高瓦斯工作面安全封閉火區(qū)技術(shù)探討

高瓦斯工作面安全封閉火區(qū)技術(shù)探討鐵法能源公司2013年09月27日遼寧鐵法能源公司

匯報(bào)提綱一、引言二、火區(qū)封閉過(guò)程中瓦斯爆炸危險(xiǎn)性分析三、火區(qū)封閉技術(shù)四、火區(qū)封閉過(guò)程的安全保障五、結(jié)論遼寧鐵法能源公司

第一部分引言

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封閉火區(qū)是礦井火災(zāi)事故處理中常用的措施之一，但在火區(qū)封閉過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成人員傷亡和火區(qū)范圍的擴(kuò)大。通過(guò)分析火區(qū)發(fā)生的不同位置，確定封閉火區(qū)形式、封閉過(guò)程中的采取穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)、建造調(diào)壓氣室、注氮等安全技術(shù)措施，控制封閉過(guò)程中瓦斯爆炸和快速熄滅火區(qū)。引言

煤礦采煤工作面發(fā)生火災(zāi)后，在采用直接滅火方法不能得到有效控制火情的情況下，及時(shí)封閉火區(qū)是積極穩(wěn)妥的防滅火及保障安全的措施。但是，對(duì)于高瓦斯礦井，一旦封閉發(fā)火區(qū)，瓦斯容易在封閉的火區(qū)內(nèi)聚集，火區(qū)封閉過(guò)程中和封閉后瓦斯爆炸的危險(xiǎn)很大。引言◆寧夏白岌溝煤礦發(fā)生了火災(zāi)事故,在火區(qū)封閉過(guò)程中,先后引起一百多次瓦斯爆炸?！艏职藢毭旱V在封閉火區(qū)過(guò)程中發(fā)生瓦斯爆炸，教訓(xùn)及其深刻。如何使得煤礦的火區(qū)處理能夠更科學(xué)，特別是高瓦斯礦井火區(qū)封閉避免發(fā)生瓦斯爆炸？

第二部分火區(qū)封閉過(guò)程中瓦斯爆炸危險(xiǎn)性分析

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火源火區(qū)封閉過(guò)程中瓦斯爆炸危險(xiǎn)性分析瓦斯爆炸三大要素

瓦斯氧氣火區(qū)存在點(diǎn)火源，正常通風(fēng)的條件下氧氣濃度較高,火區(qū)進(jìn)行封閉，通風(fēng)量減小,瓦斯?jié)舛葧?huì)快速升高到爆炸界限，氧濃度則需要一段時(shí)間才能降到爆炸濃度以下,瓦斯爆炸三要素很可能同時(shí)達(dá)到爆炸條件，因此爆炸危險(xiǎn)性非常大。

火區(qū)封閉時(shí)瓦斯?jié)舛燃把鯘舛茸兓€第三部分火區(qū)封閉技術(shù)

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火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)的封閉形式應(yīng)滿足的要求◆時(shí)間上要在最短時(shí)間內(nèi)完成封閉，時(shí)間越短越能有效控制火區(qū)發(fā)展，減少次生災(zāi)害的發(fā)生?！艋饏^(qū)封閉順序直接影響著火區(qū)災(zāi)害控制、滅火效果。目前高瓦斯礦井火區(qū)封閉一般采用“先入后回”大范圍封閉、“入回同時(shí)”小范圍封閉兩種形式?！艋饏^(qū)封閉還要考慮到礦井地質(zhì)條件、日后火區(qū)監(jiān)測(cè)、啟閉等多種因素。◆如果發(fā)火區(qū)有條件，可以考慮用水封閉火區(qū)或者用水淹滅火區(qū)。

發(fā)火點(diǎn)

當(dāng)發(fā)火點(diǎn)在工作面前部開(kāi)采空間低濃度瓦斯區(qū)內(nèi)（工作面煤壁、支架上方、支架后部等地點(diǎn)）可以考慮“入回同時(shí)”小范圍封閉火區(qū)。進(jìn)風(fēng)順槽回風(fēng)順槽木板閉同時(shí)封閉火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)“入回同時(shí)”小范圍封閉技術(shù)正常通風(fēng)條件下，煤層釋放的瓦斯能夠很快被風(fēng)流稀釋，不容易集聚，爆炸危險(xiǎn)性相對(duì)較小。但封閉過(guò)程中及封閉后，風(fēng)量減小，瓦斯容易集聚，爆炸危險(xiǎn)增加。因而在瓦斯集聚到爆炸界限之前完成封閉工作十分關(guān)鍵。通過(guò)快速建造臨時(shí)密閉（板閉），并且在進(jìn)、回風(fēng)側(cè)同時(shí)施工，同時(shí)完成最后一塊密閉板，并且在完成封閉后快速撤離人員，以保障安全。封閉關(guān)鍵點(diǎn)火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)“入回同時(shí)”小范圍封閉安全措施1、確定入、回密閉封口時(shí)工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到4%所需時(shí)間。

式中：t—工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到4%時(shí)所需時(shí)間；

V—工作面支架尾梁至工作面煤壁之間的空間體積；

C1—工作面風(fēng)流中原始瓦斯含量；

C2—火區(qū)封口時(shí)瓦斯?jié)舛壬舷拗笜?biāo)定為4%；

K—火區(qū)密閉在封口過(guò)程中的漏風(fēng)系數(shù)，為1.5；Q—工作面絕對(duì)瓦斯涌出量（不包括瓦斯抽放量）。2、封閉期間一旦瓦斯?jié)舛冗_(dá)到4%，立即停止封閉，撤出救護(hù)隊(duì)員。由于甲烷傳感器只能在35℃以下的溫度環(huán)境下工作，因此還必須在工作面火源點(diǎn)附近設(shè)置束管探頭，讀取束管數(shù)據(jù)的地點(diǎn)最好離工作面不要超過(guò)1000m，否則數(shù)據(jù)滯后時(shí)間太長(zhǎng)，起不到監(jiān)測(cè)的作用。3、火區(qū)封閉過(guò)程中一定要以全礦最大注氮流量向火區(qū)注氮，注氮流量必須大于1000m3/h，越大越好，必要時(shí)可調(diào)用其它礦的制氮機(jī)。保持原有的瓦斯抽采能力或加大瓦斯抽采能力。4、小范圍封閉工作面時(shí)，一定要準(zhǔn)備好大范圍封閉的第二道密閉，一旦小范圍封閉失敗，立即進(jìn)行火區(qū)的大范圍封閉。火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)“入回同時(shí)”小范圍封閉安全措施南五719工作面封閉

火區(qū)封閉技術(shù)南五719工作面由于火成巖影響，停產(chǎn)改造，2010年7月29日8點(diǎn)41分在工作面39#支架上方發(fā)現(xiàn)明火，此時(shí)工作面瓦斯絕對(duì)涌出量為56.61m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量23.45m3/t，工作面采取回順斜交鉆孔，采空區(qū)埋管，頂板瓦斯巷等方法抽采瓦斯，平均抽采量45m3/min，工作面風(fēng)量為1500m3/min。封閉方法在運(yùn)順、回順同時(shí)施工板閉，約定好時(shí)間后同時(shí)封閉。維持通風(fēng)系統(tǒng)正常。維持上隅角抽放量260m3/min。人員全部撤離后，停止抽放。運(yùn)順注氮量3000m3/h通過(guò)束管觀測(cè)，無(wú)爆炸危險(xiǎn)后，在運(yùn)順閉5米處在構(gòu)筑1道密閉，形成氣室注氮控氧發(fā)火點(diǎn)在工作面后部、采空區(qū)深部高濃度瓦斯區(qū)，火勢(shì)較大，瓦斯?jié)舛容^高，為了封閉過(guò)程中保證作業(yè)人員安全，必須“先入后回”大范圍封閉,即在工作面外圍巷道封閉。進(jìn)風(fēng)順槽回風(fēng)順槽隔爆帶木板墻并噴砼面調(diào)壓氣室火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)“先入后回”大范圍封閉技術(shù)封閉要點(diǎn)封閉必須構(gòu)筑隔爆帶，即充填砂段或砌筑砂段，砌筑砂段要用麻袋裝砂子，增加阻力，抗爆性強(qiáng)。封閉順序是先封閉進(jìn)風(fēng)巷，后封閉回風(fēng)巷。如果有多條進(jìn)風(fēng)巷時(shí)要選擇通過(guò)風(fēng)量較少的旁路巷道先封閉，最后封閉主要進(jìn)風(fēng)巷。封閉進(jìn)風(fēng)巷的過(guò)程是安全的。為了保證進(jìn)風(fēng)巷的封閉嚴(yán)密，可以在砂帶外側(cè)建造氣室，注入氮?dú)?，隔絕供氧。進(jìn)風(fēng)巷全部封閉之后，觀察火區(qū)及回風(fēng)巷的氣體變化情況，如果火區(qū)內(nèi)氧氣濃度低于爆炸界限以下，再進(jìn)行回風(fēng)巷的封閉。氣室示意圖大明礦-120水平西翼采空區(qū)發(fā)火封閉

2005年1月17日，鐵煤大明礦-120水平西翼封閉采空區(qū)內(nèi)發(fā)生自然發(fā)火，引起瓦斯爆炸。為快速封閉災(zāi)區(qū)，采用入、回風(fēng)側(cè)同時(shí)封閉方式造成二次爆炸。入回同時(shí)封閉示意圖火區(qū)封閉技術(shù)

隨后采取“先入后回”即先封閉入風(fēng)側(cè)，并建立氮?dú)庹{(diào)壓氣室，通過(guò)回風(fēng)側(cè)預(yù)留束管，觀測(cè)災(zāi)區(qū)氧氣、瓦斯?jié)舛龋_認(rèn)災(zāi)區(qū)無(wú)爆炸危險(xiǎn)后，立即對(duì)災(zāi)區(qū)回風(fēng)側(cè)巷道進(jìn)行封閉，成功封閉災(zāi)區(qū)?；饏^(qū)封閉技術(shù)第四部分火區(qū)封閉過(guò)程的安全保障

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火區(qū)封閉過(guò)程的安全保障

在封閉過(guò)程中，風(fēng)量減小，很可能瓦斯?jié)舛壬叩奖ń缦?，或高濃瓦斯流?jīng)高溫火點(diǎn)而引發(fā)爆炸。因此火區(qū)封閉時(shí)必須采取一系列安全保障措施。1、火區(qū)封閉過(guò)程中外圍巷道通風(fēng)系統(tǒng)控制。

2、在“入回同時(shí)”封閉施工過(guò)程，先要保證有一定量的風(fēng)流通過(guò)，而在完成密閉的最后一刻在進(jìn)、回風(fēng)側(cè)同時(shí)截?cái)囡L(fēng)流，完成密閉并迅速撤人。維持原有的抽采量或加大瓦斯抽采量。

3、在氧濃度下降到爆炸界限以下方能進(jìn)入密閉附近。由于火區(qū)封閉后，瓦斯?jié)舛壬撸鯘舛葧?huì)下降，火區(qū)也會(huì)逐步熄滅。由于氧濃度降遠(yuǎn)低于爆炸所需氧氣濃度以下時(shí)，火才會(huì)逐步熄滅。所以，火區(qū)臨時(shí)密閉形成后，人員要進(jìn)入閉區(qū)附近加固密閉或采取進(jìn)一步滅火措施，需等氧濃度降低到爆炸界限以下。

外圍巷道通風(fēng)系統(tǒng)控制外圍巷道通風(fēng)系統(tǒng)未發(fā)生變化火區(qū)內(nèi)應(yīng)保持供風(fēng)

外圍巷道發(fā)生短路

外圍巷道發(fā)生風(fēng)流逆向利用現(xiàn)有的風(fēng)門(mén)或建板閉,掛風(fēng)幛將火煙直接引入回風(fēng)道。局部反風(fēng)、區(qū)域反風(fēng)及全礦反風(fēng)

4、火區(qū)用板閉封閉后，火區(qū)內(nèi)仍存一定的漏風(fēng)，火區(qū)內(nèi)氧濃度有可能高于12%的瓦斯爆炸界限，火區(qū)爆炸危險(xiǎn)并未消除。例如某礦421工作面火區(qū)采用板閉在工作面進(jìn)、回風(fēng)順槽同時(shí)封閉完成后，9h后發(fā)現(xiàn)進(jìn)、回板閉均被炸毀。為此，火區(qū)封閉后，應(yīng)繼續(xù)向火區(qū)內(nèi)注氮?dú)?、注CO2等惰氣，迅速將火區(qū)內(nèi)氧濃度降低到12%以下?；饏^(qū)注惰性氣體，氣體通過(guò)擴(kuò)散和滲流可充填在整個(gè)空間，注水灌漿等材料不能到達(dá)的地點(diǎn)氣體也可以到達(dá)，從而起到降氧抑爆作用。某礦綜采面在進(jìn)、回風(fēng)順槽封閉工作面火區(qū)后，束管系統(tǒng)計(jì)算機(jī)所示爆炸三角形圖。

氮?dú)庖种撇煽諈^(qū)甲烷爆炸圖

火區(qū)束管測(cè)得25號(hào)支架火源點(diǎn)下方的2號(hào)測(cè)點(diǎn)的甲烷含量為7%，氧含量為14%，此點(diǎn)正處于爆炸區(qū)之內(nèi)，如碰上火，瓦斯會(huì)立即爆炸。注氮7h后，處于爆炸區(qū)的2號(hào)測(cè)點(diǎn)移到了不爆炸區(qū)的（2）點(diǎn)位置，瓦斯爆炸的危險(xiǎn)基本消除。注氮20h后，2號(hào)測(cè)點(diǎn)又移到了[2]點(diǎn)，更加遠(yuǎn)離爆炸區(qū)，采空區(qū)已被氮?dú)舛杌?，瓦斯爆炸的危險(xiǎn)被徹底消除?；饏^(qū)封閉過(guò)程的安全保障火區(qū)抑爆注氮量計(jì)算

式中：QN—惰化采空區(qū)氧化帶的注氮量；

V0—火區(qū)體積；

C1—火區(qū)內(nèi)平均氧濃度，取為16%；

C2—火區(qū)惰化指標(biāo)，為12%；

V0=工作面推進(jìn)120m（窒息帶長(zhǎng)度）所采出的煤量