煤矿井下阻化剂防灭火设计

煤矿井下阻化剂防灭火设计一、概况本矿本年度主要开采2#、9#煤层，井田内布置一个2#煤普采工作面，一个9#煤综采工作面。井田内从未发生过煤层自燃现象。但是根据山西省煤炭工业局综合测试中心对本矿及邻近矿井进行鉴定的煤自燃倾向性资料，2#、9#煤层均有没尘爆炸性和自燃发火倾向性，2#、9#煤层均为容易自燃。加之本矿的开采技术条件所以防灭火是矿井安全生产的关键因素之一。二、防灭火设计为了更好的预防发火事故，现制定矿井防灭火设计如下：结合以往矿井的使用阻化剂灭后的资料表明阻化剂灭火是一种很好的很好的抑制发火方法，具体设计如下。1、阻化剂选择目前，用于煤矿防灭火的阻化剂主要有CaCl2、NaCl、MgCl2以及水玻璃和生石灰等。从使用效果来看CaCl2、MgCl2最好。从使用经济效率来看MgCl2比较便宜，MgCl2为盐的副产品，货源相对充足，故设计确定阻化剂采用MgCl2，现场可根据当地情况灵活调整。2、喷洒压注工艺系统工作面采空区阻化剂溶液防灭火有两种方式，一是向采空区直接喷洒，二是采用高压雾化器将溶液变成汽雾随漏风漂洒到采空区。前者缺点是消耗药液量大、占用人力多、喷洒不均、效果差；但其优点是不易对支架形成腐蚀。后者的药量消耗少、雾化采空区的范围大、管理简单、效果好，但阻化剂汽雾易漂到工作面支柱上对其有腐蚀作用，要求操作时及时擦净支柱。经综合考虑后，设计确定采用阻化剂雾化方式。阻化剂防灭火的雾化系统，根据其贮液形式与阻化剂发射泵的位置，通常分为移动式、半永久式和永久式三种，移动式是把贮液箱与发射泵放在平板车上与工作面移动变电站、泵站等设备组成列车，随工作面推进向前移动；半永久式是将贮液箱及发射泵布置在工作面顺槽口，用输液管把药液送到工作面，系统随工作面搬家而移动。永久式是在轨道大巷内集中设一个贮液池和阻化剂发射泵站，通过管路将药液输送到工作面。设计结合井下辅助运输方式及回采工艺，确定为移动式，即将药液箱和发射泵放在平板车上，与工作面移动变电站、泵站一块布置，并随工作面的推进向前移动，排液干管采用高压胶管到工作面。然后接三通和高压胶管与雾化器相连接。本系统由贮液箱、吸液管、发射泵、排液管、压力表、阀门开关、三通及雾化器和喷嘴组成。3、参数计算（1）阻化剂溶液浓度阻化剂的使用浓度一般10～20%就能满足防灭火的要求。浓度超过20%时阻化率提高不大，而成本将大幅度增加，设计结合本矿井煤层特点，初步确定选用15%的浓度，矿井根据实际使用效果，最后确定经济合理的浓度参数。（2）阻化剂溶液用量原煤的吸药液量与煤的粒度、阻化剂浓度、煤的物理性质有关。煤的透气性好、孔隙多、结构松驰，吸液量就大，煤的粒度越小，吸液量越大。设计根据煤的物理性质、工作面回采工艺，分别按工作面底板浮煤和顶煤计算溶液用量。①工作面底板浮煤雾化量V1=K1K2LBh1A1/g式中：V1—工作面底板浮煤雾化溶液量，m3/dK1—一次喷洒加量系数，取1.2K2—浮煤的密度，取0.9t/m3L—工作面长度，2煤工作面为85m，9煤工作面为170mB—一次雾化宽度，2煤工作面取3.6m，9煤工作面取4.5mh1—底板浮煤厚度，取0.2mA1—原煤（浮煤）对阻化剂溶液的吸取量，雾化时一般10～50kg/t，设计取30kg/t(0.03t/t)g—阻化剂溶液密度，取1.05m3/t经计算，2煤工作面V1=1.89m3/d9煤工作面V1=4.72m3/d②工作面顶煤雾化量V2=K3LBh2A2/g式中：V2—工作面顶煤雾化溶液量，m3/dK3—顶煤（原煤）密度，2煤1.35t/m3，9煤1.4t/m3L—工作面长度，2煤工作面为85m，9煤工作面为170mH2—未采出的顶煤厚度，取0.1mL、B、g—符号意义同前A2—顶煤的吸液量，取11kg/t（0.011t/t）经计算，2煤工作面V2=0.43m3/d9煤工作面V2=1.12m3/d③工作面一次喷洒总量2煤工作面：V=2.32m3/d9煤工作面：V=5.84m3/d④全矿喷洒总量即2煤和9煤工作面喷洒量的和，为8.16m3/d根据雾化工艺设计，全矿每天均在准备班雾化一次，当采用溶液浓度为15%溶液时，药剂量为1.22m3/d，采用MgCl2时（卤液）中的结晶水含量一般为50%，故药剂原料需2.44m3/d。4、切眼及收作线防火设计与措施1、切眼放顶前，必须对帮顶四周进行阻化，第一次放顶后必须对切眼向煤进行喷洒阻化剂阻化；2、工作面工作时，不得超采应留煤柱。通风部门对收作的工作面煤壁及老塘侧喷洒阻化剂，巷道的帮顶打钻注胶防灭火剂，及时编写收作后密闭安全技术措施，并及时审批实施，以前做好密闭材料的准备工作，机电、生产单位把材料回净，通风工区迅速密闭，10天内完成全部密闭工作。5、设备选择根据阻化剂用量及开采条件，设备选型如下：贮液箱：由钢板焊成矩形箱体，容积3m3（可以3t固定矿车代之）。发射泵：选用WJ—24型喷雾泵，其压力6.3MPa，流量320L/min。排液管：干管选用φ50.8mm高压胶管，支管选用φ16～25mm高压软胶管连接干管和雾化器或喷嘴，胶管压力要求不小于7Mpa。三通：选用K型三通，分别与干管和支管配套。阀门开关：设计在干管与支管中分别设置阀门，控制系统中的喷嘴。压力表：在系统中安装压力表，压力范围0～100kg/cm2。喷嘴：在工作面上、下端头各配一个喷嘴，喷嘴选用扁型，出口尺寸为4×20㎜2。雾化器：选用抚顺煤科院研制的Ⅱ型雾化器。