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摘要：矿井综合防灭火设计是矿井安全设计的重要组成部分，本文根据潞新公司一矿自燃发火区进行了全面分析，对其综合防灭火技术进行了设计与探讨，对保证矿井安全生产意义重大。
关键词：综合防灭火；灌浆防灭火；凝胶防灭火
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-554-01
一、前言
矿井综合防灭火设计是矿井安全设计的重要组成部分，是保证矿井安全生产的重要环节。矿井综合防灭火设计主要内容是针对井下自燃火灾的防治，同时兼顾外因火灾的监控和治理。井下火灾事故的发生由于煤层赋存、煤的自然发火特性、采掘布置、通风等相关条件各不相同，防治火灾的技术条件也不同。因此，在进行矿井综合防灭火设计时必须精心设计多种方案和措施，力求在灾变时很快达到防灭火的目的。
二、矿井概况
潞新公司一矿位于新疆维吾尔自治区哈密三道岭矿区中部，矿井采用一对斜井多水平开拓，整个井划分为六个水平开采，生产布局采用多水平上（下）山开采。通风方式采用中央并列式，主、副井进风，立风井回风。采煤方法采用走向长壁式采煤法，回采工艺采用综采放顶煤法。正常生产情况一个采煤工作面、一个备采工作面、两个掘进工作面。
2011年，皮帶延伸掘进巷道顶板冒落区曾出现明显自燃发火倾向，经及时处理有效防止了自燃发火。+970水平，+920水平，+810水平的各工作面回采收作后，都进行了预防性灌浆，715水平在采空区进行封闭后，未进行预防性灌，但在近2年里都陆续进行了补灌，采空区密闭较稳定。轨道延伸掘进工作面、5243上下顺槽部分地段巷道顶板破碎，因此5242工作面采空区、5141工作面采空区、5243工作面采空区、轨道延伸掘进工作面、5243采准巷道及其它出现的高顶宽帮区域以及冒落区是2013年防灭火工作的重点。
三、矿井主要防灭火方案
3.1 灌浆防灭火方案
灌浆材料用黄土，矿井防灭火灌浆的土水比例为1：2―1：5。制浆方法：黄泥浆的制浆方法是水利制浆，一般采用人工取土或机械取土，将土疏松，经水利冲刷混合成浆。水利制浆过程中应严格控制土水比。在浆液流入输浆管路前，应设置筛网过滤，网的孔径宜为15-20mm。根据我矿的具体条件，可选择以下几种灌浆方法。
（1）密闭墙插管注浆
工作面回采完后从密闭墙上方的注浆管向采空区注浆。此时，密闭墙的强度应满足注浆的要求，注浆时应派专人监护，一旦发现有溃浆征兆时，应立即停止注浆。
（2）洒浆
其它顶板破碎煤或采区隔离保护煤柱等地点防火隐患情况下，进行打孔洒浆，浆液出口压力应不大于0.3MPa。
3.2 氮气防灭火方案
矿井设有2套移动制氮设备，一台型号为PsAN-300，氮气产量300m?/h，出口压力0.8Mpa，氮气纯度≤97%，能满足井下每小时注氮30O m?的要求；一台型号为DT-800/8，氮气产量800m?/h，出口压力0.8Mpa，氮气纯度≤97%，有效氮气产量只能达到400m?/h，能满足井下每小时注氮400m?的要求。
潞新公司一矿氮气防灭火的氮气源由井下移动式制氮机已辅设好的Ф70mm管道将纯度97%以上氮气注入到采空区以达到防灭火的目的。
3.3 凝胶防灭火方案
（1）凝胶防灭火机理
凝胶防灭火机理是基料和促凝胶剂按一定在比例混合配成水溶液后，发生了絮凝作用，形成凝胶。胶体内部充满水分子和一部分NH40H、NaCl?硅胶起框架作用，把易流动的水分子都固定在硅胶内部。成胶过程是吸热过程。同时，有一小部分NH40H分解成氨气和水，在卫生标准允许范围内。煤对氨气有很好的吸附性，由于煤对氨的吸附，可降低煤对氧的吸附量，从而降低煤与氧的接触几率，使煤的自燃倾向性减弱，用铵盐作促凝胶。我矿有使用凝胶防灭火技术的成功经验，此项技术堵漏和灭火效果很好。
（2）凝胶材料的选择及配比
基料（A）：硅酸钠（泡化碱）；分子式：Na2SiO2 （液态）。胶体水溶液中的SiO2浓度越高，凝胶越好，强度也越大。胶体强度与凝剂用量无关。基料浓度（总比量）应小于9%。促凝剂（B）：NH4HCO3最佳，NH4Cl次之，（NH4）2SO4最差。
时间控制：封闭堵漏和扑灭高温火源的成胶时间控制在混合液体喷出枪头30s内。用于封闭阻化浮煤控制在混合液体喷出枪头5min—10min内。
（3）具体实施方法
采面上下顺槽顶板比较破碎、压力大、淋水较严重等地段要实施注凝胶，做好裂隙堵漏工作，阻止破碎地段漏风氧化。开采过程中，认真开展防灭火预测预报工作，对采面进、回风顺槽、采面上隅角气体情况进行检查，一旦发现隐患立即进行处理。
四、矿井防灭火设计
4.1、5141、5242、5243综放工作面回采期间的防灭火设计
（1）采取快速推进的方式杜绝采空区浮煤自燃。
（2）采取在工作面中部埋观测管的方式确定采空区氧化带宽带，根据氧化带宽度确定合理推进速度，提高回收率，减少采空区遗煤，达到防止采空区遗煤自燃的目的。采空区的注氮量要达到1136.88m?/h，连续24h不停的注氮。具体实施方案：在回采工作面的进风巷要铺设Φ70mm的氮气输送主管路，一旦工作面推进速度低于采煤工作面氧化带宽度，在采面老塘设注氮管，将制氮机安设于810变电所东门侧，通过Φ108mm输氮管路沿810大巷、皮带下山输送至采面进风顺槽口后，与顺槽Φ70mm输氮管路对接，主管路与埋管对接就可以向采空区注氮。
（3）通过加快工作推进速度和注氮仍不能有效阻止自燃发火时，在采面上隅角顶板斜向上往老塘打钻孔，通过Φ108mm的灌浆管路往老塘内进行灌浆，并对上隅角老塘侧进行洒浆。
（4）回采过程中，对顺槽破碎顶板进行注凝胶等防灭火材料，上隅角每次掐顶后对上隅角进行喷黄土，对上隅角垮落煤体进行包裹，防止上隅角垮落煤体的氧化。
4.2工作面收作期间的防灭火设计
（1）当采面推进至停采线30米左右时，加强对采空区遗煤管理，尽量少向采空区丢煤，上、下端头支架放空顶煤，支架之间的浮煤做到班班清扫干净，放煤尽量放空，使之形成一个30米左右的岩石隔离带。停采前，5141、5242、5243上顺槽必须每隔10米在上隅角压设高位灌浆管路，可随时对采空区实施灌浆或注水。在距停采线20米位置压设贯穿全工作面的注氮管路一趟，停采后，对老塘进行注氮。
（2）减少漏风带的宽度，在工作面下端头，设置一道导风障，减少漏风带宽度，使风量尽量通过工作面，减少采空区的漏风。回撤期间，调整好工作面的风量，并严格按配风计划控制工作面风量，防止工作面的风量过大或过小，引起采空区自燃发火。工作面设备回撤完毕，在工作面上、下顺槽各设置两道壁厚500mm的砖混密闭，墙体顶部设置观测孔和灌浆孔，观测孔一端带扣，安装上死堵，灌浆管也要用死盘堵死。工作面封闭完毕后，将工作面上、下顺槽密闭灌浆管与灌浆管路系统连通，由地面制浆站进行间歇性灌浆，反复若干次，直至封堵严实为止。
4.3、采空区密闭的防灭火设计
2013年主要对各采空区密闭内进行灌浆防灭火，对于密闭煤帮裂隙发育，漏风严重的密闭，无法人工堵漏的，进行注胶堵漏。对于出现高温点的密闭首先进行注胶和注水进行灭火降温，同时对采空区密闭内进行灌浆。平时加强采空区密闭的检查，对于气体温度变化较大的密闭，做好防灭火预测预报工作。
五、结束语
煤矿火灾的防治是一项复杂的系统工程，当煤层具有自燃倾向时，各级管理人员首先在思想上要引起高度重视，在设计中应对矿井的实际进行全面分析，选择出合适的技术和方法，广泛应用新技术、新材料。同时在巷道布置及开采方法中要采取相应的措施并加强通风管理，只有这样，才能够消除或减少发火隐患的产生，从而保证矿井的安全生产。
作者简介：李秋林，男，（1962—），大专，新疆哈密人，工程师，现任职于潞安新疆煤化工集团（有限）公司一矿矿长职务，主要从事煤矿开采。
关键词：综合防灭火；灌浆防灭火；凝胶防灭火
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-554-01
一、前言
矿井综合防灭火设计是矿井安全设计的重要组成部分，是保证矿井安全生产的重要环节。矿井综合防灭火设计主要内容是针对井下自燃火灾的防治，同时兼顾外因火灾的监控和治理。井下火灾事故的发生由于煤层赋存、煤的自然发火特性、采掘布置、通风等相关条件各不相同，防治火灾的技术条件也不同。因此，在进行矿井综合防灭火设计时必须精心设计多种方案和措施，力求在灾变时很快达到防灭火的目的。
二、矿井概况
潞新公司一矿位于新疆维吾尔自治区哈密三道岭矿区中部，矿井采用一对斜井多水平开拓，整个井划分为六个水平开采，生产布局采用多水平上（下）山开采。通风方式采用中央并列式，主、副井进风，立风井回风。采煤方法采用走向长壁式采煤法，回采工艺采用综采放顶煤法。正常生产情况一个采煤工作面、一个备采工作面、两个掘进工作面。
2011年，皮帶延伸掘进巷道顶板冒落区曾出现明显自燃发火倾向，经及时处理有效防止了自燃发火。+970水平，+920水平，+810水平的各工作面回采收作后，都进行了预防性灌浆，715水平在采空区进行封闭后，未进行预防性灌，但在近2年里都陆续进行了补灌，采空区密闭较稳定。轨道延伸掘进工作面、5243上下顺槽部分地段巷道顶板破碎，因此5242工作面采空区、5141工作面采空区、5243工作面采空区、轨道延伸掘进工作面、5243采准巷道及其它出现的高顶宽帮区域以及冒落区是2013年防灭火工作的重点。
三、矿井主要防灭火方案
3.1 灌浆防灭火方案
灌浆材料用黄土，矿井防灭火灌浆的土水比例为1：2―1：5。制浆方法：黄泥浆的制浆方法是水利制浆，一般采用人工取土或机械取土，将土疏松，经水利冲刷混合成浆。水利制浆过程中应严格控制土水比。在浆液流入输浆管路前，应设置筛网过滤，网的孔径宜为15-20mm。根据我矿的具体条件，可选择以下几种灌浆方法。
（1）密闭墙插管注浆
工作面回采完后从密闭墙上方的注浆管向采空区注浆。此时，密闭墙的强度应满足注浆的要求，注浆时应派专人监护，一旦发现有溃浆征兆时，应立即停止注浆。
（2）洒浆
其它顶板破碎煤或采区隔离保护煤柱等地点防火隐患情况下，进行打孔洒浆，浆液出口压力应不大于0.3MPa。
3.2 氮气防灭火方案
矿井设有2套移动制氮设备，一台型号为PsAN-300，氮气产量300m?/h，出口压力0.8Mpa，氮气纯度≤97%，能满足井下每小时注氮30O m?的要求；一台型号为DT-800/8，氮气产量800m?/h，出口压力0.8Mpa，氮气纯度≤97%，有效氮气产量只能达到400m?/h，能满足井下每小时注氮400m?的要求。
潞新公司一矿氮气防灭火的氮气源由井下移动式制氮机已辅设好的Ф70mm管道将纯度97%以上氮气注入到采空区以达到防灭火的目的。
3.3 凝胶防灭火方案
（1）凝胶防灭火机理
凝胶防灭火机理是基料和促凝胶剂按一定在比例混合配成水溶液后，发生了絮凝作用，形成凝胶。胶体内部充满水分子和一部分NH40H、NaCl?硅胶起框架作用，把易流动的水分子都固定在硅胶内部。成胶过程是吸热过程。同时，有一小部分NH40H分解成氨气和水，在卫生标准允许范围内。煤对氨气有很好的吸附性，由于煤对氨的吸附，可降低煤对氧的吸附量，从而降低煤与氧的接触几率，使煤的自燃倾向性减弱，用铵盐作促凝胶。我矿有使用凝胶防灭火技术的成功经验，此项技术堵漏和灭火效果很好。
（2）凝胶材料的选择及配比
基料（A）：硅酸钠（泡化碱）；分子式：Na2SiO2 （液态）。胶体水溶液中的SiO2浓度越高，凝胶越好，强度也越大。胶体强度与凝剂用量无关。基料浓度（总比量）应小于9%。促凝剂（B）：NH4HCO3最佳，NH4Cl次之，（NH4）2SO4最差。
时间控制：封闭堵漏和扑灭高温火源的成胶时间控制在混合液体喷出枪头30s内。用于封闭阻化浮煤控制在混合液体喷出枪头5min—10min内。
（3）具体实施方法
采面上下顺槽顶板比较破碎、压力大、淋水较严重等地段要实施注凝胶，做好裂隙堵漏工作，阻止破碎地段漏风氧化。开采过程中，认真开展防灭火预测预报工作，对采面进、回风顺槽、采面上隅角气体情况进行检查，一旦发现隐患立即进行处理。
四、矿井防灭火设计
4.1、5141、5242、5243综放工作面回采期间的防灭火设计
（1）采取快速推进的方式杜绝采空区浮煤自燃。
（2）采取在工作面中部埋观测管的方式确定采空区氧化带宽带，根据氧化带宽度确定合理推进速度，提高回收率，减少采空区遗煤，达到防止采空区遗煤自燃的目的。采空区的注氮量要达到1136.88m?/h，连续24h不停的注氮。具体实施方案：在回采工作面的进风巷要铺设Φ70mm的氮气输送主管路，一旦工作面推进速度低于采煤工作面氧化带宽度，在采面老塘设注氮管，将制氮机安设于810变电所东门侧，通过Φ108mm输氮管路沿810大巷、皮带下山输送至采面进风顺槽口后，与顺槽Φ70mm输氮管路对接，主管路与埋管对接就可以向采空区注氮。
（3）通过加快工作推进速度和注氮仍不能有效阻止自燃发火时，在采面上隅角顶板斜向上往老塘打钻孔，通过Φ108mm的灌浆管路往老塘内进行灌浆，并对上隅角老塘侧进行洒浆。
（4）回采过程中，对顺槽破碎顶板进行注凝胶等防灭火材料，上隅角每次掐顶后对上隅角进行喷黄土，对上隅角垮落煤体进行包裹，防止上隅角垮落煤体的氧化。
4.2工作面收作期间的防灭火设计
（1）当采面推进至停采线30米左右时，加强对采空区遗煤管理，尽量少向采空区丢煤，上、下端头支架放空顶煤，支架之间的浮煤做到班班清扫干净，放煤尽量放空，使之形成一个30米左右的岩石隔离带。停采前，5141、5242、5243上顺槽必须每隔10米在上隅角压设高位灌浆管路，可随时对采空区实施灌浆或注水。在距停采线20米位置压设贯穿全工作面的注氮管路一趟，停采后，对老塘进行注氮。
（2）减少漏风带的宽度，在工作面下端头，设置一道导风障，减少漏风带宽度，使风量尽量通过工作面，减少采空区的漏风。回撤期间，调整好工作面的风量，并严格按配风计划控制工作面风量，防止工作面的风量过大或过小，引起采空区自燃发火。工作面设备回撤完毕，在工作面上、下顺槽各设置两道壁厚500mm的砖混密闭，墙体顶部设置观测孔和灌浆孔，观测孔一端带扣，安装上死堵，灌浆管也要用死盘堵死。工作面封闭完毕后，将工作面上、下顺槽密闭灌浆管与灌浆管路系统连通，由地面制浆站进行间歇性灌浆，反复若干次，直至封堵严实为止。
4.3、采空区密闭的防灭火设计
2013年主要对各采空区密闭内进行灌浆防灭火，对于密闭煤帮裂隙发育，漏风严重的密闭，无法人工堵漏的，进行注胶堵漏。对于出现高温点的密闭首先进行注胶和注水进行灭火降温，同时对采空区密闭内进行灌浆。平时加强采空区密闭的检查，对于气体温度变化较大的密闭，做好防灭火预测预报工作。
五、结束语
煤矿火灾的防治是一项复杂的系统工程，当煤层具有自燃倾向时，各级管理人员首先在思想上要引起高度重视，在设计中应对矿井的实际进行全面分析，选择出合适的技术和方法，广泛应用新技术、新材料。同时在巷道布置及开采方法中要采取相应的措施并加强通风管理，只有这样，才能够消除或减少发火隐患的产生，从而保证矿井的安全生产。
作者简介：李秋林，男，（1962—），大专，新疆哈密人，工程师，现任职于潞安新疆煤化工集团（有限）公司一矿矿长职务，主要从事煤矿开采。