ZSLK-JSCS-TF-2023-10-10

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张双楼煤矿23910综采工作面防灭火技术方案

徐攀登

徐矿集团张双楼煤矿 江苏徐州 221616

一、工作面概况

23910工作面位于23采区，东起23采区轨道下山，南临23908工作面采空区，西部、北部为未采区。

23910工作面总体为整体为一倾向NW的单斜构造，地层倾角为20～31°，平均24°，煤层平均厚度2.24m。根据两道掘进期间揭露情况，预计工作面过3条正断层。黑色，金属光泽～油脂光泽，条带结构，局部见丝炭物质组成的线理结构。条痕黑褐色，内生节理发育，性脆，硬度Ⅱ～Ⅲ，为光亮型煤。

二、23910综采工作面煤炭自燃的危险分析、风险评价

1、经中国矿业大学鉴定，9煤自燃倾向性为Ⅱ类自燃煤层，最短自然发火周期为50天；煤层自燃多发生在有大量遗煤的采空区、构造断层处、有顶煤的高冒区等地点。

2、23910综采工作面危险源分析：

（1）工作面回采受矿压影响，材料道上帮煤柱破碎漏风，老空区遗煤容易氧化自燃。

（2）工作面回采过程中过断层，采空区易留遗煤，且过断层期间回采速度减缓，工作面顶煤及采空区遗煤容易氧化自燃。

（3）工作面结束期间，停采时间较长，采空区遗煤容易氧化自燃。

三、工作面防灭火系统

1、注浆系统

在23采区上部车场建立注浆池，通过管路与工作面注浆系统连接向采空区进行注浆。注浆设备选用BQS90-40-22/N矿用隔爆型潜水排沙电泵作为注浆泵。按每推进20m沿材料道上帮向采空区预埋4吋铁管，采用迈步式埋管进行注浆。

2、注灭火剂系统

在工作面材料道安装2ZBQ10/5型气动双缸泵泵及制浆桶，距工作面不大于300m，与工作面上隅角预埋的管路进行连接进行注MEA-1煤矿防灭火剂，在工作面安装一趟φ19mm的高压软管,每20m预留一个三通阀。水：防灭火剂按1000:8-10的标准进行配比搅拌均匀，通过泵进行灌注。阻化剂使用前必须经过具备评估检测能力的机构对阻化剂进行安全性和环保性评估。注阻化剂时，操作人员必须佩戴口罩、护目镜、橡胶手套；施工人员站在上风侧；巷道中的气体浓度，必须符合要求。

3、注惰系统

在地面副井安装YJ-FT-1000制氮机，将惰性气体进行压注，通过井下注惰管路将气体输送到工作面采空区。

4、自然发火监测系统

在23采区轨道上山上车场安装束管监测系统，利用23910工作面采空区预埋的束管管路与束管监测系统连接，实时监测工作面采空区自然发火标志性气体浓度的变化情况，发现异常及时采取措施处理。

5、消防供水系统

23910工作面主要由-376m甩车场水池进行供水，水池容积180m³。水池至工作面两道均采用四吋管路连接，工作面两道的供水管路每50m设置一个三通阀门。

四、综合防灭火措施

1、确保通风系统稳定。工作面风量必须符合作业规程规定并保持稳定，测风员每周对23910综采工作面风量进行1次测定，发现风量变化时，及时汇报通风工区值班干部，值班干部向通风区长、通风副总、总工程师汇报，总工程师决定是否进行调风。

2、自然发火标志气体临界值：CO作为煤层自然发火的标志气体，是日常防灭火检测的主要依据。CO的出现表明煤层已经开始氧化，此时应加强监测；CO浓度持续上升并出现C2H4表明煤层局部温度达到130℃以上，已进入加速氧化阶段，此时应采取针对性防灭火措施；C2H2的出现标志着煤层局部温度达到328℃以上，已进入剧烈氧化阶段，很快就会发展到明火，此时采取灭火措施时应注意高温火源可能引起爆炸等次生灾害。

3、23910综采工作面煤层具有自燃倾向性，为Ⅱ类自燃煤层，自然发火期为50天。

4、生产工艺保障

5、液压泵站、油脂库、皮带机头等地点按规定配备2台灭火器、不少于0.2m³的沙子（液压泵站、油脂库不少于0.5m³的沙子），8个装好沙子的沙袋。

6、皮带机头按标准安装堆煤保护、超温保护和烟雾保护装置，并经常检查保证完好。所有的电器设备要达到“三无”，杜绝失爆。

7、所有下井人员必须带自救器，自救器要按规定进行校验，保证完好，超期的自救器不得使用。

8、尽可能提高煤炭回收率，减少采空区浮煤量，架后有遗煤时，利用预埋注浆管路向采空区注防灭火剂或者注黄泥浆等材料。

9、巷道内严禁留网兜煤和离层松散煤体。一旦出现，及时放掉并重新连网。

10、上、下隅角及时回料，及时拆除顶板锚杆托盘、剪除锚网，不得滞后于切顶线。

11、工作面两道的防尘管路兼作消防管路，必须定期巡查，发现问题及时处理，保证供水系统稳定可靠，水压、供水能力符合要求。皮带机头及皮带巷每50m安装一个三通消防阀门，并配备长度不小于25m直径25mm的消防软管。

12、瓦斯员采用便携式仪器仪表或者气体测定管，定点每班监测采煤工作面回风隅角、回风流、煤巷高冒处等地点的一氧化碳气体浓度。

13、在工作面材料道安装2ZBQ10/5型气动双缸泵泵及制浆桶，距工作面不大于300m，与工作面上隅角预埋的管路进行连接进行注MEA-1煤矿防灭火剂，在工作面安装一趟

φ19mm高压软管，每20m预留一个三通阀。水：防灭火剂按1000:8-10的标准进行配比搅拌均匀，通过泵进行灌注。阻化剂使用前必须经过具备评估检测能力的机构对阻化剂进行安全性和环保性评估。注阻化剂时，操作人员必须佩戴口罩、护目镜、橡胶手套；施工人员站在上风侧；巷道中的气体浓度，必须符合要求。

14、利用工作面上隅角预埋注浆管路，每周对采空区进行注浆一次，出浆口保持在工作面氧化带范围。将注浆管路延接至工作面上口，按每推进20m沿材料道上帮向采空区预埋一趟4吋铁管，采用迈步式埋管进行注浆，每周注浆1次。23910工作面注浆池注浆能力为30m³/h，注浆能力满足工作面需要。注浆时，黄土与水的比例为1：5，每次注浆不少于4h，或以工作面下隅角出浆为原则。23910溜子道排水系统为一处临时水仓，临时水仓在工作面下出口处，安装2台BQS30-100型排砂泵。当工作面注浆出现溃浆时，利用排砂泵进行排水。注浆期间加强工作面下出口支护管理，支护初撑力符合《23910工作面回采作业规程》规定，在下隅角切顶线位置，综采一区紧靠单体施工挡矸网，防止注浆期间从工作面采空区冲刷出泥浆、碎矸伤人。

15、井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等，必须存放在盖严的铁桶内。使用后的棉纱、布头和纸，也必须放在盖严的铁桶内，并由专人定期送到地面处理，不得乱放乱扔。严禁将剩油、废油泼洒在井巷或者硐室内。井下清洗风动工具时，必须在专用硐室内进行，并使用不燃性和无毒性洗涤剂。

16、23910材料道使用柴油机单轨吊机车应遵守以下规定：

（1）井下使用的柴油必须装入盖严的铁桶内，由专人押运送至使用地点，剩余的柴油必须运回地面，严禁在井下存放。

（2）严禁将剩油、废油泼洒在井巷或者硐室内。

（3）23910综采工作面柴油机单轨吊机车上方设置便携式甲烷检测报警仪，由司机负责。

17、工作面始采线防灭火措施

（1）切眼存在托顶煤时，对托顶煤范围喷涂、注阻化剂。

（2）对老塘侧煤壁、浮煤堆积处喷洒阻化剂。

（3）工作面隅角必须悬挂风障，风障与顶、底板及巷帮接严。

（4）利用工作面上隅角预埋注浆管路，每周对采空区进行注浆一次。

（5）建立自燃发火预测预报制度

（6）当煤体进入加速氧化阶段，采取以下措施：

①缩短工作面采空区注浆周期，每天进行注浆；

②在材料道外口安装泵，利用泵对工作面采空区注灭火剂。

③在回风巷安装升压局部通风机，采用升压方式减小工作面上下出口压差，缩短采空区“三带”范围。

④对采空区压注惰性气体。（注惰性气体时根据现场实际情况编制专项措施进行施工）

18、工作面回采期间采空区及三角点防灭火措施

（1）工作面回采期间提高煤炭回收率，工作面的煤炭回采率不得低于93%。工作面正常回采期间，要加强顶板的管理，尽量跟顶回采，减少顶煤进入采空区。

（2）利用工作面上隅角预埋注浆管路，每周对采空区进行注浆一次。

（3）利用泵对三角点喷洒灭火剂、对工作面采空区注灭火剂。

（4）工作面过断层期间，架顶、架后有遗煤时，每天安排人员对遗煤注防灭火剂。插管地点为有遗煤支架架间后尾梁交接处，插管间距不超过5个支架，根据现场情况调整插管间距，插管间距以注灭火剂覆盖架后遗煤区域为宜。

（5）加强工作面上、下隅角三角点管理。

（6）建立自燃发火预测预报制度

①防灭火检查点：工作面回风隅角、回风巷、进风巷；工作面材料道、溜子道高冒处等地点。检查内容：CO、CO2、CH4、O2等气体成份，气温、下隅角水温；

②检测周期：每周一次，架后有遗煤时每周两次，当工作面架后遗煤区域、隅角检测到CO气体时每天一次；

③气体分析：每周对采煤工作面及其它可疑的地点必须及时取气样进行气体分析；

④建立自然发火监测系统，监测点设立在工作面回风隅角。在工作面回风巷内向采空区跨步埋设束管，确保束管进气口在氧化带范围，所有束管做好标记，将束管固定在巷道金属网上，距底板高度1.2～2.0m，并采取束管防护措施，防止束管出现砸、碰现象，现场人员保护好束管，以确保束管能连续监测采空区气体变化，并做好气体监测记录。在工作面回风巷内向采空区埋设测温光纤，实时监测采空区温度变化情况。

⑤在回采工作面回风出口向里10～15m处安设CO传感器，报警浓度为≥24ppm。实时进行监控，加强监控的巡查、维护，监测中心站发现异常，及时向通风工区及生产调度指挥中心汇报。

⑥在工作面安装光纤测温系统，测温光缆预埋至工作面采空区，实时监控采空区温度变化情况。

（7）自然发火标志气体临界值

结合实验数据及张双楼煤矿实际情况确定张双楼煤矿采用以CO气体为主，以C2H4气体为辅的预测预报煤炭自燃的标志气体指标。根据《煤自然发火标志气体指标检测检验报告》实验原始数据，当煤层温度达到130℃时，工作面回风流中CO浓度达到20ppm时，出现C2H4，因此确定CO正常值与预警值。

（8）加强防火检查

（9）当工作面推进速度小于30m、生产停滞

、煤体进入加速氧化阶段，采取以下措施：

①缩短工作面采空区注浆周期，每天进行注浆；

②利用泵对工作面采空区注灭火剂。

③在回风巷安装升压局部通风机，采用升压方式减小工作面上下出口压差，缩短采空区“三带”范围。

④如果发现采空区内的CO浓度持续增高超过20ppm，对遗煤区域可疑点施工高位钻孔进行注防灭火剂，钻孔参数根据工作面地质情况而定（施工高位钻孔注浆编制专项措施进行施工）。

（10）当煤体进入剧烈氧化阶段，采取以下措施：

①缩短工作面采空区注浆周期，每天进行注浆；

②利用泵对工作面采空区注灭火剂。

③在回风巷安装升压局部通风机，采用升压方式减小工作面上下出口压差，缩短采空区“三带”范围。

④如果发现采空区内的CO浓度持续增高超过20ppm，对遗煤区域可疑点施工高位钻孔进行注防灭火剂，钻孔参数根据工作面地质情况而定（施工高位钻孔注浆编制专项措施进行施工）。

⑤采取以上措施，CO的浓度还不能得到控制时，采用注惰性气体进行防灭火（注惰性气体时根据现场实际情况编制专项措施进行施工）。

19、工作面推进缓慢期间防灭火措施

（1）工作面回采期间提高煤炭回收率，工作面的煤炭回采率不得低于93%。工作面正常回采期间，要加强顶板的管理，尽量跟顶回采，减少顶煤进入采空区。

（2）利用工作面上隅角预埋注浆管路，每周对采空区进行注浆二次。

（3）利用泵对工作面采空区注灭火剂。

（4）工作面过断层期间，架顶、架后有遗煤时，每天安排人员对遗煤注防灭火剂。插管地点为有遗煤支架架间后尾梁交接处，插管间距不超过5个支架，根据现场情况调整插管间距，插管间距以注灭火剂覆盖架后遗煤区域为宜。

（5）加强工作面上、下隅角三角点管理。施工单位提前对工作面上下隅角及时回料，回料前必须拆卸上、下隅角的锚杆螺母及托盘并剪除金属网，减小上、下隅角悬顶面积。上、下隅角悬顶面积超过规定，要及时垛挡风墙。工作面进风隅角风障要吊挂严密，以减少向采空区漏风。

风障吊挂要求：吊挂要严密，上贴顶，下贴底，上帮与帮贴实，两块风障上下压茬要求顺压，压茬不少于200mm，并用铁丝扎紧缝严。

（6）建立自燃发火预测预报制度

（7）加强防火检查

（8）当工作面推进速度小于30m、生产停滞、煤体进入加速氧化阶段，采取以下措施：

①缩短工作面采空区注浆周期，每天进行注浆；

②利用泵对工作面采空区注灭火剂。

③在回风巷安装升压局部通风机，采用升压方式减小工作面上下出口压差，缩短采空区“三带”范围。

④如果发现采空区内的CO浓度持续增高超过20ppm，对遗煤区域可疑点施工高位钻孔进行注防灭火剂，钻孔参数根据工作面地质情况而定（施工高位钻孔注浆编制专项措施进行施工）。

⑤采取以上措施，CO的浓度还不能得到控制时，采用注惰性气体进行防灭火（注惰性气体时根据现场实际情况编制专项措施进行施工）。

（9）当煤体进入剧烈氧化阶段，采取以下措施：

①缩短工作面采空区注浆周期，每天进行注浆；

②利用泵对工作面采空区注灭火剂。

③在回风巷安装升压局部通风机，采用升压方式减小工作面上下出口压差，缩短采空区“三带”范围。

④如果发现采空区内的CO浓度持续增高超过20ppm，对遗煤区域可疑点施工高位钻孔进行注防灭火剂，钻孔参数根据工作面地质情况而定（施工高位钻孔注浆编制专项措施进行施工）。

⑤采取以上措施，CO的浓度还不能得到控制时，采用注惰性气体进行防灭火（注惰性气体时根据现场实际情况编制专项措施进行施工）。

20、工作面终采线防灭火措施

（1）收面时加强工作面上网、上钢丝绳期间的顶板管理工作，停采线处的顶板停采时要加强支护，防止出现大面积顶板破碎或离层；提高支架初撑力和支架支护质量，以保持顶板完整不松动，煤壁保持平直，高度必须满足支架拆除和运输的要求，底板浮煤清理干净，为支架的顺利拆除创造良好的运输条件。

（2）工作面回采结束前，施工单位必须采取措施放顶，使工作面两道的顶板冒落严实，防止向采空区漏风，并且要确保停采线以里50m范围内无顶煤，防止工作面结束及拆除期间采空区遗煤氧化自燃。

（3）工作面拆除期间按规定每周进行一次防火检查，情况异常时，可随时增加检查次数和缩短检查周期。

（4）为减少进、回风隅角向采空区漏风，停采后及时在进、回风隅角口构筑挡风墙，并根据实际需要对挡风墙外侧喷涂快速密闭等防灭火材料。

（5）利用已预埋注浆管向采空区后方注浆，工作面回采至停采线位置60m时预埋第一趟措施管（4吋铁管），至停采线位置40m时第一趟措施管下方预埋第二趟措施管（4吋铁管），至停采线位置20m时第二趟措施管下方预埋第三趟措施管（4吋铁管）。当注浆过程中工作面出现溢水时，要及时停灌，待水泄走后再灌，工作面下隅角加大排水力度。

（6）工作面停采时，应立即集中力量进行拆除工作，力争最短时间内完成

全部设备的撤除和搬运工作。

（7）对支架拆除下方进行喷洒灭火剂。

（8）待拆移工作结束后，应及时在预构筑的密闭墙位置，严格按照密闭墙分级管理要求施工，在45天内封闭。