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防灭火措施
第一节 煤层自然发火危险性及防灭火措施
一、煤层自然发火危险性
据山西省煤炭工业局综合测试中心2010年7月5日采取4、9号煤层井下工作面见煤点样进行煤自燃倾向性试验，测试结果分别是：4号煤：煤层吸氧量为0.62cm3/g，自燃等级为Ⅱ类，属自燃煤层；9号煤：煤层吸氧量为0.72cm3/g，自燃等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层。
井田内4号煤层自燃倾向性为自燃煤层，自燃等级为Ⅱ类，9号煤层自燃倾向性为容易自燃煤层，自燃等级为Ⅰ类。
11号煤层根据相邻矿中煤安太堡平朔三号井工矿补勘地质报告2008年施工钻孔资料，吸氧量0.59-0.82cm3/g，自燃等级为Ⅱ～Ⅰ类，属自燃～容易自燃煤层。
二、煤的自燃分析预测
1、煤岩特性分析
（1）从煤的炭化程度分析
因煤层的自燃性随煤炭的变质程度的增高而降低；煤的炭化程度越低，挥发份含量越高，煤层自然发火倾向越强。一般说来，褐煤易于自燃，烟煤中长焰煤危险性最大，贫煤及挥发份含量在12%以下的无烟煤难以自燃。本井田9号煤层属低灰，中低硫，特高热值之气煤 (QM)，其工业用途均可作为炼焦配煤和动力用煤。9号煤层易自燃。
（2）从煤岩成分分析
因煤岩成分包括有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤，煤层中有集中的镜煤和亮煤，特别是含有丝煤时，煤的自燃倾向就大；而暗煤多的煤，一般不易自燃。
9号煤层以亮煤和暗煤为主，镜煤仅以条带分布，其层面和裂隙面有碳酸盐薄膜，含黄铁矿结核，类型为半暗型或半亮型。9号煤层不易自燃。
（3）从煤的含硫量分析
煤的含硫分越多，吸氧能力愈大，越易自燃。9号煤层全硫（St,d）原煤0.61%～0.62%，平均0.62%，浮煤0.75%～0.77%，平均0.76%；属中低硫。
（4）从煤的破碎程度分析
由于煤的破碎程度大，增加了煤的氧化表面积，使煤的氧化速度加快，容易自燃。脆性与风化率较大的煤就易于自燃。本井田9号煤层较为破碎，据此分析煤层自燃危险性较小。
2、煤的赋存条件分析
井田内9号煤层赋存稳定，为主要可采煤层。井田构造总体为简单。
3、开采技术条件
9号煤层采用长壁综采放顶煤一次采全高采煤法，全部垮落法管理顶板。
9号煤层自燃倾向均为I级，属容易自燃煤层。9 号煤层采用综采放顶煤采煤方法开采，容易造成采空区遗煤多，漏风大，给煤层自燃造成良好条件，增加自燃的可能性；因此，容易发生自燃的区域为工作面“两线～两道”，即工作面开采线，停采线，进风道与回风道。
三、煤层的自燃预防措施
《煤矿安全规程》第228条，开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须采取综合预防煤层自然发火的措施。
据山西省煤炭工业局综合测试中心2010年7月5日采取4、9号煤层井下工作面见煤点取样进行煤自燃倾向性试验，测试结果分别是：4号煤：煤层吸氧量为0.62cm3/g，自燃等级为Ⅱ类，属自燃煤层；9号煤：煤层吸氧量为0.72cm3/g，自燃等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层。故矿方不可对此掉以轻心，应加强检查检测工作，发现情况及时上报主管部门。为确保矿井安全生产，制定以下防治措施：
（一）开拓开采方面的措施
1、运输巷、轨道巷、回风巷沿煤层布置，运输巷、轨道巷、回风巷均采用锚喷支护，封闭煤层，防止煤层自燃发火。
2、设计采煤方法为综放采煤法，机械化程度高，工作面推进度相对较快，可以降低采空区的遗煤自燃。开采时，应尽量减少采空区残煤，尽量少留煤柱或不留煤柱，提高资源回采率，以利于预防采空区煤层自燃。及时密闭采空区和受采动影响的不可采煤层。合理进行顶板管理，使采空区尽快压实。生产中，采掘工作面应编制专项防火设计和开采作业规程，并遵守有关规范或规定。
3、井下所有硐室采用混凝土砌碹支护。
4、回采方式为采区内采用前进式开采，工作面采用后退式开采，同一翼相邻工作面间采用顺序开采。
（二）通风方面的措施
在既定的生产条件下，矿井通风系统中漏风的数量与方向往往是煤炭自燃发展过程转化的决定性因素，防火对于通风的要求是：风流稳定，漏风量小和通风网络中的有关区段易于隔绝。采空区面积大，漏风量相当可观，但风速有限，散热作用低，在工作面的两巷（回采工作面的运输巷和回风巷）一线（停采线）过断层地带，煤层变薄跳面的地方有大量的浮煤堆积，最易发生自燃。所以每一煤层回采完毕即进行封闭，以减少浮煤堆积地点的漏风量，防止自燃。要求加强管理，控制内部漏风，降低通风阻力等综合措施。
1、工作面采用后退式回采，采用“U”型通风方式，一进一回。新风与污风均不通过采空区，漏风小。
2、每个采掘工作面均有独立回风系统，它的优点是降低矿井总风阻，增大矿井通风能力，减少漏风，易于调节风量，在火灾时期便于控制风流，隔绝火区。
3、在合适地点设立双向风门或预设反风风门，既可全区实现反风，也可局部实现反风，以防火灾事故扩大。
4、井下风门均安装闭锁装置，使一组风门不能同时敞开，确保风流稳定。井下各风门、风量调节设施等位置进行了合理设置，以尽量降低负压，控制漏风。
（三）火灾、瓦斯爆炸与抑制措施
1、合理选择封闭顺序。在有瓦斯爆炸危险时一般应采用进、回风侧同时封闭法，在统一指挥下同时封闭进、回风防火墙上的通风口。
2、合理选择封闭位置。尽可能靠近火源进行封闭，封闭区不得存在漏风口。
3、加强火区气体成分的探测，正确判断瓦斯爆炸的危险程度。
（四）监测方面的措施
煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井火灾预防与处理的基础，是矿井防灭火的关键。只要能够准确、及时地对煤层自燃火灾进行早期预报，就能有的放矢地采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免自燃事故的发生。对于煤层火灾的预测预报而言，采样监测技术是至关重要的。目前，煤层火灾的监测主要有矿井火灾束管采样监测系统、煤矿安全监控系统和人工检测三种手段。
地面固定式矿井火灾束管监测系统是借助束管将矿井井下各测点的气体经抽气泵负压抽取、汇总到指定地点，在借助气相色谱检测装置对束管采集的井下气样进行分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、O2、N2等气体含量的在线监测，其监测结果在以实时监测报告、分析日报等方式提供数据的同时，亦可自动存入数据库中，以便今后对某种气体含量的变化趋势分析，从而实现对矿井自燃火灾的早期预报。
安全监控系统可以连续监测CO、CO2、O2等环境参数，根据这些环境参数的变化进行煤层火灾的预报。
人工检测一直作为煤层火灾的主要监测手段，人工气体监测主要采用O2、CO、CH4等便携式气体分析仪，由人工直接在各测点进行气体检测，并定期采用气袋取气样，送地面进气相色谱分析，给出气体的成分和浓度，以此判断煤层发火程度。该法适用性强、投入设备少，简单易行，但人工取样工作量大，间隔时间长，不能连续实时进行检测。
相对地面固定式束管监测系统具有管路长，采样测定滞后时间长，管路积水和粉尘进入管路堵塞后难以处理，人为或其它原因破坏管路的可能性大，管路维护量较大；地面设备多，需专人管理，管理技术要求较高；全套设备所需费用高等缺点，井下移动式火灾气体束管采样系统全部安装于井下，并可移动布置在不同的监测区域，体积小，重量轻，束管管路短，操作、管理及维护方便。该套系统可用于在井下对重点危险区域进行现场连续采样，多个密闭集中采样，现场和实验室分析，监测火灾气体成份的变化，为煤层自燃预测预报提供了有效的手段，为分析煤层发火情况及其变化趋势提供了依据。
此外采用与该采样系统配套的GC950型煤矿专用火灾气体色谱分析系统，具有性能稳定、功能齐全、自动化程度高、重复性好、灵敏度高等优点，克服了传统的色谱仪氮气和氧气分离效果差，不能测氢气等缺点；该系统能测定H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2 等9种气体，实现了测定氢气这一重要火灾气体，对于指导矿井火灾的治理具有重要的参考价值；采用三气路六通阀定量管进样，配TCD、双FID及镍转化炉，四通道采样分析，一次进样5分钟内完成所有气体分析；检测器均采用单元化设计，先进制造工艺，具有灵敏度高、噪声低、线性范围宽等特点；工作站功能强大、性能稳定，直观、简单、易学。为及时发现自燃隐患、处理火灾事故等提供了科学依据。本矿采用KYSC-1型束管采样系统。
1、KYSC-1型束管采样系统组成
该系统经济适用，维护方便，适用于中小型矿井自然发火的预测预报，也适用于大型矿井高产高效工作面的自然发火预测预报及火灾治理过程中火灾信息的连续检测。该系统由以下三部分组成：(1)抽气束管；(2)抽气泵；(3)采样柜；(4)气水分离器。
2、KYSC-1型束管采样系统技术参数
（1）供电电压：660V／380V；
（2）功率：4kW；
（3）供水量：1m3/h；
（4）抽气量：1.35m3/min；
（5）负压：－0.087MPa；
（6）抽气距离：5000m。
3、GC950型煤矿专用色谱分析系统技术特点和参数
（1）主要特点：
①该仪器具有性能稳定、功能齐全、自动化程度高等优点；
②可以测定H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2共9种气体；
③选用氩气作载气，实现了测定氢气这一重要火灾气体，对于指导矿井火灾的治理具有重要的参考价值；
④采用三气路六通阀定量管进样，配TCD、FID及镍转化炉，从而排除了各组分之间的互相干扰，使重复性、灵敏性和准确性更好；
⑤CO、CO2及烃类测定采用分时进样，双柱并联共用FID的流程，从而避免了分流进样造成最低检测浓度达不到煤矿安全要求的不足，同时通过进样时间的控制，可以缩短总的分析时间，减轻分析人员的工作量；
⑥内置不锈钢丝网过滤膜，从而避免了煤矿气体粉尘较多容易堵塞管路的问题；
⑦检测器均采用单元化设计，先进制造工艺，具有灵敏度高、噪声低、线性范围宽等特点；
⑧工作站功能强大、性能稳定，直观、简单、易学。设有六种定量方法(归一法，内标，外标，修正归一法，带比例的修正归一法，指数法)，可实现任意多点标样校准，任意多点校准平均，直观显示校准曲线；灵活的峰识别和处理能力，适应各类色谱分析应用。
（2）技术参数
①最小检测浓度：H2≤5ppm；CO、CO2≤2ppm；烃类≤0.1ppm
②尺寸：宽606mm×高450mm×深450mm
③重量：～42 Kg
④电源：200V、50HZ、2100W
⑤热导检测器(TCD)
结构：半扩散式、四臂铼钨丝；电源：恒流控制方式；灵敏度：≥1500mV·ml/mg(正十六烷)；噪声：≤0.03mV；飘移：≤0.1mV/30min
⑥火焰离子化检测器(FID)
结构：圆筒形收集极、石英喷口；检测限：1×10-11g/s(正十六烷)；噪声：≤5×10-13A；飘移：≤5×10-12A/30min
⑦柱箱温度范围：10～399℃(增量为1℃)；控温精度：±0.1℃；可由键盘设定过热保护值
⑧检测器温度范围：10～399℃(增量为1℃)；控温精度：±0.01℃(TCD)和±0.1℃(其它)；可由键盘设定过热保护值
⑨工作站
高精度：USB接口，24位的高精度A/D，分辨率±1uv
输入通道电平范围：外置数据采集盒，输入通道2个。-1v至+1v(可扩展±2V)
采样频率：6、12、25、50次/秒
动态范围：106(1μv为最小单位)
积分灵敏度：1μv·sec(即面积的个位数)。
线性度：<±0.1%
重现性：0.06％
4、井下监测方案
（1）测点布置方案
①工作面在进回风顺槽按一定间距布置束管采样器，测定采空区范围大约距工作面150m左右，约50m设一个测点，保持采空区内部进、回风侧各三个探头，上下顺槽同时观测，待距工作面最远测点进入采空区150m后，即可结束观测，测点布置如图4-1-1。

采空区
开切眼
停采线
采空区束管
采样泵
束管采样点

图4-1-1　单巷布置工作面测点布置图
②工作面正常封闭后，在进、回风侧密闭分别设观测孔，并在密闭内各布置一个测点，测点布置如图4-1-2所示，对于与采空区相连(尤其是与火区相通)的闭墙内也应设置测点进行监测。
采空区
开切眼
停采线
采样束管
采样泵

图4-1-2　工作面封闭后测点布置图
（2）地面色谱分析
井下通过束管采样仪采样并送至地面色谱分析，分析参数主要有O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、H2正常情况下，每天早班检测一次，工作面异常时，每班检测二次。
第二节 防灭火方法
矿井火灾是煤矿五大灾害之一，其危害程度不言而喻，本矿煤层按自燃进行设计，设计采用以采空区灌浆防灭火系统为主，喷洒阻化剂及凝胶防灭火系统为辅的综合防灭火方法。
一、对采空区进行预防性灌浆
《煤矿安全规程》规定，开采容易自燃和自燃的煤层时，必须对采空区、突出和冒落空洞等孔隙采取预防性灌浆等防灭火措施。
预防性灌浆就是将水、浆材按适当比例混合，配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路输送到可能发生自燃的区域，用以防止煤炭自燃，是使用最为广泛、效果最好的一种技术。
1、灌浆系统
目前灌浆使用的浆液的制备主要有水力制备和机械制备两种方法。水力制备是利用高压水枪冲刷松散的粘土层使水土混合形成泥浆，是一种操作较为简单的制浆方式，但浆液浓度难以保证，防火效果差；机械制浆是按照一定的比例将制浆材料和水送入搅拌池，经搅拌机搅拌，输入注浆管路送至井下，KDZS-1型多功能煤矿防灭火灌浆系统选用移动式轻型设备、多组浆池协同灌浆、经过滤后有多个输浆出口，可用黄土、粉煤灰等多种灌浆材料，具有设备简单、投资少、建设速度快、输浆力度大、防冻等优点。
风井场地设KDZS-1型多功能煤矿防灭火灌浆系统一套，为全矿灌浆服务。在灌浆工作中，灌浆与回采保持有适当距离，以免灌浆影响回采工作。
灌浆站建设：风井场地建2个搅拌池和1个注浆池(注浆池设在较低的水平)，池深和直径均为2m，池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接，其上固定搅拌器。搅拌池底部留有出料口，在浆液流入注浆池前设双层过滤筛子(孔径为10mm)，搅拌池及注浆池侧面设800mm×800mm×2000mm下液泵坑两个，各安设离心式液下泥砂泵2台。灌浆站布置如图4-2-1所示。

图4-2-1 灌浆站布置示意图

2、灌浆方法
预防性灌浆方法有多种，根据采煤与灌浆先后顺序关系可分为：采前预灌、随采随灌和采后灌浆。
采前预灌就是在煤未开采之前即对煤层进行灌浆，适用于老空区过多、自然发火严重的矿井；随采随灌就是随着采煤工作面推进的同时向采空区灌浆，主要有钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆，能及时将顶板冒落后的采空区进行灌浆处理；采后灌浆就等回采结束后，将整个采空区封闭起来后进行灌浆。为了保证及时、简便处理处理自燃隐患，采用埋管灌浆法。
采用埋管灌浆法，在放顶前沿回风巷在采空区预先铺好灌浆管(一般预埋10～20m钢管)，预埋管一端通采空区，一端接胶管，胶管长一般为20～30m，灌浆随工作面的推进，用回柱绞车逐渐牵引灌浆管，牵引一定距离灌一次浆，要求工作面采空区能灌到足够的泥浆。
5
3
2
1
4
6

1-预埋注浆管；2-高压胶管；3-灌浆管；4-回柱绞车；5-钢丝绳；6-采空区
图4-2-2 埋管灌浆示意图
3、灌浆参数的选择
①浆液的水固比选择
泥浆的水固比是反映泥浆浓度的指标，是指泥浆中水与固体浆材的体积之比。水固比的大小影响着注浆的效果和泥浆的输送。泥浆的水固比越小，则泥浆浓度越大，其粘度、稳定性和致密性也越大，包裹遗煤隔离氧气的效果也越好，但同时流散范围也越小，输浆管路容易堵塞；水固比大，则输送相同体积的土所用的水量大，包裹和隔绝效果不好，矿井涌水量增加，在工作面后方采空区灌浆时容易流出而恶化工作面环境。浆液的水固比应根据泥浆的输送距离、煤层倾角，灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过试验确定，一般情况下为4:1，冬季为5:1。
②日灌浆所需浆材量

式中：Q材——日灌浆所需浆材量，m3/d；
m——煤层采高，12.89m；
L——工作面日推进度，2.4m；
H——灌浆区倾斜长度，150m；
C——回采率，93%；
K——灌浆系数，为灌浆材料的固体体积与需要灌浆的采空区容积之比，一般取0.05～0.15。
则：Q材=0.06×12.89×2.4×150×0.93=258.93m3/d
③日制浆用水量

式中 Q水1——制浆用水量，m3/d；
δ——水固比，取4。
则：Q水1=258.93×4=1035.7 m3/d
④日灌浆用水量

式中 Q水2——日灌浆用水量，m3/d；
K水——用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数.一般取1.10～1.25。
则：Q水2=1.15×1035.7=1191.1m3/d
⑤日灌浆量

式中 Q浆1——日灌浆量，m3/d；
M——泥浆制成率，取0.88；
Q浆1=（1191.1+258.93）×0.88=1276.0 m3/d
⑥小时灌浆量

式中： Q浆2——每小时灌浆量，m3/h；
n——每日灌浆班数，3班/d；
t——每班纯灌浆时间，3.3h/班。
Q浆2=1276.0/3/3.3=128.89m3/h
⑦每小时最大灌浆量
考虑到今后生产规模扩大和煤层发火不确定等因素，灌浆主管路按目前所需能力的1.5倍设计，则每小时最大灌浆量为：

式中：Q浆max——每小时最大灌浆量，m3/h。
Q浆max=1.5×128.89=193.34 m3/h
需要说明的是：灌浆系统的灌浆系数、水土比等各项参数在实际生产中必须根据煤层发火情况、输送距离、煤层倾角、灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过实验确定，以确保灌浆效果和生产的安全。
⑧工作制度：与矿井工作制度相匹配，但需注意以下原则：
灌浆工作是与回采工作紧密配合进行。设计每5天灌浆一次，为检修班灌浆，每班灌浆时间为5h，若矿井自燃发火严重，且所需灌浆的工作面较多，宜采用两班灌浆，每天灌浆时间为6h。
由于9号煤层属容易自燃煤层，同时采用采用放顶煤采煤法，因此矿方需加强监测，若发现煤层自燃发火征兆时及时灌浆。
采煤工作面回采结束后须及时砌筑永久性封闭，同时向采空区灌浆，防止煤层自燃。
4、对灌浆材料的要求
① 颗粒要小于2mm，而且细小颗粒(粘土：≤0.005mm者应占60～70％)要占大部分。
② 主要物理性能指标
比重为：2.4～2.8t/m3
塑性指数为9～11(亚粘土)
胶体混合物(按MgO含量计)为25～30％：
含砂量为25～30％，(颗粒为0.5～0.25mm以下)
容易脱水和具有一定的稳定性。
③ 不含有可燃物
目前常用的灌浆材料有黄土、粉煤灰等。与黄土相比，粉煤灰的粒度较粗，但体积密度小。就注浆灭火而言，粉煤灰质轻，颗粒表面具有一定光滑度，容易搅拌成浆，便于管道输送。注入火区后流动性、稳定性较好；粉煤灰具有一定的火山活性，其密封性能较好；粉煤灰亲水性差，粒度又大于黄土，注浆后浆体达到静态时脱水快，并随着水的泄流带走一部分热量。因此粉煤灰用于注浆灭火，可以起到隔绝、包裹、降温作用。另外，使用粉煤灰，既处理了废料，又有利于环保。故灌浆材料选用粉煤灰。
(5) 灌浆管路的选择
①灌浆管路布置
回采面采空区是本矿灌浆重点区域，因此，灌浆主管路应针对回采面进行铺设，其它地点的灌浆，则根据需要从主管路上分叉连接。
从副井由地面灌浆站铺设一趟管路至回采面，管路铺设路线为：
地面灌浆站→副斜井→9号轨道大巷→906工采面运输顺槽→906回采工作面。
②灌浆管道
主要灌浆管直径是根据管内泥浆的流速来选择。泥浆给定后，先确定泥浆在管道中流动的临界流速，再求出泥浆的实际工作流速，使之大于临界流速即可。
实际工作流速：

式中：v——管道内泥浆的实际工作流速，m/s；
Q浆max——小时灌浆量，m3/h，
d——管道内径，m。取133mm
v=4×193.34÷（3600×π×0.133²）=3.86 m/s
实际工作流速处于临界流速最大值(泥浆钢管的临界流速通常为1～4m/s)，可满足工程需要。
地面灌浆管道一般选用铸铁管；井下灌浆管道采用无缝钢管，其钢管直径取133mm；支管直径取75mm；工作面管道直径取4寸胶管。
(6)制浆的主要设备见表4-2-1，灌浆系统布置如下图4-2-3所示：
至钻孔
注浆泵
滤网
搅拌池
搅拌器
水管
注浆池
潜水泵
输浆管

料
场

至钻孔

图4-2-3 注浆系统布置示意图

灌浆设备一览表 表4-2-1
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
1
潜水泵
ZBA-6B
台
2
2
泥浆搅拌机
自制
台
3
3
减速器

台
3
4
下液式泥浆泵
80NYl50-20J
台
6
5
无缝钢管
D133×4.0
米
1500
6
无缝钢管
D75×4.0
米
1500
7
4寸胶管
DN100
米
200
8
供水管(软管)
φ30
米
50
（7）灌浆疏水系统及预筑防火墙
①疏水系统
灌浆前后要严密观测采空区涌水量大小情况，如确定采空区内有较大积水区域或较大水量，可能威胁到工作面安全生产，则必须采用适当疏水措施。疏水措施应根据煤层产状、工作面采煤方法及回采方式、采空区内积水区位置、预测水量大小、工作地点排泄水设施、设备能力综合考虑，并应符合井下防治水的有关要求。
对于采空区积水，可采用探水钻施工疏水钻孔或通过密闭上预留的放水孔疏放，也可以通过临近顺槽施工疏水钻孔或顺槽间联络巷内密闭上的放水孔排水。从采空区疏放出的积水，通过顺槽内水沟排到大巷水沟（或流入顺槽集水坑，通过水泵外排），后排入井下水仓。
疏水系统设施设备主要有：水沟、集水坑、密闭墙、排水管路、探水钻机及配套设备、小水泵等。
②预筑防火墙
矿井为防止采掘工作面自然发火及采空区发火，需设置防火墙及预留防火墙位置。采煤工作面回采结束后，须及时砌筑永久性封闭。井下发生火灾不能直接灭火时，必须砌筑防火墙，封闭火区。井底设消防材料库，内有足量砌筑防火墙材料，并备有专用车辆，材料可直接运往井下各使用地点；另外，也可在采区内适当地点设临时材料储备硐室，内置砌筑防火墙的材料。
预筑防火墙的位置：①回采工作面顺槽：进风顺槽内应设在工作面停采线外部，距离不小于大巷保安煤柱尺寸，且需在各联络巷与顺槽交叉地点以里；回风顺槽内除上述要求外，防火墙应位于通风设施及构筑物以里工作面一侧；各进风顺槽间、各回风顺槽间不使用的联络巷应密闭；所有与工作面连通的顺槽、巷道都应按要求预留防火墙位置。②掘进工作面：应参照回采工作面顺槽预留要求因地制宜选定防火墙预留位置，所选地点应在通风设施及构筑物、交叉巷道以里；双巷（多巷）同时掘进时，各巷道都应分别预留防火墙位置，巷道间不使用的联络巷道应及时密闭；与掘进工作面连通的所有巷道内，都应预留防火墙位置。③矿井的两翼，各生产水平之间，井下相邻采区间，井下自燃煤层或区域与其它煤层或区域连通的巷道间，其它可能发生煤炭自燃并可能蔓延危害到与其连通地点的巷道内等。
③灌浆后防止溃浆、透水事故的措施
（1）灌浆材料应满足相关规定的要求，严格控制浆液泥水比，并控制灌浆量不使过大。
（2）工作面顺槽内设有水沟和集水坑，并配备小水泵，能够满足工作面俯斜开采时的涌水和浆液析水的排放要求。
（3）本矿井下灌浆一部分灌浆水会从采空区流入工作面运输机道或顺槽水沟内（俯斜开采时），这时最好在巷道内构筑滤浆密闭将泥浆滞留于采空区，使水放出。
（4）加强水情观测，对采空区的灌浆量与排水量进行观测记录。排水量过少，灌浆区内可能有泥浆水积存；排水中含泥量较大，采空区可能形成了泥浆通路。处理方法有：
a、立即停止灌浆，采用间断灌浆。
b、在泥浆中加入砂子填塞通路。
c、提高泥浆浓度。
d、移动灌浆管口位置，改变浆液流动路线。
e、工作面下部运输机道见水即停止灌浆。
（5）在灌浆区下部进行采掘前，必须对灌浆区进行检查，一旦发现有积水，必须打钻放水后，才能进行采掘工作。
（6）加强管路检修。
二、井下喷洒阻化剂
（1）阻化剂防火原理
阻化剂大都是吸水性很强的溶液，当它们附着在易被氧化的煤体表面时，吸收了空气中的水分，在煤体表面形成了含水液膜，从而阻止了煤与氧的接触，起到了隔氧阻化作用；同时水在蒸发时吸收热量，使煤体降温，从而抑制煤的自热和自燃，延长自然发火期的作用。
（2）阻化剂选择
①原料来源广泛，价格便宜，制备、使用方便，不会大幅增加采煤成本；
②对人、设备及正常生产无影响；
③具有较好的渗透性和附着性；
④阻化率高，阻化寿命长。
目前，我国常使用的阻化剂有水玻璃(Na2O·nSiO2)、氢氧化钙Ca(OH)2、工业CaCl2及卤块(工业MgCl2)等。其中水玻璃模数n严格要求在1～2之间，且其成本较高，吨煤成本高；氢氧化钙溶解度较小，和水混合而成是混浊液，且碱性强，具有很强的腐蚀性，对注液设备的防腐蚀性要求高，又因为其溶液是颗粒悬浮状混浊液，颗粒大小对使用泵和封孔器的正常运行产生影响；而工业CaCl2来源广、供应稳定、成本低，故选用工业CaCl2作为阻化剂。
（3）阻化剂浓度确定
阻化剂浓度的合理性是降低成本、提高阻化效果的重要方面。根据国内矿井使用效果来看，20%的溶液阻化率较高，阻化效果较好；10%的阻化液也能防火，但阻化率有所下降，因此，阻化剂浓度控制在15%～20%之间，一般不小于10%，可暂定把浓度控制在20%，以后根据实际的阻化效果进行适当调整，并采用重量法进行浓度测定。
（4）阻化剂防火系统选择
目前我国煤矿常用永久式、半永久式和移动式三种喷洒压注系统。
①永久式：在地面建立永久性的储液池，从储液池铺设一趟管道到采煤工作面上下口。利用静压或泵加压进行喷洒或压注，适用于井下范围小，采煤工作面距地表较浅的矿井；
②半永久式：在采区上下山或硐室内设置储液池和注液泵，从注液泵出口到采煤工作面上、下口铺设管道，阻化液从储液池经加压泵输送到工作面平巷，经喷洒软管和喷枪，喷洒在采空区浮煤上；或经软管，注液钻孔，压注于煤体或发热区，可为一个采区或一个区域服务；
③移动式：储液箱和注液泵安装在平板车上，放置在采煤工作面的平巷中，距工作面30m左右，经过输液管路将阻化剂输送到工作面进行喷洒，该系统工艺简单、施工快、投资小、机动性大。因此，选用移动式阻化剂喷洒压注系统，在采煤工作面向采空区的遗煤喷洒阻化液防止煤炭自燃。
（5）阻化剂防火装备
液压泵是阻化剂防火技术中的关键设备，BH-40/2.5型煤矿用液压泵体积小，重量轻，运输携带方便，尤其对于井下自然条件较差，设备和人员运行不方便，难以运进较大设备的地点最为合适。该泵可用喷枪直接向残煤喷射阻化剂，又可利用雾化喷头喷雾，还可用于向煤体压注阻化剂。其主要技术规格如下：
型式：煤矿井下轻便型担架式；
外形尺寸：(长×宽×高)1500×360×450mm；
转速：700～800r/min；
额定流量：40L/min；
工作压力：1～2.5MPa；
电压： 380/660V；
功率：2.2kW
（6）阻化剂防火工艺
在工作面轨道巷适当位置(尽量靠近工作面)放置两辆矿车作为阻化剂药箱，交换使用，按需浓度(20%)将工业CaCl2倒入1吨矿车内，用临时供水管路按比例加足清水，配成溶液搅拌均匀后，用BH-40/2.5型煤矿用液压泵(置于平板车上)将阻化液沿顺槽和大溜电缆槽下方铺设(每20m安一三通接一截止阀)的φ25mm高压胶管压至工作面，与φ13mm的胶管和喷枪相连。一台泵配一支喷枪，由专人手持喷枪，从支架间隙向采空区喷洒，每间隔5组支架喷一次，每次喷洒至少6min，流量不小于35L/min。正常回采期间每班喷洒一次，安排在检修班工作面放顶后进行，如遇停产、过断层、收尾等情况时，必须对采空区加大喷洒频率。喷洒系统工艺图如下图所示：
8
6
5
4
3
2
2
采
空
区
工作面
1
7
9

图4-2-4 移动式喷洒系统工艺图
1-供水管路；2-药液箱；3-吸液管；4-压力表；5-阻化多用泵；6-高压胶管；7-阀门；8-三通；9-喷枪
（7）阻化剂喷洒量计算
工作面一次喷洒药液量的计算：

式中：V——采煤工作面一次喷洒阻化剂的药液量，m3；
K1——易自燃部位药液喷洒加量系数，一般取1.2；
K2——采空区遗煤容重(按采区遗煤煤样实测)，1.3t/m3；
L——工作面长度，150m；
S——一次喷洒宽带，0.8m；
H——遗煤厚度，0.3m；
A——遗煤吸药量，(在采空区采取煤样，由试验确定)，0.047t/t；
γ——阻化液容重，1.05t/m3。
则9号煤层回采工作面一次喷洒药液量为：
V =1.2×1.3×150×0.8×0.3×0.047/1.05
=2.51t
三、已有采（古）空区防止自燃发火的措施
由于矿井为兼并重组整合矿井，井田内原有小矿井较多，加之矿井开采时间较长，井田内采空区范围较多，针对井田内已有采空区制定以下安全措施，以有效的控制已有采（古）空区自燃发火。
1、对井田内已有废弃巷道必须进行密闭，确保与采空区隔绝。
2、在靠近采空区区域开采时，必须留足保安煤柱。
3、定期对采空区附近巷道、密闭墙等进行检查，有问题及时修复。
4、建立完善的火灾监测系统。加强对自然发火的标志气体进行监测和预测预报。
5、必须编制防止采空区自然发火的设计，并制定可靠的防止漏风和有害气体泄漏的措施。
6、采煤工作面回采结束后，必须在45天内进行永久性封闭。
7、井下消防材料库，按规定配备灭火器材、消防管路等防灭火器材。
8、建立完善的消防洒水系统，并定期检查。
9、对可能发生采空区自然的区域提前进行灌浆或注凝胶。
四、带式输送机着火的防治措施及装备
井下胶带输送机，胶带采用了PVC阻燃抗静电胶带，安全性能执行MT914—2008标准；滚筒的铸胶以及清扫器等其他部件的橡胶衬垫，安全性能执行MT668—1997标准；井下带式输送机托辊所用的非金属材料（聚合物）零部件，安全性能执行MT113标准；带式输送机电机、制动器电机均为防爆型产品；调速型液力偶合器采用为水介质；井下胶带输送机所设置的电气元器件均为防爆型产品。
井下带式输送机采用PLC带式输送机集中控制系统：主要功能有系统监测功能、皮带监测保护功能、报警显示功能和数据通讯功能，内置了胶带跑偏保护，胶带接头强度监测，速度打滑保护，急停拉线开关闭锁，胶带纵向撕裂保护，漏斗煤堆及满仓保护，烟雾保护，滚筒温度监测，胶带火灾监测，自动洒水、灭火、除尘，输送带张力下降保护，电机过载，超温，煤流监测，起动停车预报及警告信号。系统可通过地面上位机对整个系统的运行进行监控，及时了解带式输送机的运行情况及故障报警位置，直接纳入调度系统。