運河煤礦1303綜放面自燃火災治理技術方案

運河煤礦1303綜放面自燃火災治理技術方案

運 河 煤 礦

西安森蘭科貿有限責任公司

太原理工大學礦業(yè)工程學院

二OO二年四月二十三日

目 錄

1工作面概況

2工作面發(fā)火及封閉過程

3火區(qū)治理技術方案

4施工進度安排

5組織與指揮

6附件

附件一：1303綜放面自燃火源探測報告

附件二：消火道設計及施工方案

附件三：工作面注膠鉆孔設計及施工方案

附件四：工作面注膠滅火設計及施工方案

附件五：火區(qū)觀測方案

附件六：火區(qū)啟封方案與應急措施

附件七：相關記錄表格

運河煤礦1303綜放面

自燃火災治理技術方案

1工作面概況

運河煤礦1303綜放面平均煤厚8.60m，于2001年元月開始回采，走向長度1300m，面長135m，傾角17。，上順進風，下順回風，正常推進速度50m/月。

2001年10月下旬工作面上部遇一落差3m的正斷層，下部遇一背斜構造，工作面推進速度減慢，從2001年11月至2002年4月的6個月內，工作面僅推進50多米，平均每月推進速度不超過10米，且在工作面下部和上順槽附近沒有放頂煤，在采空區(qū)留下大量浮煤。由于工作面推進速度慢，且采空區(qū)丟煤量大，為采空區(qū)自燃埋下了隱患。

2工作面發(fā)火及封閉過程

2002年元月15日在工作面內的斷層處（約63號支架）測得CO濃度1000ppm，注水處理后，第二天CO消失。2月7日晚，又是在工作面內的斷層處（約69號支架）測得CO濃度10040ppm，并有白煙涌出，冒煙處溫度較高，并有火炭掉下，通過打鉆注水處理，至2月13日CO基本消失。4月10日，回風流CO濃度開始升高，達到50ppm，4月14日48至52號支架頂部大面積冒頂，中班10點多鐘工作面下順槽CO濃度達到300ppm，冒頂處也有大量的CO涌出，從工作面上隅角和冒頂處打鉆注水，CO濃度仍持續(xù)升高。16日早10點工作面上隅角出現(xiàn)明火，用水控制后噴艾格勞尼封堵，并垛土袋進行封堵，至20日，回風流CO濃度達到600ppm，從上隅角打鉆注水、注阻化劑、注MEA滅火劑未能控制火勢，由于注水量大，下巷被水淹，上隅角煙氣大量涌出，火勢已難以控制，工作面被迫于21日早7點開始封閉，至晚8點封閉完畢。上巷閉墻距工作面12m，下巷用水淹封閉。

22日中午12點開始向火區(qū)注氮，2點由于地面氣壓下降，上順風流CO濃度上升至1200ppm，至晚6點CO消失。23日上午測得上順閉內CO濃度為0，溫度24度，氧氣濃度降至6％，火區(qū)達到抑制狀態(tài)。

發(fā)火原因分析：

1） 由于工作面割巖石，未放頂煤，落入采空區(qū)浮煤量大，最厚處達8m；

2） 工作面遇背斜構造，推進速度慢，采空區(qū)浮煤經長期氧化升溫，達到了煤層的自然發(fā)火期；

3） 整個工作面后部采空區(qū)都已經過長時間氧化，且浮煤量較大，整個采空區(qū)后部浮煤都已處于自燃危險期；

4） 工作面遇斷層，斷層處煤體破碎，自燃危險性強。

3火區(qū)治理技術方案

1）用“測氡法”判斷高溫火點位置

為了確定火區(qū)范圍，采用氡探測法對采空區(qū)極其周邊進行探測。

2）噴堵上順閉墻

對上順閉墻進行復噴堵漏，防止有害氣體涌入上順，影響施工。

3）確保下順水封的有效性

每天檢測下順水位，如水位較低，及時注水，確保水封的有效性。

4）施工消火道

按設計要求施工消火道，要求消火道巷邦距工作面煤壁12米，長度不小于70米，斷面大小應能滿足打鉆和擺放滅火設備的要求，且沿煤頂板掘進，并對消火道揭露的鉆孔進行封堵。對巷道過斷層處進行噴漿堵漏。

5）設火區(qū)檢測點

為了隨時掌握火區(qū)變化情況，在閉墻處設一檢測點，并在消火道施工完成后，根據測氡法判斷的高溫區(qū)頂部打一至兩個火源觀測孔（終孔位置：架頂5米，架后3米），向工作面內打一觀測孔，下1寸套管，每天三班進行取樣分析，取樣完畢后要及時用1寸絲堵封閉套管口。

6）消火道內打注膠鉆孔

考慮到工作面采空區(qū)丟煤都已經達到發(fā)火期，需根據現(xiàn)場情況和工作面火源探測結果，將工作面危險區(qū)域劃分為3類，即自燃區(qū)、自燃危險區(qū)和預防區(qū)。各區(qū)間鉆孔布置如下：自燃區(qū)在支架頂部布置三排鉆孔，終孔位置呈五花眼布置，平均每個支架頂部3個鉆孔，終孔水平間距0.5m；自燃危險區(qū)布置兩排鉆孔，終孔位置呈三花眼布置，平均每個支架頂部2個鉆孔，終孔水平間距0.75m；預防區(qū)布置一排鉆孔，平均每個支架頂部1個鉆孔，終孔水平間距1m。

在打鉆過程中，根據現(xiàn)場實際情況，對火源點附近補打密集鉆孔。

7）向采空區(qū)壓注凝膠滅火

通過消火道內施工的鉆孔向支架后部壓注凝膠，形成凝膠隔離帶，以確保工作面安全啟封及回采。自燃區(qū)每個支架后部注膠量不少于30m3，自燃危險區(qū)每個支架后部注膠量不少于20m3，預防區(qū)每個支架后部注膠量不少于10m3。

凝膠壓注工藝及施工方案見附件四。

8）火區(qū)啟封

滅火工程全部施工完畢后，繼續(xù)觀測2天，根據火區(qū)觀測結果，經確認可以啟封后，按附件六制定的啟封方案啟封火區(qū)。

9）應急技術

為了確保工作面安全恢復生產，制定應急方案，應對工作面啟封后可能存在的小范圍火點并對可能復燃的地點進行處理。

4施工進度安排

1） 火區(qū)范圍探測在4月底之前完成；

2） 消火道施工應在5月4日之前完成；

3） 打鉆、注膠材料、設備等施工準備4天，5月1日至4日；

4） 消火道鉆孔施工5月5日至27日；

5） 注膠時間5月6日至5月28日；

6） 啟封及應急技術準備時間2天；

7） 工作面啟封時間為5月30日；

8） 工作面恢復生產時間6月1日至6月15日；

9） 工作面正常生產時間6月16日。

5組織與指揮

礦成立滅火領導小組，由礦長擔任組長，礦總工程師擔任常務副組長，西安科技學院文虎任技術副組長。領導小組下設防滅火辦公室，統(tǒng)一負責滅火期間的人、財、物調動，并設專人收集發(fā)布相關信息、督促滅火措施的實施。

目前急需準備的設備及材料

1） 膠體壓注機兩臺（其中一臺備用）；

2） 75鉆機兩臺；

3） 滅火材料：中性水玻璃模數3.2，密度1.5g/cm3100t；工業(yè)碳酸氫鈉25t。

4） 灌漿管路：可接至消火道內；

5） 混合分流器；

6） 1寸套管1000m（40個鉆孔）及接頭，第一節(jié)為花管（40個）；

7） 25mm高壓膠管10根，每根長10m；

8） 灌漿站準備水表2塊；潛水泵兩臺，流量不小于10m3/h；油桶兩只，去頂蓋，并在下部開孔安設閥門；

9） 鉆孔標識牌。