对32213(1)综采工作面综合防灭火技术及管理措施的探讨
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【摘 要】 矿井防灭火综合设计是矿井安全设施设计的重要组成部分，本文根据汝箕沟煤矿32213（1）综采工作面发火实际情况，对其综合防灭火技术进行了分析，并提出了相应的管理措施。
【关键词】 防灭火；注氮；预防性灌浆
1、前言
矿井火灾是煤炭生产过程中主要灾害之一，火灾发生时，会产生大量有毒有害气体，严重危及井下人员的生命安全；常诱发瓦斯、煤尘爆炸。矿井防灭火综合设计是矿井安全设施设计的重要组成部分，是保证矿井安全生产的重要环节。
2、工程概况
汝箕沟煤矿位于贺兰山北段，矿井设计生产能力为1.5Mt/a。32213（1）综采工作面设计开采井田二12层煤，工作面开采区域二12层煤厚度变化较大（7.5m～10.7m），平均煤厚8.5m。工作面走向长度633m，倾向长258m，工作面采出率93%，工作面采用“一进两回”通风方式，设计配风量1730m3/min。
3、32213（1）综采工作面综合防灭火技术的实施与管理
3.1、32213（1）综采工作面内、外因发火分析
32213（1）综采工作面所采煤层经检测为Ⅲ类不易自燃煤层，上部为二1煤采空区，工作面开采过程中不会发生煤炭自燃现象。发生火灾的主要内部因素是内蒙小窑火的隐患通过采空区窜入工作面，且无外因火灾的隐患。为确保安全，防止发生火灾，工作面拟通过风巷自上隅角向采空区灌注泥浆，一是形成再生顶板，减小工作面下分层开采时漏风量；二是防止小窑火的隐患窜入工作面，进行预防性灌浆，其次是通过工作面机巷下出口提前向采空区敷设注氮管路，形成注氮系统，预防工作面发生火灾时能够及时实施注氮。
3.2、32213（1）综采工作面注氮防灭火设计及管理措施
在32213（1）综采面回采期间必须紧随工作面的推进，利用阴坡固定制氮机在工作面运顺（下隅角）实施埋管注氮，埋管20米后开始注氮。机电队负责在运顺下墙帮距巷道底板500mm敷设￠75㎜塑料管至工作面下出口，每隔50米留设一个三通，并在三通上安设长度400mm～500mm的立管，管口用堵板封堵，立管安设必须垂直巷道底板。工作面每推进50米，及时将堵板拆除，将注氮管埋入采空区。确保随时可实施向采空区注氮。
（1）注氮工艺
①制氮装置：PSA1000型膜分离制氮装置；②制氮管路：主管采用￠108㎜玻璃钢管，干管采用￠75㎜塑料管；③氮气压力0.54MPa，氮气纯度：大于等于97%；④煤自燃发火临界氧浓度：按标准取7%。；⑤发火预测预报指标：以CO和C2H4为主要指标；⑥监测系统：A4085束管监测系统，束管铺设位置：工作面回风流、上隅角、支架后尾梁向采空区20m；⑦注氮方式：下隅角埋管间歇注氮；⑧注氮时机：当监测系统发现CO和C2H4时开始注氮和采取其他防灭火措施。
（2）注氮量计算
根据采空区漏风量和用氮气充满采空区氧化带选择注氮量，计算出最大注氮量和最小注氮量。按工作面漏风选择：根据煤炭行业标准（MT/T701-1997）规定：向采空区注氮量要视其能将采空区氧浓度降低到煤自燃临界浓度而定，取97%。备用系数取1.2。
1）QN=60×k×Q0（C1-C2）/（CN+C2-1）
式中：Q0—采空区注氮氧化带内漏风量，m3/min，通常在工作面进风顺槽侧采空区氧化带范围为15-60米，漏风一般在0.5-5m3/min，该工作面选取值3m3/min；
C1—采空区氧化带内氧气浓度，根据规范，一般国内应用较为广泛的是将采空区氧浓度在10-18%视为氧化带，该工作面值取12%；
C2—采空区惰化防灭火指标，为自燃发火临界氧浓度取7%；
CN——注入氮气浓度；K——备用系数，1.2-1.5。
经计算该工作面注氮量为不少于270m3/h，即4.5m3/min。
（3）注氮管路设计
阴坡制氮机房中央风井+1930西翼联巷+1930西翼运输大巷322132#运输石门32213（1）运顺32213（1）采空区
（4）注氮安全措施
①按工作面通风负压的作用方向，将注氮管沿运顺槽埋入采空区；每50m安装一个立管，立管高400-500mm，立管管口封堵，在立管四周打上孔洞释放氮气。
②在322132#运输石门巷口注氮管上安装流量表、压力表及阀门，注氮数量的多少，应根据采空区中的气体成分进行确定，以采空区氧化带中的氧浓度不大于10%作为确定的标准。
③利用束管监测系统，随时掌握采空区、工作面和回风顺槽中O2、N2和CO等气体的浓度；同时，由瓦斯检查员随时对工作面及其回风顺槽中的O2、CO和CH4浓度进行检查，要保证工作面风流中的氧气浓度。
3.3、32213（1）综采工作面注浆防灭火设计及管理措施
（1）工作面井下注浆所需黄土量和水量计算：
①Q=K.m.L.H.c
式中：Q-注浆所需黄土量，m3；K-注浆系数；m-开采厚度，m；
L-工作面倾斜长度，m；H-工作面每天推进长度m；C-工作面回采率，93%。
②Qw=K×Q×δ
式中：K-冲洗管路的水量备用系数，一般选1.1；δ-水土比，选取7。
经计算，32213（1）综采工作面每天的注浆量为不少于：水268.7m3、黄土34.9m3、水土比为7：1。
（2）32213（1）综采工作面利用阴坡注浆站及井下敷设的注浆管路，采用随采随灌的防灭火注浆措施，黄土来源于山下，浆液制取方法利用水力冲刷，搅拌机搅拌，泥浆泵加压输送到工作面采空区。
（3）工作面上隅角注浆及工作面切眼灌浆：32213（1）工作面开采期间，沿风巷上墙帮底板敷设￠75㎜塑料软管至工作面上出口，沿工作面走向每隔20米设一个￠40㎜三通，同时在工作面上隅角沿综采支架后尾梁吊挂一趟￠50㎜注浆管至工作面20#支架处，后尾梁吊挂的注浆管自上隅角处开始每20架安设1个三通和阀门，管头用堵头封堵严实，注浆时先打开上隅角处阀门，其它阀门关闭。待泥浆向下流至下一阀门时，打开下一阀门，关闭上部阀门，依次循环，直至工作面采空区泥浆流至工作面下部机头处。
4、结束语
综采工作面综合防灭火需要根据矿井的实际情况，对煤层自燃机理、火灾的早期预测预报、自燃危险区域进行判定，然后选择合适的技术和手段，才能够消除或减少发火隐患的产生，才能保证矿井的安全生产。此外，氮气防灭火要重视采空区堵漏工作，同时要配以均压通风，强化管理等措施。
（作者单位：宁夏煤业集团汝箕沟煤矿）