肥城白庄煤矿有限公司防止煤层自然发火设计编写：姜庠洲技术科：安监处：总工程师：时间：2012年7月15日白庄煤矿防止煤层自然发火设计一、矿井概况肥城白庄煤矿有限公司（以下简称白庄煤矿）位于山东省肥城市境内，肥城煤田的西部，隶属于山东能源肥城矿业集团公司。

白庄煤矿1979年1月建成投产，原设计能力为30万t/a， 1998年扩建后设计生产能力为90万t/a，2011年核定生产能力为140万t/a。

井田面积15.0698km2，现有可采储量2451.2万t。

矿井开拓方式为立井多水平分区开拓，分三个水平，-150m水平现已收缩完毕，无采掘活动。

-250m水平和-430m水平为生产水平，-250水平开采煤层为3煤层，-430水平主要开采7、8、9、10煤层。

采煤方法为走向长壁后退式，全部垮落法管理顶板。

矿井通风方式为中央边界抽出式。

新、老副井进风，南、北风井回风。

南风井安设两台型号为FBCDZ№28型轴流式通风机，北风井安设两台型号为FBCDZ№24型轴流式通风机。

全井共有五个可采煤层，即3、7、8、9、102煤层，平均厚度9.6m；井田内各可采煤层爆炸指数均在35～45%，具有爆炸危险。

根据《关于印发<2011年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果审查意见>的通知》，山东省肥城矿业集团有限责任公司白庄煤矿瓦斯绝对涌出量1.73m3/min,相对涌出量0.65m3/t，二氧化碳绝对涌出量9.77m3/min,相对涌出量3.64m3/t，为低瓦斯矿井。

二、煤层自然发火分析根据煤炭科学研究总院抚顺分院2005年11月15日对该矿所提供的3、7、8、9、10煤的自燃倾向性鉴定结果，3、9、10煤属于Ⅱ类自燃；3煤层最短发火期试验为60天，9煤层最短发火期试验为66天，10煤层最短发火期试验为55天。

三、防止煤层自燃发火设计⑪、煤层的自燃预测1、防止煤层自然发火预测预报采用安全监测、束管监测、人工监测和采样分析的联合预测预报的方法。

通过对其标志性气体进行分析，依此判定有无发火迹象。

2、在矿井的自燃危险区建立自燃发火观测站（点），采用束管监测、监测系统在线监测和人工监测实现系统、定期观测。

3、自燃发火观测点：井下所有防火密闭、掘进工作面、采煤工作面、回风隅角、回风流、煤仓、主要和采区回风巷。

4、自燃发火临时观测点：发生有异常现象，为缩小火区范围以便准确查找火源点而增设的观测点。

5、建立井下防止煤层自燃监测系统：在有自燃发火煤层的采煤工作面、主要和采区回风、煤仓、变电所配备温度传感器、co传感器，实现对重点区域温度和co浓度的24小时在线监测，一旦超限，及时采取相应的措施，防止煤层自燃。

6、利用束管监测系统在井下对有发火隐患的密闭、主要采区回风巷和采煤工作面回风流等地点建立了16个束管监测点。

7、以CO气体做为预测预报自然发火的主要气体，辅以空气、水温度指标和空气气味、水雾等表象类特征对火灾进行预测预报，预报温度为110—180oC。

各种监测手段结果进行对比分析判断发火危险性。

⑫、人工检测手段和方法用多种气体检测器、便携式CO监测仪、氧气检测仪检测测点的CO、O2浓度；用温度计测定空气温度；用红外温度测定仪测定煤体表面和密闭内温度。

具体由瓦斯检查员和测风员负责检测。

采掘工作面、主要和采区回风由瓦斯检查员每班检查2次，密闭等其他地点由测风员按规定要求进行检测。

⑬、自燃发火束管监测系统矿井安装有KSS-200煤矿自燃火灾束管监测系统，本束管系统经济实用、维护方便。

该系统可实现对井下16个地点实现在线监测，可以在微机控制下可将井下任意地点的气体，通过已敷设的束管连续不断的抽至井上气相色谱仪中进行精确分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等气体含量的在线监测，其分析结果每天报矿长、总工程师、通风副总和技术科审阅，同时，自动存入数据库中，以便今后对各种气体含量的变化趋势进行分析，预报煤炭自燃的趋势。

我矿对有发火隐患的密闭、主要采区回风巷和采煤工作面回风流等地点建立了16个束管监测点，其中-150m水平6个，-250m水平10个。

⑭、安全监测监控系统安装有淄博瑞安特自动化研究所生产的KJ76型安全监控系统，系统整体煤安标志齐全，符合国家有关的规定。

我矿按照要求对有自然发火倾向的采掘工作面、采区回风巷、主回风巷、煤仓上部等地点均按要求装备co和温度传感器，其中co传感器19台，温度传感器15台，实现了井下的24小时连续监测。

⑮、黄泥灌浆防灭火系统我矿采用的是采后“两道一线”的密闭墙插管注浆。

1、原理在地面注浆站将水和不燃性固体材料按一定比例混合，配制成适当比例的浆液，然后利用注浆管道系统将其送往采空区等可能发生煤炭自燃的地点，浆液灌注到采空区后，其中的固体物逐渐沉淀下来，泥浆中的沉淀物将碎煤包裹起来，隔绝其与空气的接触，并充填于浮煤和冒落的岩石缝隙之间，堵塞漏风通道，减少漏风，对于分层开采的煤层可以加速形成的再生顶板，并且泥浆对已经自热的煤炭有冷却散热的作用，水则流到巷道中排出，从而起到防止煤层自然发火的作用。

2、灌浆材料要求①、不含有中燃或助燃的成分；②、粒度要小于2mm，而且细小颗粒（粘土：≤0.005mm者应占60—70%）；③、密度为2.4—2.8；④、收缩量尽可能的小，含砂量25—30%，易于加水成水泥浆；⑤、易于脱水，同时还具有一定的稳定性。

我们选用当地的黄土做为灌浆材料。

注浆浆液的土水比冬季为1:3，其他季节为1:2。

预防性灌浆系数取0.05，灭火性灌浆系数取0.2。

3、井下注浆系统：-250m水平防灭火系统由北风井注浆站和-250m 水平北大巷、东大巷及3900采区防灭火管路组成，主管路为4寸，采区管路为3寸，工作面管路为2寸，主要对-250m水平3层煤采空区实施注浆。

-430m水平防灭火系统由北风井注浆站和-430m水平东大巷、西大巷防灭火管路（2寸）组成，主要预防和防治-430m水平9层和10层煤发火问题。

4、地面注浆系统在北风井建有注浆站，注浆站由粘土上料造浆系统、注浆系统、和供水系统三部分组成。

⑴、粘土上料造浆系统由粘土皮带输送机、高位水池、NL20型制浆机、粗浆池、液下多用泵、除砂器、精浆池、搅拌机等组成。

①、皮带输送机：机身长10m，皮带宽0.6m，机头高度应满足制浆机高度，由BJD型油浸式电动滚筒带动，功率5.5kw，主要用于输送粘土到制浆机。

②、高位水池：通过2寸管路与制浆机连接，阀门控制水量，负责向制浆机供给造浆用水及冲洗制浆机用水。

③、NL20型制浆机：规格为1700×1700×1700mm(长×宽×高)，是制造粘土浆的主要设备，主电机功率30kw，有粉碎、搅拌、筛选三种功能，具有定量上料，连续造浆的特点。

额定造浆量20m3/h，最大造浆量为25m3/h，通过现场测比重、粘度及时调整粘土量及水量，制成浆液后经过滤流入粗浆池。

④、粗浆池：容积18m3，主要用于储存粘土粗浆，并安设搅拌机1台。

⑤、液下多用泵：型号DYWS50-20，排量50m3/h，功率5.5kw，用于输送粗浆经除砂器除砂后进入精浆池。

⑥潜污泵：型号为QWK系列，本系统需要两台，每台排量15m3/h 或20m3/h，扬程10或22m，功率2.2kw，由精浆池输送浆液入射流造浆系统。

⑦、旋流除砂器：具有除砂去渣功能，经净化后颗粒较粗的砂粒等废渣进废渣池，浆液进精浆池。

⑧、精浆池：容积36m3，用于储存精浆，精浆池上安设搅拌机一台，及时搅拌以免沉淀。

⑨、粘土水泥浆搅拌机：3台，因粘土浆经过一段时间易沉淀，需要安装搅拌机进行搅拌方能注浆。

搅拌机采用淄博电机厂生产的BLD5-71-5.5型行星摆线式针轮减速机制造，功率5.5kw，速比：71。

⑩、螺旋推进器：1台，体积为8.5×0.5×1.2m，水泥罐的水泥经螺旋推进器进入一搅池与粘土浆混合，形成粘土水泥浆。

⑵、注浆系统由泥浆泵、压力表、电磁流量计、注浆管路、送料孔组成。

①、泥浆泵：是输送浆液的主要设备，采用NBB260/7型泥浆泵，五级变速，流量分别为260、167、106、60、35l/min，电机功率45kw，工作压力7—10MPa。

由石家庄煤机有限责任公司与肥矿集团联合开发。

②、注浆管路：与地面泥浆泵、电磁流量计、送料孔及井下注浆孔相连，泥浆泵与送料孔用高压胶管连接，用于输送浆液，采用直径60×6mm无缝钢管，高压快速接头连接。

铺设在巷道一侧底板上，与注浆孔要通过高压胶管连接。

⑶、供水系统供水系统：包括水源井、水泵、高位储水池、清水池、水管等。

水源井预计深50m，直径0.5m，供水量不低于30m3/h，确保注浆站连续造浆、注浆用水。

储水池容量100m3，储水部分高出地面2m，水池底部留设2个2寸水门，以便于自然泄水；清水池则用于泥浆泵冲洗注浆管路之用。

⑷、造浆及注浆系统工艺流程粘土经人工上料，通过皮带运输机进入制浆机，粘土上料前先开启高位储水池与制浆机连接水门，按浆液的浓度要求控制水量，向制浆机供水造浆，粘土经制浆机粉碎、搅拌、筛选后最初的粘土浆既粗浆放入粗浆池。

通过现场测试比重及时调整粘土量及供水量，粗浆经液下多用泵、通过旋流净化器除砂后变成精浆进精浆池。

精浆经搅拌测试后用潜污泵进入吸浆池。

开始注浆时先将吸浆笼头放入吸浆池，之后开启泥浆泵，浆液通过泥浆泵、电磁流量计、注浆管路、送料孔、井下管路进入注浆孔。

⑯、均压通风防灭火我矿一般采用通风设施风压调节法进行均压防灭火。

主要是在有条件的地点，利用现有巷道，通过砌筑风门，使采煤工作面的皮带顺槽和轨道顺槽的密闭同在进风侧或同在回风侧，减少因存在压差而引起的漏风。

四、防止煤层自燃发火管理措施1、自然发火征兆⑴、一氧化碳浓度持续增高；⑵工作面或巷道中出现雾气或巷道壁“出汗”；⑶冬季在钻孔或塌陷区冒出水蒸气或冰雪融化现象；⑷井下闻到煤油味、汽油味、松节油或焦油味；⑸从煤炭自热或自燃地点流出的水或空气，其温度较正常的高；⑹人体不舒适感、如头痛、闷热、精神疲乏等。

2、工作面在回采过程中，尽量不留顶煤，浮煤必须清理干净，提高回采率，减少采空区遗煤。

3、在工作面上下两端头处设置挡风帘，控制和减少采空区漏风量。

4、巷道布置要为防灭火工作创造条件。

九、十层及三层分层开采的区段巷道布置采用重叠布置式或内错式，有条件的可采取巷帮充填技术的无煤柱开采方式，严禁十层、三层中、下分层在九层或三层上分层煤柱下回采。

5、合理安排发火煤层的生产接续时间，发火煤层工作面形成后要尽快投入生产，争取在自然发火期内采出封闭；同一区段内九层、三层上分层回采结束后要及时开采十层、三层下分层，以减少漏风氧化时间。

6、回采工作面结束后必须在45天内封闭采空区，并及时进行“两道一线”（即进风道、回风道、停采线）注浆。