天安煤礦預防井下火災的措施和防滅火方法

李曉飛

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

天安煤礦預防井下火災的措施和防滅火方法

李曉飛1，2

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

介紹了天安煤礦2號、5號煤層的煤巖特性、煤的自燃預防措施；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；防滅火

1 概述

陽泉煤業集團天安煤礦的設計生產能力0.9 Mt/a，斜井開拓方式布置有主斜井、副斜井、回風斜井；主要可采煤層有2號和5號煤層。2號煤層吸氧量為0.7468 cm3/g，煤的自燃傾向等級為Ⅰ級，容易自燃。5號煤層吸氧量為0.6385cm3/g，煤的自燃傾向等級為Ⅱ級，為自燃煤層。

2 煤巖特性分析

從煤的含硫量分析，5號煤層硫分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號煤層以光亮型煤為主，半亮型煤次之，帶狀結構。從煤的炭化程度分析，煤層的自燃性隨煤炭變質程度的增高而降低。煤的炭化程度越低，揮發份含量越高，煤層自燃發火傾向越強。一般說來，褐煤易于自燃，煙煤中長焰煤危險性最大；貧煤及揮發份含量12%以下的無煙煤，難以自燃。5號煤原煤揮發分平均34.92%，為氣煤（QM），存在自燃傾向性，5號煤層自燃發火傾向高。

3 煤的賦存條件分析

5號煤層厚度15.39 m～16.64 m，平均16.01 m，屬特厚煤層，煤層厚度大，易于局部儲熱，故自燃發火傾向大；煤層傾角10°～35°，為傾斜煤層，井田由一組寬緩的背向斜構成，自燃發火頻率較高。

4 防滅火方法的選擇

煤礦防滅火方法包括：煤自燃預測預報、防滅火技術及裝備的選擇。

5號煤層采用綜采放頂煤采煤法，日推進度5.4 m，運輸順槽長372 m，軌道順槽長度295 m，工作面正規循環率為0.85；5號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型井下移動式火災氣體束管采樣監測系統，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 煤的自燃預防措施

1）開拓開采方面的措施：本礦井采用斜井開拓、工作面后退式開采，可在采完后有效地封閉采空區，利用順槽有效地注漿防火。本礦井5號煤層屬自燃煤層，因此布置煤層內五平運輸巷、五平軌道巷、五平回風巷，采用金屬支架掛網噴漿；北運輸巷、北軌道巷、北回風巷采用料石砌碹?；夭晒ぷ髅娌捎脵C械化程度高、推進速度快的綜采放頂煤采煤方法，減少煤的暴露時間，降低煤層自燃的幾率。井下機電峒室采用不燃性材料支護。

2）通風方面的措施：回采工作面采用后退式開采，“U”型通風系統，對防止自燃發火有利?；夭晒ぷ髅娌赏旰蠹皶r構筑密閉墻，加強對采空區的密閉管理。

3）監測方面的措施：在工作面設自燃發火觀測點，并建立監測系統，建立自燃發火預測預報制度。在井下設置KYSC-1型井下移動式火災氣體束管采樣監測系統。采空區束管布置圖，見圖1。在進、回風順槽按一定間距布置束管采樣器，采空區氣體成份測定范圍大約距工作面150 m左右，約50 m設一個測點，保持采空區內部進、回風側各三個探頭，上下順槽同時觀測。地面色譜分析：井下通過束管采樣儀采樣，并送至地面色譜分析，分析參數主要有：O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8。

圖1 采空區束管布置圖

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。選擇對高硫煤有較高阻化率的工業氯化鈣作為阻化劑。

2）工作面阻化氣霧防火工藝系統：由儲液箱、高壓泵、過濾器、電器開關、高壓膠管、閥門、汽霧發生器等組成。儲水箱、高壓泵、電器開關等主要設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，可在采煤工作面液壓支架上安設汽霧發生器。壓力藥液經汽霧發生器化成霧狀，借漏風漂游到采空區的任何漏風地點，從而抑制殘煤氧化自燃，達到防火目的。氣霧噴射工作在移架之前進行，將汽霧發生器分別置于進風口、液壓支架架間、回風巷機頭等處，開動高壓泵進行氣霧噴射。

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，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為工作面采空區丟煤率，放頂煤采煤法取30%；γ為煤的實體密度，1.37 t/m3；L為工作面長度，70 m；h為工作面煤層厚度，8.0 m；l為工作面日進度，5.4m；R為氣霧轉化率，85%。經計算，工作面日噴霧量為35.09m3/d。

6.2 黃泥灌漿系統

1）灌漿系統：在副斜井地面工業場地設灌漿車間，設集中灌漿系統，對回采工作面進行預防性灌漿，沿副斜井、副井井底車場、北材料巷、北軌道巷、五平軌道巷、運輸順槽、軌道順槽鋪設好灌漿管道，當回采工作面采完后，通過密閉墻上預埋管道向采空區進行預防性灌漿，防止自燃。為防止灌漿管道阻塞，在副井井底車場管段的最高處和主井井底車場最低處設置三通，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，密閉墻上部設有注漿孔，下部設有泄水孔，泄水排至工作面運輸順槽后入井底水倉，經水泵排出地面。

3）對灌漿材料的要求:①顆粒要小于2 mm，而且細小顆粒（粘土：≤0.005 mm者，應占60%～70%）要占大部分。②主要物理性能指標比重為2.4 t/m3～2.8 t/m3，塑性指數為9～11(亞粘土)膠體混合物（按MgO含量計）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

凝膠防滅火技術是近幾年發展起來的新型防滅火技術；該技術集堵漏、降溫、阻化、固結水等性能于一體，較好地解決了灌漿、注水的泄漏流失問題；技術工藝及設備與井下有限作業空間等實際條件的適應性，使該技術在滅火過程中充分發揮其效能，可快速有效地控制和撲滅火勢，已成為煤礦井下必不可少的防滅火技術之一。該技術具有如下特點：

滅火速度快：由于膠體獨特的滅火性能，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：膠體在松散煤體內凝膠固化、堵塞漏風通道，故有害氣體消失快；在高溫下，膠體不會產生大量水蒸汽，不存在水煤氣爆炸和水蒸汽傷人危險。

火區啟封時間短：注膠滅火工程實施完，不需等待，即可啟封火區。

火區復燃性低：高溫區內只要有膠體滲透到的地點，都不會復燃。

7 結束語

陽泉煤業集團天安煤礦，針對井下火災，采取了行之有效的預防措施，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