防灭火讲课材料(王洪权)汇编.ppt

1,煤层自然发火防治技术,一、防止煤炭自燃的开采技术 1、合理地进行巷道布置 （1） 对一些服务时间较长的巷道应尽量采用岩石巷道开采有自燃倾向性的煤层，特别是自然发火严重的厚煤层矿井，运输大巷、回风大巷、采区上下山等服务年限长的巷道一般应设在稳定的岩层中；对于厚煤层分层开采，通常在煤层底板岩石中开掘区段运输集中平巷和区段回风集中平巷或采用多组上山布置方式布置在煤层中时采用宽煤柱护巷 （2） 区段煤巷采用垂直重叠布置厚煤层分层开采时，分层区段平巷的布置过去有内错和外错两种形式，这两种布置方式对防止采空区浮煤自燃都有一些不利的因素如图1-1(a)所示，内错式布置在采空区上下分层巷道形成的台阶煤柱内侧造成贮热氧化易燃隅角带外错式布置如图1-1(b)所示，则在下,2,分层回采时煤柱顶煤冒落堆积也易于形成易燃带如果各分层巷道重叠布置如图1-1(c)所示，可以减小煤柱，甚至不留煤柱，亦消除了采空区浮煤自燃的基本条件图1-1 区段平巷布置示意图 （3） 采用无煤柱护巷方式留煤柱护巷时，不但浪费煤炭资源，而且遗留在采空区中的煤柱也给自然发火创造了条件采用无煤柱护巷方式，取消了煤柱，也就消除了由此带来的煤炭自燃隐患。

兖州矿区无煤柱开采方式主要有：跨上（下）山回采；跨大巷回采；跨水平回采；沿空送巷等3,2、坚持正规地开采和合理的开采顺序 开采工作中要设法加快工作面推进速度，提高采煤机械化程度，采用一切可能的措施提高回采率，避免在采空区中留下任何不必要的煤柱，特别是要避免将一个走向长壁工作面沿走向在其中部另开切眼，形成两个工作面同时回采的不规范做法；否则，在开采过程中会向前部工作面采空区大量漏风，开采结束后会在采空区中留下孤岛煤柱同时，要按照合理的回采顺序进行开采，煤层间、区段间一般采用下行式，下山采区则采用上行式；区段内采用后退式，尽量避免形成孤岛工作面 二、煤层自燃火灾防治技术 煤炭自燃是一个复杂的物理化学过程，其影响因素比较复杂，迄今为止尚不能对其机理做出清楚、圆满的解释，给现场防灭火工作造成了很多困难但是对于煤炭自燃的条件，人们是有清楚认识的，这就是必须同时具备以下4个条件：,4,（1） 有自燃倾向性的煤炭呈破碎状态存在； （2） 有连续漏风供氧条件； （3） 有积聚氧化热的蓄热环境； （4） 上述三要素在同一空间上同时具备，并稳定持续足够的时间 因此，要想防止煤炭自燃，就必须采取适当的技术措施，破坏上述4个基本条件之一。

煤炭具有自燃倾向性，这是内因，迄今尚无法改变，但是，其它诸多外因是完全可以改变的按破坏自燃的4个基本条件，矿区掌握的主要防灭火技术可分为两大类，即：直接的风流隔绝技术和间接的风流隔绝技术，如图1-2所示5,煤炭自燃防灭火技术,,直接风流 隔绝技术,,直接堵塞漏风通道技术,均压防灭 火 技 术,间接风流 隔绝技术,,停采线外侧布置均压巷道 利用联络巷和风门位置变化 合理选择顺槽风流性质,黄泥或粉煤灰注浆防灭火技术 凝胶防灭火技术 胶体泥浆防灭火技术 高分子材料防灭火技术 阻化剂技术防火技术 注氮防灭火技术 惰泡防灭火技术,挂帘堵漏防火技术 喷涂水泥砂浆堵漏防火技术 喷涂聚胺酯堵漏防火技术 轻质发泡喷涂堵漏防火技术 高水充填技术防灭火技术 凝胶、粉煤灰凝胶堵漏技术 注砂堵漏防火技术,,,6,1）漏风检测及封堵技术 （1）漏风检测技术 矿区从八十年代末即应用SF6 进行漏风通道和漏风量的检测，并研制了连续定量、稳定释放SF6的装置SF6 漏风检测可分为SF6瞬时释放法和连续定量释放法两种方法 SF6瞬时释放法 ① 释放人员在释放点，将球胆中的SF6一次释放完毕释放量按下式计算： （1-1） 式中，Q为SF6示踪气体的释放量；Kr为仪器修正系数（采用SF6检漏仪时，取1，采用色谱分析仪时，取153.4）；K为仪器的计算检测浓度(采用SF6检漏仪时，取107ml/ml，采用色谱分析仪时，取10-10g/ml)；M为被检测空间（漏风区域）的孔隙度；V为被检测空间的体积。

② 在采样地点，用小号球胆和取样气（15ml的医用针管）采取气样，取样时，球胆与取样器必须连接紧密不漏气；取样后，用夹子夹紧取样球胆，严密封闭，并注明取样时间和地点，然后带到地面，交化验室分析同一采样地点的两次采样间隔时间初期可取5~10分钟，后期取30~60分钟同一地点采样次数一般应大于10次7,③ 通过分析气样中是否含有SF6以及SF6浓度的大小，具体确定漏风通道和漏风量 瞬时释放法方法简单，易于实施，但采样时间较难掌握，如果掌握不好可能会错过SF6的最高浓度点，使分析结果产生误差 SF6 连续定量释放法 ①事先准备好取样器、小号球胆（水炮泥袋）、连接管、球胆夹等 ②在井下准备好（SF6贮气钢瓶压力不低于3Mpa） ③释放小组成员要分工明确，释放点及接收点必须有专人负责 ④释放前，统一校正时间 连续定量释放操作与采样分析 ① 利用定量释放装置在需要检测的井巷风流中连续、定量、稳定地释放SF6示踪气体（流量一般取为10~30ml/min） ② 当SF6连续稳定的释放20分钟后，在各采样地点同时取样用小号球胆和采样气（15ml的医用针管）采取气样，取样JF ，球胆与取样器应连接紧密，不漏气；取样后，用夹子夹紧取样球胆，严密封闭，并注明取样时间和地点，然后带到地面，交化验室分析。

8,③ 根据各采样点i气样分析得出的SF6浓度，按下式计算出各点i的风量 （1-2） 式中，为取样点i的风量；q为SF6释放流量；Ci为i点的SF6浓度 ④ 按下式可计算出i和i+1两取样点间的漏风量和i+1点的风量，进而找出漏风规律 （1-3） 连续释放法的关键是要有一套能连续、稳定、定量地释放示踪气体的装置该装置必须有很高的可靠性，保证释放流量稳定在某一设定值，且能灵活地调节释放量 示踪气体的连续定量释放装置一般由贮气钢瓶、减压阀、稳压阀、稳流阀和流量计等组成，如图5-3-3所示为提高释放的稳定性，也可在此基础上再加二级稳流装置和压差监测器一般要求释放装置的稳定释放量可在10~100ml/min间按需调节，以便测定100~10000m3/min的风量9,图1-3 SF6定量释放装置原理图,（2）漏风封堵技术 封堵漏风通道，增加漏风风阻，是防止和减少采空区瓦斯外泄的途径之一 ①挂帘堵漏 挂帘堵漏技术措施主要是针对综放面进风隅角是本工作面采空区主要漏风源，为减小风流进入采空区的能力，从而缩短自燃带的宽度而采取的一项技术措施该措施可与汽雾阻化措施相配合，使用汽雾阻化剂时将帘布拆下，非汽雾阻化期间将帘布挂上。

所用帘布为破旧风筒布或救护队使用的风障等 挂帘堵漏技术利用不透气的工程布，铺设在漏风巷道的两帮及顶板，并用小撑木撑牢，从而达到封闭堵漏的目的应该说，工程布帘的整体性好，如果能够解决接头和起始端的漏风，则是一种理想的堵漏材料但由于与迎关掘进施工的干扰，布帘无法贴近巷壁，放在支护材料的外面则接头和起始处难以保证不漏风，在巷道施工过程中容易遭到破坏，因此，没有在煤矿全面推广10,②夹缝密闭墙封堵 兖州矿区采用的夹缝密闭墙，夹缝宽一般0.5~3m，两平行密闭墙间夹缝用黄泥或胶体等填实 该技术适用于建闭墙巷道因受动压或矿压影响，而煤体压裂破碎条的区域，闭墙封闭效果较好，可有效封堵漏风通道，主要用于建立密闭，有效的封闭火区 ③水泥砂浆喷涂封堵 水泥砂浆喷涂封堵技术是通过喷浆机把水泥、黄砂和水按一定比例混合并喷射到煤巷道壁上，喷层厚度50～100mm，要求喷射均匀、平整，将漏风通路堵严，不留空洞 喷涂工艺 喷射水泥砂浆的巷旁及巷顶堵漏技术水泥砂浆标号为200#，水泥、黄砂配比为1:2，水灰比为1:2，速凝剂按水泥重的3%配比，喷浆机为转子Ⅱ型对沿空巷道要求喷堵沿空一侧及巷道顶部的1/2，对顶板有冒顶及松动离层段需全部喷严，并喷至实体煤一侧顶板以下0.5~1.0m，喷层厚度30~100mm，要求喷射均匀、平整，不留空洞。

11,技术评价 该技术主要用于大面积沿空巷道、巷道顶板破碎或冒顶的表面喷涂堵漏，防止破碎煤体自然发火，具有成本低、材料来源广泛、操作简单的特点，水泥砂浆具一定的支护强度，堵漏风效果好，与锚网支护合用，将起到巷道支护和更好堵漏风作用该技术是矿区的一种常规堵漏防火技术之一 ④聚氨酯喷涂堵漏 聚氨酯泡沫喷涂堵漏技术是通过喷涂机具，将黑、白两种原料经按1:1的比例混合，喷射到煤体表面，发泡后形成一种密实的泡沫状物质，封堵煤体空隙，对漏风有很好的隔绝作用，预防自然发火可用于充填空洞、喷涂巷帮煤壁或密闭表面 喷涂设备及工艺 喷涂设备主要部件有电机、变速箱、齿轮泵及料箱电机为YB90-6型1.1kw防爆机 技术评价 该技术材料用量少，喷涂速度快，喷涂机具简单、轻便，对风流有很好的隔绝作用，但材料成本较高，喷涂时有异味，操作人员必须配带口罩、橡胶手套该技术主要用于井下小范围煤壁的喷涂堵漏，也可用快速喷涂临时密闭，减少漏风12,⑤粉煤灰为骨料的轻质发泡喷涂堵漏 粉煤灰为骨料的轻质发泡喷涂堵漏技术是通过KPZ-1型井下移动式长距喷注设备和相应管路系统，将电厂粉煤灰、轻质发泡料按一定比例混合后，喷涂在煤体表面，减少漏风，防止自然发火，保障工作面安全生产。

材料配方 根据试验研究，该技术应用的最佳材料配方如表1-1 表1-1 粉煤灰轻质喷涂材料最佳配方,,,,425#水泥,粉煤灰,速凝剂,13,压注设备及工艺 根据粉煤灰轻发泡喷涂材料的特点和工艺要求，可采用“KPZ-1型井下移动式喷注设备”和相应的喷涂工艺 技术评价 该技术采用的KPZ-1型喷涂设备，压力高达5MPa，输送距离大于1000m，可实现长距离喷涂堵漏，减少了喷涂与掘进或回采工作的干扰但该技术用于长距离喷涂时，管路较长，环节多，易堵管，故障率高，喷涂过程不易控制该技术主要适用于喷涂距离长，范围小煤壁喷涂堵漏，减少漏风，防止煤体自燃 ⑥高水材料（或石膏）充填 高水充填材料（或石膏）是一种固水硬性充填材料，水固比高达2.0~3.0：1以上时可迅速凝结、硬化并产生一定的机械强度，从而充填采空区、煤体裂隙或者封堵漏风 充填工艺 高水材料(或石膏)充填是由甲、乙两种粉状物料(或石膏)构成，分别加水配制成单浆，通过两套管路泵送至现场，经混合器混合后注入充填,14,固化地点高水材料甲料为硫铝酸盐特种水泥，乙料有的用石膏、石灰及其它填加剂，按重量比加入2%的凹凸棒土，甲、乙料析水量2~17%。

技术评价 该技术主要用于沿空巷道沿空侧松散煤体、高冒区等空洞的充填具有一定的固化强度，充填堵漏效果较好，但充填材料凝固时间不易掌握，材料运输量大，故矿区应用较少 ⑦煤灰为骨料的无氨胶体灌注堵漏 煤灰为骨料的无氨胶体灌注堵漏技术由粉煤灰、速凝凝胶材料、KPZ-1型井下移动式长距离喷注设备，以及相应的灌注、喷涂堵漏工艺组成该技术通过KPZ-1型喷注设备，将粉水比1：3~1：5的无氨凝胶注入相邻采空区或巷道松散煤体，阻止漏风，防治相邻采空区或巷道自然发火，以保障工作面安全生产 材料配方 根据实验和现场应用，该技术应用的最佳材料配比如表1-215,表1-2 粉煤灰无氨凝胶材料最佳配方,,压注设备及工艺 根据粉煤灰胶体压注材料的特点和工艺要求，研制了相应的配套设备“KPZ-1型井下移动式喷注设备”，该设备的性能如表5-3-3 表1-3 KPZ—1型设备主要技术参数,KPZ-1型井下移动式喷注设备的组成及喷注工艺（如图1-4）,16,图5-3-4 KPZ-1型井下移动式喷注设备的组成及喷注工艺 技术评价 该技校术采用的KPZ-1型压注设备，压力高达5MPa，输送距离大于1000m，可实现长距离压注胶体，减少了注胶与掘进或回采工作的干扰。

但该技术用于长距离注胶时，管路长，环节多，故障率高，且易堵管，注胶过程不易控制该技术主要适用于注胶距离长，小范围的破碎煤体的自燃防治 ⑧注砂堵漏 注砂主要用于联络巷闭内、停采线。