等综合灭火技术, 历时 82d完成灭火工作。灭火过程中, 采用相关工程平行作 业, 减少各种工程施工的累加工期, 为灭火争取了时间, 同时弥补了单一灭火手段的不足, 极大地提 高了灭火效率。 [关键词 ] 综合灭火; 通风管理; 平行作业; 阻断供氧通道; 快速推进 [中图分类号 ] TD75 [文献标识码 ] B [文章编号 ] 10066225 2010 06009904 Comprehensive Firedistinguished Technology and Ventilation M anagement during Firedistinguished Period [收稿日期 ] 2010- 07- 14 [作者简介 ] 丁录仕 1969- , 男, 山西阳高人, 工程师, 现任大同煤矿集团矿山救护大队副大队长。 1 概况 同忻矿采用斜井和立井混合开拓方式, 通风方 法为抽出式, 主副、斜井和进风立井进风, 回风立 井回风,通风方式为分区式通风,主扇型号为 ANN- 2650/1250B型,风井排风量 14000m 3 /m in, 负压 1600Pa , 叶片角度 612 ,采用动叶片可调方 式,1台运转,1台备用,服务于同忻矿全矿井。 8101工作面采用一进两回的通风方式,工作 面正常试产时总配风量 4250m 3 /m in ,5101巷回风 3400m 3 /m in ,顶回风巷回风 850m 3 /m in 。 810l面于 2009年 9月 30日开始试生产,开采 3- 5号煤层,平均厚度 1367m,采用综采放顶煤 开采,工作面长度为 1995m, 走向长度 1684m。 8101工作面试生产期间, 工作面常规气体检 测一直正常。2009年 11月 5日 18 00 , 当工作面 头部推进 698m, 尾部推进 573m 时,在检测气 体时发现顶回风巷 CO 气体异常,浓度达到 53 10 - 6, 并有淡淡蓝烟出现。在 CO涌出隐患治理过 程中,11月 12日 3 40,8101工作面 CO气体浓 度急剧增大, 工作面尾部 CO气体浓度达到 1300 10 - 6, 同时有黄色浓烟从 115号 118号架间涌 出, 随即指挥部决定对工作面进行了封闭, 有效控 制了火势发展。 28101工作面 CO超限原因分析 通过救护队员现场侦察及有害气体的变化情况 分析,CO产生原因如下 1 8101工作面 CO超限及烟雾产生,具有 一定的特殊性采空区浮煤氧化速度快,CO气体 浓度较低的情况下, 同时伴生烟雾产生 。 2 根据现场观测烟雾状况及取样化验,有 CH化合物的出现,说明采空区内局部区域浮煤有 氧化现象。 3 依照同忻矿地质报告,结合工作面开采 实际, 在 3- 5号煤层的上部赋存有硅化煤,极易 氧化。 4 通过连续观测,在同样烟雾情况下,与 其他煤层自燃相比,CO气体增量相对较小,该煤 层氧化自我加速较为缓慢。 5 工作面推进速度慢,高冒区未进行自然 发火监测。 6 注氮管路伸入采空区的距离太近,注氮 效果较差。 7 开采初期风量过大,虽然治理了上隅角 瓦斯, 但是助长了煤炭的自燃。 3 CO治理思路及过程 1 快速推进,将氧化带甩到窒息带 为有 效控制采空区高温点的氧化, 欲使采空区形成防火 隔离带,工作面只割煤不放煤加快推进,11月 5 日 - 11 日工 作面头 部推 进 157m,尾 部推 进 167m。从试生产到工作面封闭,工作面头部共推 进 858m,尾部推进 74m。 99 第 15卷 第 6期总第 97期 2010年 12月 煤 矿 开 采 Coalm ining Technology Vo115No 6 SeriesNo97 Dece mber2010 2 注水直接灭火 从工作面回风巷距切眼 20m 处向 80号 100号支架范围采空区打钻孔 3 个, 向顶回风巷预埋 108mm 管 1趟,11月 6日 - 11日共注水 680m 3、注阻化剂 27t 。 3 阻断供氧通道 加强工作面上、下端头 的封堵,11月 5日 - 8日,尾巷处共做粉煤灰墙 2 道, 间距 5m;11月 9日 - 11日,为减少采空区漏 风, 工作面上、下端头实施充填罗克休墙堵漏, 头 巷注罗克休 50桶, 尾巷注罗克休 257桶。 4 封闭注氮,惰化采空区气体 加强对采 空区连续注氮工作,保证 3台制氮机同时工作。 5 控制风量,减少供氧量 在保证工作面 上隅角瓦斯浓度不超限的情况下, 适当减少工作面 的供风量,11月 11日 15 00将 5101回风量减控 到 2200m 3 /m in ,顶回风巷风量减控到 360m 3 /m in 。 6 隔绝灭火11月 12日 3 40 ,因工作面 尾部出现黄色浓烟,决定对工作面进行封闭。 5 30, 救护大队开始施工进、回风巷和顶回风巷木板 密闭。 15日又分别对 3道木板密闭用罗克休和粉 煤灰进行了二次加固。 8101工作面封闭后,进、 回风巷及顶回风巷的 3个密闭基本处于均压状态, 密闭的出风压差均小于 20 60Pa 。 7 小管道注凝胶,包裹隔绝,煤体阻化; 钻孔注水,吸热降温 工作面封闭及密闭加固后, 为使火区快速得到窒息,随即在 5101巷外侧沿煤 层顶板施工一条措施巷,在措施巷内向 8101采空 区的疑似发火点打孔灌注阻化剂 MgCL2 和高分 子胶体灭火材料。措施巷位置及钻孔布置如图 1 。 图 1 措施巷位置及钻孔布置 8 多机注氮12月 13日 9 30 ,决定 3台 1000m 3 /h制氮机同时开启,开始向工作面采空区 连续注氮。 12月 13日夜班, 所有钻孔全部施工、灌高分 子材料结束,及时封堵后,所有人员全部撤出 5101巷。 12月 18日,在措施巷补打 6号和 16号 孔, 分别探测顶回风巷上风侧,80号 90号支架 后部区域范围、顶回风巷末端及其与 5101巷的连 巷区域和工作面初切眼尾部区域。截止 2010年 2 月 22日封闭区内各种气体完全符合启封条件。 4 8101工作面启封技术方案 418101工作面启封条件 当 8101面的 5101巷、 2101巷和顶回风巷的 3 处密闭内气体和温度均达到下列条件时, 方可实施 启封方案 1 封闭区内气温和水温均低于 25∀ 。 2 封闭区内空气中氧气浓度降到 5以下。 3 封闭区内空气中 H2、C2H4、C2H2气体浓 度降为 0 ,CO气体浓度稳定在 0001 以下。 42 工作面启封 1 启封前, 救护队员在 2101巷密闭前 10m 处建一道木板锁风墙,并留设宽 高 1m 12m的锁风门。在措施巷口外 10m处装设 CH4和 CO传感器各 1台 CH4报警浓度设为 15 。将 5101巷局扇换为 2 30k W。侦察期间通风系统及 通风设施位置如图 2 。 图 2 侦察期间通风系统及通风设施位置 2 启封时,在锁风条件下,先启封 2101 巷,在墙体上开 宽 高 1m 12m 的通道口, 救护队员进入工作面进行全面侦察。 检查时 CO,CO2,O2和 CH4气体的浓度及工 作面环境温度全部符合启封条件。只是进风巷的电 缆车被积水淹没,决定继续将封闭区缩小到电气列 车以里,待检查电气列车所有开关全部正常, 再行 启封。 3 如工作面侦察无异常,则侦察人员撤出 工作面,将锁风门关闭,开始启封 5101巷密闭。 在其上开宽 高 1m 12m的通道口。 在 5101密闭启封后,关闭 5101巷运材料斜巷 100 总第 97期煤 矿 开 采2010年第 6期 处风门, 将 5101巷的风筒分叉口扎紧, 同时关闭 2101巷局扇,打开 2101巷的锁风门,使 8101工 作面形成 U∃ 型通风系统。 43 工作面瓦斯排放 12月 24日 8101工作面启封形成 U∃ 型通风 系统后, 即开始排放工作面瓦斯。 在排放瓦斯过程中,通过 5101巷密闭墙打开 的通风口大小和回风绕道调节来调控风量,将 5101巷瓦斯浓度控制在 15 以下。 在利用全风压系统对工作面瓦斯进行排放的同 时, 救护队员要同时检查各种气体浓度、气体温度 的变化及烟雾显现情况,若发现工作面有温度增 高、出现烟雾或 CO气体浓度明显增大等现象, 所 有人员必须立即撤出, 对工作面重新进行封闭。 排放完工作面 CH4后, 救护大队队员对全工 作面气体和环境温度进行检测,上隅角 CH4浓度 05 、O2浓度 19 、CO 浓度 6 10 - 6, 环境温 度无异常变化时, 同意人员进入工作面。 44 工作面启封后通风系统 排放完工作面瓦斯后, 开始封堵工作面漏风通 道及机电检修工作,此时,工作面风量控制在 500m 3 /m in 。 在工作面推进恢复生产初期,在推进 20m 范 围内,顶回风巷仍处于封闭状态,工作面采用 U∃ 型通风,并将工作面进风量控制在 1000m 3 / m in 。工作面启封后通风系统如图 3 。 图 3 工作面启封后通风系统 45 启封后封堵采空区的漏风通道 在工作面恢复全风压通风后,由救护队员监 护, 开始进行漏风通道的封堵 1 在工作面头端头注罗克休。 2 在工作面尾端头灌筑粉煤灰墙。 3 架间和放煤口利用快速密闭喷涂材料进 行封堵。采空区漏风通道封堵如图 4 。 46 工作面复产初期向前推进 图 4 采空区漏风通道封堵 工作面恢复生产后,开始推进 20m 范围内不 放顶煤,加快推进速度, 第 1个班推进 48m。 正常生产后,在工作面头、尾端头, 每天检修 班分别用罗克休和粉煤灰进行一次封堵, 控制采空 区漏风。 47 正常生产时通风系统及防瓦斯防火措施 通风系统 在工作面恢复生产推进 20m 后, 如无异常便转入正常生产。即恢复放顶煤工艺,启 封顶回风巷,并排放瓦斯,工作面使用原有通风系 统,即 2101巷进风、 5101巷、顶回风巷回风。将 2101巷进风量调控到 1037m 3 /m in ,5101巷回风量 控制在 1152m 3 /m in , 顶回风巷控制在 432m 3 /m in 。 防火措施 继续实施注氮防火工艺, 要求氮气 的纯度不低于 97 ,注氮量不低于 1800m 3 /h ;在 工作面上、下端头每推进 10m 灌筑一道粉煤灰墙, 控制采空区漏风;通过抽放巷的防火、降尘孔定期 向抽放巷内喷洒阻化剂。 防瓦斯措施 正常生产后,在顶回风巷巷口砌 筑防火墙, 并将 630mm瓦斯抽放管路安设在墙体 上,将抽放管路与抽放硐室的抽放泵连接完好。 开启 1台 2BEC- 72型瓦斯抽放泵抽排工作面 上部瓦斯, 配合 L∃ 风障对工作面上隅角瓦斯进 行治理。保证工作面上隅角瓦斯不超限。 若开启 1台瓦斯抽放泵,顶回风巷内瓦斯浓度 较大时 大于 5 ,可增加瓦斯抽放泵的开启台 数,加大顶回风巷风量, 同时调整工作面风量,将 顶回风巷内瓦斯浓度控制在 3 以下,最大不能超 过 5 。 48 启封生产后的技术措施 风量调好后,由矿调度室下达回采命令, 综采 队接命令后,进行回采工作。快速推进的同时,必 须加强支架管理,移架时,先升前柱,一定要升紧 达到初撑力、再升后柱, 最后升前探梁, 所有立柱 全部升起达到初撑力。 工作面推进 20m 后,根据工作面气体变化情 101 丁录仕 综合灭火新技术与灭火期间的通风管理2010年第 6期 况, 若未发现有 CO气体浓度逐浙增大和烟雾等异 常现象时,由救护大队启封顶回风巷。先在防火墙 上打开 1个小孔,然后逐渐扩大, 严禁一下把防火 墙拆除掉,通过控制防火墙打开的大小,调控风量 排放顶回风巷内的有害气体,同时要保证回风巷绕 道处 CH4浓度在 15 以下。 顶回风巷内气体排完后,及时对拆除现场进行 清理,确保风路畅通。清理完毕后,在顶回风巷口 砌筑 1m厚的砖墙对顶回风巷进行密闭。密闭结束 后, 将 2101巷进风量调整为 1800m 3 /m in 。风量调 好后,启用瓦斯抽放系统,开启 1台瓦斯抽放泵。 顶回风巷更名为中位瓦斯抽放巷。 矿通风部每 7d定期对 8101工作面、上隅角、 工作面回风流的 CH4传感器进行调校、测试, 确 保监测数据准确、断电功能灵敏可靠。 5 结论 本次灭火工作,历时 82d ,是一次综合灭火技 术的成功应用。从这次发火原因的分析,和灭火过 程中各种灭火方法的应用来看, 今后还需要在以下 方面引起重视 1 加强地质探测工作,准确掌握煤层赋存 及地质构造情况。在掘进和回采过程中,必须配备 专人定期沿巷道和回采工作面每隔 30m 探测 1次 煤厚,特别要探测清楚硅化煤的赋存情况, 为制定 防灭火措施提供可靠依据。 2 CH4绝对涌出量 100 后突然出现下降, 下降时间不超过 2个班, 然后又 出现增长;地音事件或能量的偏差持续增长大于或 等于 2个班后, 突然迅速减小,然后又增长到较大 值; 地音事件或能量的偏差至少持续 3个班大于 100 ;地音事件或能量的偏差达到了较大的值 DEV 200 。 2 地音活动和能量的骤降并不意味着冲击 危险等级的降低, 也有可能是因为能量转移而不断 累积。冲击危险性降低时的地音活动规律包含 2种 情况地音活动比较平静, 事件数和能量持续保持 在较低的水平, 处于能量稳定释放状态; 地音事件 和能量持续降低超过 2个班。 3 初步确定了华丰煤矿地音评价冲击矿压 的适用性标准。 [参考文献 ] [ 1] 齐庆新, 窦林名 冲击地压理论与技术[M ] 徐州 中国矿 业大学出版社,2008 [ 2] 窦林名, 何学秋. 冲击地压理论与防治技术[M ]. 徐州 中 国矿业大学出版社,2001 [ 3] 邓志刚, 任 勇, 毛德兵. 波兰 E MAG 矿压监测系统功能及 应用 [ J]. 煤炭科学技术,2008 [ 4] 窦林名, 何学秋,Bernard Drzezls . 冲击矿压危险性评价的地 音法[ J] 中国矿业大学学报,2000 [ 5] 邓志刚, 任 勇, 王传朋,等 微震地音数据综合分析法初 探[ J] 煤矿开采,2010 ,15 18- 10 ,14 [ 6] 孙书亮, 王元杰, 乔中栋,等 地音监测技术在冲击矿压预 测预报中的应用[ J] 煤矿开采,2009 ,14 580- 82 [ 7] 齐庆新, 李首滨, 王淑珅. 地音监测技术及其在矿压监测中 的应用研究[ J] 煤炭学报,1994 6 [责任编辑 王兴库 ] 102 总第 97期煤 矿 开 采2010年第 6期