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兴隆庄矿4322-联火灾的综合防灭火技术

放大字体  缩小字体 2020-03-26  来源:技术资料
兴隆庄矿4322-联火灾的综合防灭火技术

1 矿井及火区概况

兴隆庄煤矿位于兖州煤田北部、井田面积54km2,煤系地层属石炭二叠纪,稳定可采煤层共5层。现开有3#煤层,平均厚度8.65m。全矿共3个采区,设计生产能力300万t/a。4322-联巷道冒顶比较严重,掘进时与4320下顺槽(采空区)沟通,在4322-联掘进头打木垛处冒出浓烟,不久发现明火,用水直接灭火未能将火区熄灭,随即撤人并对火区进行了封闭,火区封闭巷道120余米,巷道布置如图1所示。



图1 4322综放面巷道布置示意图

2 4322-联火区防灭火技术方案

2.1 灭火总则

在均压、堵漏防止火区漏风、向火区打钻压注惰气泡沫直接灭火的同时,锁风缩小火区,火势得到控制后,启封火区,再采取巷道喷涂,注阻化凝胶及局部处理等措施,最后建立永久密闭,再向火区打钻,压注惰泡,综合防治4322-联火区。

2.2 采用长钻孔压注惰气泡沫扑灭明火

均压灭火以窒熄火区为主,不能直接降低火区内温度,灭火时间相应较长。在采取均压灭火技术的同时,采取其它直接灭火技术,对火区进行综合治理,灭火效果更加明显。4322-联火区范围比较小,集中在4320下顺槽透风的范围内,火源位置比较明确,可以考虑采用灌浆灭火和惰泡灭火。灌浆灭火的优点是工艺简单,不需要增加设备,可以充分发挥其降温、覆盖火区的效果,缺点是泥浆易出现沉底现象,不能有效地充满火区,灭火后巷道恢复工程量大;用大直接灭火也有其致命的缺点,水进入火区后,易沿比较畅通的通道溃泄,很难覆盖并淹没整个火区;惰气泡沫灭火有其得天独厚的优点:首先,惰泡密度很小,可以在后续惰泡的推动下,向周围空间沿漏风通道和煤壁裂隙不断扩散,特别是可以堆积爬高,从而实现三维流动;其次,惰泡以二氧化碳等惰性气体代替空气产生泡沫,在泡沫破裂时可以释放出惰气,起到窒熄火区的作用;另外,惰泡具有较高的膨胀系数(8-12倍),可以有效地堵漏并隔绝氧气,惰泡灭火后,巷道恢复工程量小。

在现密闭墙外,布置5个长钻孔,终孔位置分别位于4320下顺槽顶板和4322-联巷顶板中,如图2所示。通过钻孔向火区压注惰气泡沫,可以对火区起到降温、阻化、堵漏等防灭火作用。



图2 4322-联灭火长钻孔布置示意图

在压注惰气泡沫装备未运到之前,采取了以下措施:

1)由西风井注浆站向钻孔注阻化剂,对火区进一步降温、阻化。

2)1#、3#、4#孔注水玻璃凝胶,充分充填火区空隙,封堵漏风。水玻璃由西风井注浆池送往井下,添加剂在4322-联利用泥浆泵通过反向三通加入。

2.3 锁风缩小火区

在原有火区防火墙外面5~6m处建1道带风门的风墙,救护队员进入,关闭风门,准备一定数量的密闭材料后将原来的火墙打开,救护队员进入火区探查,确认一定距离内无火源后,在距联络巷拐弯处5~6m左右位置建立临时防火墙,防火墙表面及距防火墙1m范围内巷道顶帮喷涂聚胺脂材料,以减少火区漏风。救护队员检查启封段内气体组份,用测爆仪检查启封段气体是否具有爆炸危险。如果火区内瓦斯浓度很高,或具有爆炸危险,则首先进行瓦斯排放,然后恢复通风。为防止火区气体进入4322各掘进工作面,沿回风路线上的掘进工作面应停面、撤人。最后,经救护队员检查火区内各种有害气体指标不超过规程允许范围后,进入巷道恢复段进行排水、清除冒顶等,恢复巷道作业。

2.4 打密集短钻孔压注惰泡直接灭火

火区范围缩小到最小程度后,再在密闭外向火区布置一系列密集较短钻孔,注入大量的化学惰气泡沫。化学泡沫灭火材料为液态,注入火区后,两路液体混合膨胀,发生化学反应产生大量的灭火惰气及泡沫,向周围空间、漏风通道及煤层裂隙不断扩展,从而实现全方位高效灭火的目的。

2.4.1 钻孔布置

在密闭外,向火区布置一系列斜钻孔,钻孔终孔位置要求进入冒落区0.5~1m,钻孔内安设50mm套管,前端套管头部有0.25~0.5m花管。通过钻孔向火区压注惰气泡沫,钻孔布置及压注工艺如图3所示。



图3 钻孔布置及惰泡压注工艺示意图

2.4.2 压注量计算

钻孔布置时,终孔位置间隔为5m,每个钻孔注入惰泡两次,注泡量为:

Q=2SLHK1K2K3

式中 S——处理宽度,4m;

   L——处理长度,5m;

   H——注泡高度,6m;

   K1——火区空隙系数,取0.3;

   K2 ——输送系数,取1.2;

   K3——成泡系数,取1.3。

计算得 Q=112.3m3

   Q=N·QK4

式中 N——钻孔总数,14;

   K4——备用系数,取1.5。

计算得 Q=2 358.72m3

所需药剂:组分A 22.31 t

   组分B 14.15 t

   添加剂 2.14 t

3 启封火区

3.1锁风探验

火区注入惰泡后,救护队员佩带呼吸器,锁风进入火区,观察灭火效果。监测火区内的温度、O2浓度、CO浓度、CH4浓度等,并对巷道破坏情况作详细的纪录。

3.2 启封火区

达到启封条件,制定具体的启封方案后方可启封火区。

3.3 防止火区复燃

1)处理巷道。火区扑灭后,未喷涂的巷道都要进行混凝土喷涂,以隔绝漏风。冒顶和片帮严重的地方应先做人工假顶、帮后,再进行包顶、包帮、喷浆等处理。最后在巷道顶部或巷帮的松散部位注入阻化凝胶,防止火区复燃。

2)建立永久防火密闭。火区熄灭后,为防止熄灭的火区接触新鲜空气后复燃,需在4322-联巷道与4320下顺槽间建立一道永久密闭防火墙,并向密闭后注入大量的黄泥浆等防灭火材料,隔绝整个火区。

4 结束语

在制定了详细的防灭火技术方案并在矿方的积极配合下,4322-联的火区在短时间内很快扑灭。采用上述灭火措施对兴降庄矿4322-联火区进行处理,达到了很好的效果。

《矿业安全与环保 》 (张军)

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