81201综采工作面灌浆防灭火安全技术措施一、工程概况81201综采工作面为我矿12#层煤首采工作面。

根据2010年山西省煤炭地质研究所对我矿煤层自燃倾向性鉴定结果为：12号煤层自燃倾向性煤的吸氧量0.80cm3/g,自燃倾向性等级I类,为容易自燃煤层。

由于工作面采用的是综采放顶煤开采，采空区遗留煤炭较多，为采空区遗煤自燃埋下了重大的安全隐患。

为防止综采工作面采空区发生煤炭自燃，特制定专项安全技术措施如下：二、施工方案为防止采空区遗煤发生自燃现象，采取以下方案：1、配置KSS-200煤矿自然火灾矿井自然火灾束管监测系统；2、在回采过程中采取灌浆为主，并辅以阻化剂防灭火等措施防止采空区浮煤自燃；3、在回采结束后将采空区永久封闭。

三、预防自燃发火的措施（一）、生产方面的措施1、合理的采煤方法回采工作面采用综采长壁后退式采煤，巷道布置形式简单，由于采煤工艺简单，工人操作熟练，工作面推进速度快，工作面的回收率高，煤壁的暴露时间短，面积小，对于防治自燃发火十分有利。

2、控制矿山压力，减少煤体破碎。

在采掘过程中尽量减少裸露巷道的时间，在部分顶底板来压较大的地方加强支护，减少顶、底板来压对煤体的破碎，减少煤体与空气接触面。

3、坚持正常的回采顺序，工作面推进采用后退式，回采顺序合理，减少了采空区漏风，有利于防止煤层自燃发火。

4、在生产中，尽量提高回采率，工作面回采结束后立即砌筑密闭防火墙，封闭采空区，回采工作面顺槽间尽量少留煤柱。

（二）、通风方面的措施本矿井通风方式为中央并列式，主、副斜井进风，回风斜井回风，通风方法为机械抽出式，矿井通风容易时期和困难时期通风阻力相对较小，有利于自燃发火的管理。

1、回采工作面为后退式回采，采用“U”型通风布置，一进一回，新鲜风流与乏风均不通过采空区，漏风量少，自燃发火机率低。

2、随时检查进、回风两顺槽及采空区，煤柱和裂隙漏风，防止向这些地方供氧，促使煤的氧化自燃，使之有良好的通风系统控制自燃倾向性火灾的发生。

3、同时，要加强矿井日常通风管理，对通风机经常进行性能测定，掌握其特性，并随着季节变化及时调整主通风机工况，控制内部漏风，降低通风阻力等综合措施，确保用风地点供风稳定、合理。

四、外因火灾预防1、加强电气设备管理，严防电气火灾发生。

2、工作面严禁使用电、氧气焊。

3、加强采煤机、转载机、刮板机、皮带机等设备所使用的齿轮油等油类管理，工作面范围内不得存放1桶以上油类。

4、各设备点应配备两台以上干粉灭火器，皮带机头、泵站等设备集中点应配备沙箱等灭火器材。

5、电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。

6、工作面所有电气设备及接线都不得出现失爆；7、严禁工作面由于任何形式出现电火花。

8、采煤机内外喷雾齐全，割煤时喷雾必须正常开启，防止割煤时截齿撞击岩石产生火花；9、严禁用铁锤敲击设备；10、工作面前后刮板机及转载机必须运转良好，不得摩檫产生火花。

五、黄泥灌浆防灭火设计（一）、灌浆机理预防性灌浆，就是将水、浆材（粘土、砂等）按照适当比例，制成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的采空区以防止自燃火灾的发生。

预防性灌浆的作用，一是隔绝氧气，二是散热。

浆液进入采空区之后，固体物沉淀下来，充填于煤壁裂隙中间，能够有效的封堵裂缝漏风；沉淀物包裹遗煤，隔绝了遗煤与氧气的接触，切断了遗煤氧化的反应过程；而浆水能增加遗煤的外在水分，抑制氧化过程的放热。

（二）、灌浆方法一般情况下，煤矿所采用的灌浆方法有以下三种：采前灌浆、随采随注、采后灌浆。

①采前灌浆：即采煤之前对老空区采区的防止自燃发火的措施，一般用于特厚、易燃煤层；②随采随注：随着工作面的回采向采空区灌浆，一般用于煤层自燃发火期短的工作面；③采后灌浆：利用在密闭墙上预埋的灌浆管向采空区灌浆。

为了保证及时、简便处理处理自燃隐患，本工作面设计采用随采随注中的埋管灌浆法。

1、灌浆系统在回风斜井地面场地设有灌浆站，为全矿灌浆服务，灌浆方法采用随采随灌，即随采煤工作面推进的同时向采空区灌注泥浆。

在灌浆工作中，灌浆与回采保持有适当距离，以免灌浆影响回采工作。

灌浆站建设：在回风井场地建2个搅拌池和1个灌浆池（灌浆池设在较低的水平），池深和直径均为2m，池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接，其上固定搅拌器。

搅拌池底部留有出料口，在浆液流入灌浆池前设双层过滤筛子（孔径为10mm），灌浆池侧面设500mm×500mm×1800mm下液泵坑两个，各安设离心式液下泥砂泵一台。

灌浆站布置如图6-2-1所示。

电机减速器搅拌池搅拌器滤网出液口注浆池液下式砂浆泵2、灌浆方法采用埋管灌浆法，在放顶前沿回风巷于采空区预先铺好灌浆管(一般预埋10～20m钢管)，预埋管一端通采空区，一端接胶管，胶管长一般为20～30m，灌浆随工作面的推进，用回柱绞车逐渐牵引灌浆管，牵引一定距离灌一次浆，要求工作面采空区能灌到足够的泥浆。

3、灌浆参数的选择（1）、工作制度与矿井工作制度相匹配，但需注意以下原则：灌浆工作是与回采工作紧密配合进行。

设计灌浆为三班灌浆，每天灌浆时间为10h，若矿井自燃发火严重，且所需灌浆的工作面较多，宜采用四班灌浆，每天灌浆时间为15h。

（2）、浆液的水固比选择泥浆的水固比是反映泥浆浓度的指标，是指泥浆中水与固体浆材的体积之比。

水固比的大小影响着灌浆的效果和泥浆的输送。

泥浆的水固比越小，则泥浆浓度越大，其粘度、稳定性和致密性也越大，包裹遗煤隔离氧气的效果也越好，但同时流散范围也越小，输浆管路容易堵塞；水固比大，则输送相同体积的土所用的水量大，包裹和隔绝效果不好，矿井涌水量增加，在工作面后方采空区灌浆时容易流出而恶化工作面环境。

浆液的水固比应根据泥浆的输送距离、煤层倾角，灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过试验确定，一般情况下为4:1，冬季为5:1。

（3）、日灌浆所需浆材量 日灌浆所需浆材量按下式计算：d m mLHC Q /8895.0904.591.11.0K 3=⨯⨯⨯⨯==材 式中 Q 材——日灌浆所需浆材量，m 3/d ； m ——煤层采高，1.91m ； L ——工作面日推进度，5.4m ； H ——灌浆区倾斜长度，90m ； C ——回采率，95%；K ——灌浆系数，为灌浆材料的固体体积与需要灌浆的采空区容积之比，一般取0.05～0.15，取0.1。

（4）、日制浆用水量d m Q Q /44058831=⨯==δ土水式中 Q 水1——制浆用水量，m 3/d ；δ——水固比，取5。

（5）、日灌浆用水量d m Q /5284402.1Q K 312=⨯==水水水式中 Q 水2——日灌浆用水量，m 3/d ；K 水——用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数.一般取1.10～1.25取1.2。

（6）、日灌浆量/d m 4250.8888)(528M Q Q 321=⨯+=+=）（土水浆Q式中 Q 浆1——日灌浆量，m 3/d ； M ——泥浆制成率，取0.88； （7）、小时灌浆量d m ntQ /2.543.33542Q 312=⨯==浆浆 式中： Q 浆2——每小时灌浆量，m 3/h ； n ——每日灌浆班数，3班/d ； t ——每班纯灌浆时间，3.3h/班。

（8）、每小时最大灌浆量考虑到今后生产规模扩大和煤层发火不确定等因素，灌浆主管路按目前所需能力的1.5倍设计，则每小时最大灌浆量为：h m Q Q /815.12.545.132max =⨯==浆浆式中：Q浆max——每小时最大灌浆量，m3/h。

4、灌浆材料的选择（1）、颗粒要小于2mm，而且细小颗粒（粘土：≤0.005mm者应占60～70％）要占大部分。

（2）、主要物理性能指标比重为：2.4～2.8t/m3塑性指数为9～11(亚粘土)胶体混合物（按MgO含量计）为25～30％：含砂量为25～30％，（颗粒为0.5～0.25mm以下）容易脱水和具有一定的稳定性。

（3）、不含有可燃物目前常用的灌浆材料有黄土、粉煤灰等。

与黄土相比，粉煤灰的粒度较粗，但体积密度小。

就灌浆灭火而言，粉煤灰质轻，颗粒表面具有一定光滑度，容易搅拌成浆，便于管道输送。

注入火区后流动性、稳定性较好；粉煤灰具有一定的火山活性，其密封性能较好；粉煤灰亲水性差，粒度又大于黄土，灌浆后浆体达到静态时脱水快，并随着水的泄流带走一部分热量。

因此粉煤灰用于灌浆灭火，可以起到隔绝、包裹、降温作用。

另外，使用粉煤灰，既处理了废料，又有利于环保。

（三）、灌浆管路的选择1、灌浆管路布置回采面采空区是本矿灌浆重点区域，因此，灌浆主管路应针对回采面进行铺设，其它地点的灌浆，则根据需要从主管路上分叉连接。

从风井由地面灌浆站铺设一趟管路至回采面，管路铺设路线为： 地面灌浆站→回风斜井→12#层回风绕道→12#层盘区回风大巷→81201 回采面回风顺槽→工作面2、灌浆管道主要灌浆干直径是根据管内泥浆的流速来选择。

在设计中，泥浆给定后，先确定泥浆在管道中流动的临界流速，再求出泥浆的实际工作流速，使之大于临界流速即可。

实际工作流速：s m d Q v /27.0108.014.33600/3.8143600/42max =⨯⨯⨯==π浆式中：v ——管道内泥浆的实际工作流速，m/s ； Q 浆max ——小时灌浆量，m 3/h ， d ——管道内径，m ；取108mm 。

该实际工作流速处于临界流速最大值（泥浆钢管的临界流速通常为1～4m/s ），可满足工程需要。

地面灌浆管道一般选用铸铁管；井下灌浆管道采用无缝钢管，其钢管直径取108mm ；支管直径取75mm ；工作面管道直径取4寸胶管。

（四）、制浆的主要设备见下表，灌浆系统布置如下图所示： （五）、采后灌浆工作面回采结束永久封闭后，采用密闭墙上插管灌浆法，即在工作面两端的密闭墙上分别预设的措施孔，实行“连续足量，充分灌注”，大量向闭后灌灌浆液，灌浆量按充填20m 采空区计算，防治最易自燃的停采线自燃和密闭漏风。

此时，密闭墙的强度应满足灌浆的要求，灌浆时应派专人监护，一旦发现有溃浆征兆时，应立即停止灌浆。

灌浆系统布置示意图 灌浆设备一览表六、阻化剂防火技术 （一）、阻化剂防火原理至钻孔泥浆泵滤网搅拌池搅拌器水管灌浆池 潜水泵输浆管料 场至钻孔阻化剂大都是吸水性很强的溶液，当它们附着在易被氧化的煤体表面时，吸收了空气中的水分，在煤体表面形成了含水液膜，从而阻止了煤与氧的接触，起到了隔氧阻化作用；同时水在蒸发时吸收热量，使煤体降温，从而抑制煤的自热和自燃，延长自然发火期的作用。

（二）、阻化剂选择1、原料来源广泛，价格便宜，制备、使用方便，不会大幅增加采煤成本；2、对人、设备及正常生产无影响；3、具有较好的渗透性和附着性；4、阻化率高，阻化寿命长。