关于综采放顶煤工作面防灭火方法的探讨3

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1、关于综采放顶煤工作面防灭火方法的探讨摘　要:对注氮防灭火方法在综采放顶煤工作面的应用进行科学的论述，利用阻化剂防灭火系统和束管监测系统对注氮防灭火进行了合理的补充。关键词:综采放顶煤；注氮防灭火；阻化剂防灭火；束管监测系统；0　前言兴隆煤炭有限责任公司黑岱沟煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内准格尔煤田南部矿区，设计生产能力为0.9Mt/a，矿井目前开采5号煤层，布置一个综采放顶煤工作面，工作面割煤高度2.5m，平均放煤高度1.91m，矿井煤层属容易自燃煤层。由于本矿井煤层属容易自燃煤层，所以综采放顶煤开采工艺就存在着一个关键性的问题，即工作面和采空区

2、的防火问题，这就要求生产期间必须采取切实可行的综合防灭火措施。目前矿井常用的防灭水方法主要有灌浆防灭火、注氮防灭火及阻化剂防灭火。由于本矿井地处鄂尔多斯高原，本地区植被稀少，土质较差，取土对本地区的环境破坏较为严重，且本地区可用水量较少，另外灌浆防灭火在本地区没有成熟经验。而单独采用阻化剂防灭火，对于采空区压注阻化剂后一定时间内遗煤很可能复燃，其灭水效果也不理想，不能做为主要防灭火措施。综合以上比较，从安全、可靠的角度出发，本次设计采用氮气防灭火系统，本系统对环境无破坏性影响，工艺流程简单，操作方便，较为适合本地区的实际开采情况。为确保安全，设计配备阻化剂防

3、灭火设备作为辅助防灭火手段。1　综采放顶煤开采工艺防火的特点（1）采高增加，采空区空间增大，顶板冒后堆积厚度高，且顶、底板都可能丢煤。（2）采空区的“两道”自燃发火隐患突出。综采放顶煤残留在老塘内的浮煤多，特别是靠“两道”侧及两放煤口间的三角煤丢失严重，丢煤也相对集中。（3）煤层开采厚度大，煤层生产能力高，又增加了放顶工序，工作面推进速度缓慢。采空区浮煤与空气接触时间长，易于氧化积热自燃。（4）采空区上部一旦发火难以接近不易处理，并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。（5）瓦斯释放强度有所增加。放顶煤综采由于上方煤体被整体破坏，瓦斯释放强度增大，并且瓦斯将伴随煤流由

4、支架上方漏向工作面，通风效果不如普通综采。2　采空区注氮防火的机理和作用（1）采空区中空气含氧量减少，氮气含量增加，形成窒息性气体，达到阻止煤炭自燃的作用。（2）使采空区呈现正压状态，致使新鲜空气难以流入采空区内。（3）温度较低的氮气流入采空区，能对周围围岩和氧化发热的煤炭起到吸热和降低温度的作用。3　注氮系统及其配套工程3.1　注氮系统的选择设计选用井下移动型制氮装置防灭火系统，该系统具有输氮管路短，泄露少，机动灵活，可就近放置制氮设备，设备维护简单，使用方便等特点。3.2　注氮流量按吨煤注氮量计算，并考虑1.2～1.5的安全备用系数，即为采空区防灭火时的

5、最大注氮流量。QN＝qAK／330×60×24式中：QN—注氮流量，m3/h；q—吨煤需氮量，取5m3；A—年产量，t；K—工作面回采率；330—年工作日。QN＝5×900000×0.93／330×60×24＝8.8（m3/min）则采空区防灭火时的最大注氮流量为：Qmax＝1.3×8.8×60＝686（m3/h）3.3　制氮设备的选择根据注氮流量的计算，本设计选择JXZD-700型井下移动式变压吸附制氮车，氮气产量700m3/h，氮气纯度97%，冷却水量23.5t/h，功率220kW，电压660V。3.4　注氮系统（1）预防性注氮采用埋管注氮方法，在工作面

6、的进风侧采空区埋设1条注氮管，当埋入一定长度后开始注氮，同时再埋入第2条注氮管路。当第2条注氮管路埋入采空区氧化带与冷却带的交界部位时向采空区注氮，同时停止第1条管路的注氮，并重新埋设注氮管路，如此循环，直至工作面采完为止。注氮管路埋设与释放口位置见图1。注氮管的埋设及氮气释放口的设置应符合以下要求：①氮气释放口应高于底板，以90°弯拐向采空区，与工作面保持平行，并用石块等加以保护。②氮气释放口之间的距离，应根据采空区“三带”宽度、注氮方式、注氮强度、氮气有效扩散半径、工作面通风量、氮气泄漏量、自然发火期、工作面推进度以及采空区冒落情况等因素综合确定。释放口

7、间距一般在30～50m之间。③注氮管一般采用单管，管道中设置三通，从三通上接出短管进行注氮。（2）灭火性注氮采用钻孔注氮、插管注氮和密闭注氮。钻孔注氮：在施注地点附近巷道向井下火区或火灾隐患区域打钻孔，通过钻孔将氮气注入火区。插管注氮：工作面开切眼、停采线或巷道高冒顶火灾，可采用向火源点直接插管的注氮方式进行注氮。密闭注氮：利用密闭墙上预留的注氮管向火灾或火灾隐患区域实施注氮。（3）注氮方式注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮，从时间上分为连续性注氮和间歇式注氮。工作面正常生产过程的预防性注氮采用开放式、间歇式注氮；工作面开采初期和停采撤架期间，或因遇

8、地质构造、机电设备等原因造成工作面推进缓慢，采用开放