高瓦斯工作面安全封閉火區(qū)技術(shù)探討

1、高瓦斯工作面安全封閉火區(qū)高瓦斯工作面安全封閉火區(qū)技技 術(shù)術(shù) 探探 討討 鐵法能源公司鐵法能源公司20132013年年0 09 9月月2727日日遼寧鐵法能源公司遼寧鐵法能源公司 匯報提綱匯報提綱一、引言二、火區(qū)封閉過程中瓦斯爆炸危險性分析三、火區(qū)封閉技術(shù)四、火區(qū)封閉過程的安全保障五、結(jié)論遼寧鐵法能源公司遼寧鐵法能源公司 第一部分第一部分 引引 言言遼寧鐵法能源公司遼寧鐵法能源公司 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)封閉過程中往往會發(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

2、技術(shù)措施，控制封閉過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)封閉過程中和封閉后瓦斯爆炸的危險很大。 引 言寧夏白岌溝煤礦發(fā)生了火災(zāi)事故, 在火區(qū)封閉過程中 ,先后引起一百多次瓦斯爆炸。吉林八寶煤礦在封閉火區(qū)過程中發(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？ 第二部分第二部分 火區(qū)封閉過程中瓦斯爆炸火區(qū)封閉過程中瓦斯爆炸 危危 險險 性性 分分 析析

3、遼寧鐵法能源公司遼寧鐵法能源公司 火源火區(qū)封閉過程中瓦斯爆炸危險性分析火區(qū)封閉過程中瓦斯爆炸危險性分析瓦斯爆炸三大要素瓦斯爆炸三大要素 瓦 斯氧 氣 火區(qū)存在點火源，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焖偕叩奖ń缦?，氧濃度則需要一段時間才能降到爆炸濃度以下,瓦斯爆炸三要素很可能同時達(dá)到爆炸條件，因此爆炸危險性非常大。 火區(qū)封閉時瓦斯?jié)舛燃把鯘舛茸兓€火區(qū)封閉時瓦斯?jié)舛燃把鯘舛茸兓€第三部分第三部分 火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)封閉技術(shù)遼寧鐵法能源公司遼寧鐵法能源公司 火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)的封閉形式應(yīng)滿足的要求火區(qū)的封閉形式應(yīng)滿足的要求時間上要在最短時間內(nèi)完

4、成封閉，時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。 火區(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”小范圍封閉兩種形式。 火區(qū)封閉還要考慮到礦井地質(zhì)條件、日后火區(qū)監(jiān)測、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)發(fā)火火點點 當(dāng)發(fā)火點在工作面前部開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 ）可以考慮“入回同時”小范圍封閉火區(qū) 。進(jìn)風(fēng)順槽回風(fēng)順槽木木板板閉閉同同時時封封閉閉火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)火區(qū)“入回同時入回同時”小范圍封閉技術(shù)小范圍封閉技術(shù)正常通風(fēng)條件下，煤層釋

5、放的瓦斯能夠很快被風(fēng)流稀釋，不容易集聚，爆炸危險性相對較小。但封閉過程中及封閉后，風(fēng)量減小，瓦斯容易集聚，爆炸危險增加。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。通過快速建造臨時密閉（板閉），并且在進(jìn)、回風(fēng)側(cè)同時施工，同時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)鍵點封閉關(guān)鍵點火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)火區(qū)“入回同時入回同時”小范圍封閉安全措施小范圍封閉安全措施1、確定入、回密閉封口時工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到4%所需時間 。 QCC)-KV(t12= 式中：t工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到4%時所需時間； 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

6、含量； C2火區(qū)封口時瓦斯?jié)舛壬舷拗笜?biāo)定為4%； K火區(qū)密閉在封口過程中的漏風(fēng)系數(shù)，為1.5； Q工作面絕對瓦斯涌出量（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附近設(shè)置束管探頭，讀取束管數(shù)據(jù)的地點最好離工作面不要超過1000m，否則數(shù)據(jù)滯后時間太長，起不到監(jiān)測的作用。 3、火區(qū)封閉過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，一定要準(zhǔn)備好大范圍封閉

7、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)封閉技術(shù)火區(qū)火區(qū)“入回同時入回同時”小范圍封閉安全措施小范圍封閉安全措施南五南五719工作面封閉工作面封閉 火區(qū)封閉技術(shù)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41分在工作面39#支架上方發(fā)現(xiàn)明火，此時工作面瓦斯絕對涌出量為56.61m3/min，相對瓦斯涌出量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。封閉方法封閉方法 在運順、回順同時施工板閉，約定好 時間后同時封閉。維持通風(fēng)

8、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。運順注氮量3000m3/h通過束管觀測，無爆炸危險后，在運順閉5米處在構(gòu)筑1道密閉，形成氣室注氮控氧 發(fā)火點在工作面后部、采空區(qū)深部高濃度瓦斯區(qū)，火勢較大，瓦斯?jié)舛容^高，為了封閉過程中保證作業(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)順槽隔爆帶隔爆帶木板墻并噴砼面木板墻并噴砼面調(diào)壓氣室調(diào)壓氣室火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)火區(qū)“先入后回先入后回”大范圍封閉技術(shù)大范圍封閉技術(shù)封閉要點封閉要點封閉必須構(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)

9、巷，后封閉回風(fēng)巷。如果有多條進(jìn)風(fēng)巷時要選擇通過風(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，注入氮氣，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。 氣室示意圖氣室示意圖大明礦大明礦-120水平西翼采空區(qū)發(fā)火封閉水平西翼采空區(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)同時封閉方式造成二次爆炸。入回同時封閉示意圖火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)封閉技術(shù) 隨后采取“先入后回”即先封閉

10、入風(fēng)側(cè)，并建立氮氣調(diào)壓氣室，通過回風(fēng)側(cè)預(yù)留束管，觀測災(zāi)區(qū)氧氣、瓦斯?jié)舛龋_認(rèn)災(zāi)區(qū)無爆炸危險后，立即對災(zāi)區(qū)回風(fēng)側(cè)巷道進(jìn)行封閉，成功封閉災(zāi)區(qū)。火區(qū)封閉技術(shù)火區(qū)封閉技術(shù)第四部分第四部分 火區(qū)封閉過程的安全保障火區(qū)封閉過程的安全保障遼寧鐵法能源公司遼寧鐵法能源公司 火區(qū)封閉過程的安全保障火區(qū)封閉過程的安全保障 在封閉過程中，風(fēng)量減小，很可能瓦斯?jié)舛壬叩奖ń缦?，或高濃瓦斯流?jīng)高溫火點而引發(fā)爆炸。因此火區(qū)封閉時必須采取一系列安全保障措施。1、火區(qū)封閉過程中外圍巷道通風(fēng)系統(tǒng)控制。 2、在“入回同時”封閉施工過程，先要保證有一定量的風(fēng)流通過，而在完成密閉的最后一刻在進(jìn)、回風(fēng)側(cè)同時截斷風(fēng)流，完成密閉并迅速撤

11、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?，氧濃度會下降，火區(qū)也會逐步熄滅。由于氧濃度降遠(yuǎn)低于爆炸所需氧氣濃度以下時，火才會逐步熄滅。所以，火區(qū)臨時密閉形成后，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) addfminr-1GGQQ= 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

12、能高于12%的瓦斯爆炸界限，火區(qū)爆炸危險并未消除。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)注氮氣、注 CO2等惰氣，迅速將火區(qū)內(nèi)氧濃度降低到12%以下。火區(qū)注惰性氣體，氣體通過擴(kuò)散和滲流可充填在整個空間，注水灌漿等材料不能到達(dá)的地點氣體也可以到達(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)計算機(jī)所示爆炸三角形圖。 氮氣抑制采空區(qū)甲烷爆炸圖氮氣抑制采空區(qū)甲烷爆炸圖 火區(qū)束管測得25號支架火源點下方的2號測點的甲烷含量為7%，氧含量為14%，此點正處于爆炸區(qū)之內(nèi)，如碰上火，瓦斯會立即爆炸。 注氮7h后，處于爆炸區(qū)的2號測點移到了不爆炸區(qū)的（2）點位置，瓦斯爆炸的危險基本消除。 注氮20h后，2號測點又移到了2點，更加遠(yuǎn)離爆炸區(qū)，采空區(qū)已被氮氣惰化，瓦斯爆炸的危險被徹底消除?；饏^(qū)封閉過程的安全保障火區(qū)封閉過程的安全保障火區(qū)抑爆注氮量計算火區(qū)抑爆注氮量計算 0210VCCVQN= 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（窒息帶長度）所采出的煤量+工作面體積+