高瓦斯工作面安全封閉火區(qū)技術探討

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

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)封閉技術四、火區(qū)封閉過程的安全保障五、結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)定通風系統(tǒng)、建造調壓氣室、注氮等安全技術措施，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，教訓及其深刻。如何使得煤礦的火區(qū)處理能夠更科學，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)封閉過程中瓦斯爆炸危險性分析

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火源火區(qū)封閉過程中瓦斯爆炸危險性分析瓦斯爆炸三大要素

瓦斯氧氣火區(qū)存在點火源，正常通風的條件下氧氣濃度較高,火區(qū)進行封閉，通風量減小,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€第三部分火區(qū)封閉技術

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火區(qū)封閉技術火區(qū)的封閉形式應滿足的要求◆時間上要在最短時間內完成封閉，時間越短越能有效控制火區(qū)發(fā)展，減少次生災害的發(fā)生。◆火區(qū)封閉順序直接影響著火區(qū)災害控制、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條件、日后火區(qū)監(jiān)測、啟閉等多種因素?！羧绻l(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

當發(fā)火點在工作面前部開采空間低濃度瓦斯區(qū)內（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)。進風順槽回風順槽木板閉同時封閉火區(qū)封閉技術火區(qū)“入回同時”小范圍封閉技術正常通風條件下，煤層釋放的瓦斯能夠很快被風流稀釋，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鍵。通過快速建造臨時密閉（板閉），并且在進、回風側同時施工，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。封閉關鍵點火區(qū)封閉技術火區(qū)“入回同時”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_到4%所需時間。

式中：t—工作面瓦斯?jié)舛冗_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—工作面風流中原始瓦斯含量；

C2—火區(qū)封口時瓦斯?jié)舛壬舷拗笜硕?%；

K—火區(qū)密閉在封口過程中的漏風系數(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_到4%，立即停止封閉，撤出救護隊員。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，必要時可調用其它礦的制氮機。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，立即進行火區(qū)的大范圍封閉?；饏^(qū)封閉技術火區(qū)“入回同時”小范圍封閉安全措施南五719工作面封閉

火區(qū)封閉技術南五719工作面由于火成巖影響，停產改造，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，工作面風量為1500m3/min。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。進風順槽回風順槽隔爆帶木板墻并噴砼面調壓氣室火區(qū)封閉技術火區(qū)“先入后回”大范圍封閉技術封閉要點封閉必須構筑隔爆帶，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。封閉順序是先封閉進風巷，后封閉回風巷。如果有多條進風巷時要選擇通過風量較少的旁路巷道先封閉，最后封閉主要進風巷。封閉進風巷的過程是安全的。為了保證進風巷的封閉嚴密，可以在砂帶外側建造氣室，注入氮氣，隔絕供氧。進風巷全部封閉之后，觀察火區(qū)及回風巷的氣體變化情況，如果火區(qū)內氧氣濃度低于爆炸界限以下，再進行回風巷的封閉。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)內發(fā)生自然發(fā)火，引起瓦斯爆炸。為快速封閉災區(qū)，采用入、回風側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

隨后采取“先入后回”即先封閉入風側，并建立氮氣調壓氣室，通過回風側預留束管，觀測災區(qū)氧氣、瓦斯?jié)舛?，確認災區(qū)無爆炸危險后，立即對災區(qū)回風側巷道進行封閉，成功封閉災區(qū)?；饏^(qū)封閉技術第四部分火區(qū)封閉過程的安全保障

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火區(qū)封閉過程的安全保障

在封閉過程中，風量減小，很可能瓦斯?jié)舛壬叩奖ń缦?，或高濃瓦斯流經高溫火點而引發(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流通過，而在完成密閉的最后一刻在進、回風側同時截斷風流，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，人員要進入閉區(qū)附近加固密閉或采取進一步滅火措施，需等氧濃度降低到爆炸界限以下。

外圍巷道通風系統(tǒng)控制外圍巷道通風系統(tǒng)未發(fā)生變化火區(qū)內應保持供風

外圍巷道發(fā)生短路

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

4、火區(qū)用板閉封閉后，火區(qū)內仍存一定的漏風，火區(qū)內氧濃度有可能高于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、回風順槽同時封閉完成后，9h后發(fā)現(xiàn)進、回板閉均被炸毀。為此，火區(qū)封閉后，應繼續(xù)向火區(qū)內注氮氣、注CO2等惰氣，迅速將火區(qū)內氧濃度降低到12%以下?；饏^(qū)注惰性氣體，氣體通過擴散和滲流可充填在整個空間，注水灌漿等材料不能到達的地點氣體也可以到達，從而起到降氧抑爆作用。某礦綜采面在進、回風順槽封閉工作面火區(qū)后，束管系統(tǒng)計算機所示爆炸三角形圖。

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，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)抑爆注氮量計算

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)內平均氧濃度，取為16%；

C2—火區(qū)惰化指標，為12%；

V0=工作面推進120m（窒息帶長度）所采出的煤量