一种煤矿井下火区开放式封闭方法技术

一种煤矿井下火区开放式封闭方法，目的是降低在封闭火区过程中发生瓦斯爆炸危险性；本发明专利技术是在建筑火区进风侧永久闭墙中安设加装有自动锁口装置的矿用防爆泄压密闭装置，并预留安全的通风断面；在进风侧永久闭墙建造完且人员撤离爆炸危险区后，启动矿用防爆泄压密闭装置防爆门自动关闭锁口的程序；待进风侧完全封闭后，回风侧开放，施工人员撤离危险区；将回风侧氧气浓度降到抑爆浓度以下，实现火区稳定，完全封闭回风侧。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下火区开放式封闭方法
本专利技术涉及一种煤矿井下火区开放式封闭方法。
技术介绍
煤矿井下火区的封闭，特别是高瓦斯矿井火灾区域的封闭，目前主要是先封闭进风巷中的风墙，或先封闭回风侧风墙，或进风巷和回风巷中的风墙同时封闭。目前所采用封闭方法的缺点是可操作性不强；封闭进风巷中的风墙后等多长时间、达到什么条件再封闭回风侧没有明确规定；同样的，封闭回风侧风墙，等多长时间、达到什么条件再封闭进风侧也没有明确规定。进风巷和回风巷中的风墙同时封闭，在实际操作中很难做到真正的同时，两侧封闭的操作人员谁都想先完成任务赶快撤出危险区，即使全想同时封闭也难以做到，因为火区产生的有害气体、烟雾、水蒸气等污浊空气要从回风侧排出，往往回风侧施工条件特别困难，闭墙施工进度往往慢于进风侧，难以做到同时封闭。其次是都具有危险性；如先封闭进风巷中的风墙，此时火区已经不是正常通风状态，产生的瓦斯不能正常排出，易造成瓦斯积聚引发瓦斯爆炸，易造成有毒气体积聚，易造成烟雾增加能见度降低，这时封闭回风侧危险性增大；如先封闭回风侧风墙，此时火区也不是正常通风状态，极易造成瓦斯积聚引发瓦斯爆炸，这时封闭进风侧危险性大；如进风巷和回风巷中的风墙同时封闭，由于回风侧有毒气体浓度高、烟雾大、能见度低，一般工人不能进入操作，只能由专业救护队员佩用氧气呼吸器操作，回风侧封闭进度明显慢，进风侧只能人为减慢封闭进度等候回风侧同时封闭，时间越长瓦斯积聚危险性越大，在封闭过程中发生瓦斯爆炸事故的危险性大，在采用进风巷和回风巷中的风墙同时封闭这种方法封闭火区过程中，曾发生多起有多人伤亡的事故。
技术实现思路
本专利技术目的是克服上述已有技术的不足，提供一种可降低煤矿井下火区封闭危险性、降低在封闭火区过程中发生瓦斯爆炸的危险性、降低发生瓦斯爆炸炸毁密闭墙危险性的煤矿井下火区开放式封闭方法。本专利技术方法包括以下步骤：（1）在建筑火区进风侧永久闭墙中安设加装有自动锁口装置的矿用防爆泄压密闭装置，并预留安全的通风断面；（2）在进风侧永久闭墙建造完成，人员撤离爆炸危险区后，启动矿用防爆泄压密闭装置防爆盖自动关闭锁口的程序；（3）进风侧完全封闭后，回风侧开放，施工人员撤离危险区；（4）将回风侧氧气浓度降到抑爆浓度以下，实现火区稳定，完全封闭回风侧。所述的自动锁口装置是与防爆门连接并安装在矿用防爆泄压密闭装置防爆门上部的巷道顶板上，当自动锁口装置自动降低对防爆门的拉力后，防爆门就会在自重和复位弹簧的作用下实现关闭锁口。所述的预留安全通风断面是指这一断面通过的风量可以把火区产生的瓦斯排放到《矿山救护规程》规定的安全浓度2%以下的最小断面积。在封闭进风侧永久闭墙过程中，到自动锁口前，保留的最小通风断面。预留通风断面积的大小是根据火区瓦斯产生量、抽放系统排放量、通过风量来确定，按照《矿山救护规程》规定“处理火灾事故过程中，瓦斯浓度不得超过2%”，按照回风侧风排瓦斯浓度不得超过2%来估算。根据经验数据，一般的，高瓦斯矿井预留通风断面积不小于进风侧原巷道断面积的5%，就可以保障封闭过程中回风侧瓦斯浓度不超2%。所述的自动锁口装置的自动锁口程序是进风侧永久闭墙建造完成，人员撤离爆炸危险区后，矿用防爆泄压密闭装置的防爆门自动关闭锁口的程序。防爆门自动关闭，实现自动锁口。到这一步完成，进风侧已经完全封闭，回风侧开放，施工人员已经撤离危险区。这也是开放式封闭法名称的由来。瓦斯爆炸的三个必要条件中，氧气的抑爆浓度为小于12%，考虑到监测系统的误差，以及留有一定的安全系数，在实际操作中一般经验值取8%，即回风侧氧气浓度小于8%，就可以判定已经实现火区稳定。封闭火区永久墙需要离开火区一段距离，不能在着火区域附近施工。因为火区封闭期间，火区还在继续燃烧，火灾还在继续向外发展蔓延，封闭后一段时间，火区里面存在的氧气也会使火区继续向外蔓延，如果封闭火区永久墙距离火区太近，就有可能使火灾发展到永久闭墙处烧毁永久闭墙，所以封闭火区永久墙需要离开火区一段距离。根据经验，封闭火区永久墙距离火区至少大于100m。封闭火区永久墙一般选择在围岩稳定、无破碎带、无裂隙、巷道断面小的地点，距巷道交叉口不小于10m。步骤（1）-（3）是在建筑火区进风侧永久闭墙过程中，利用安设的矿用防爆泄压密闭器，加装自动锁口装置，可实现预留的安全通风断面积，保障火区的安全通风量，保障火区回风侧瓦斯不超《矿山救护规程》规定的情况下，安全施工进风侧永久闭墙，在进风侧永久闭墙完工后，启动自动锁口装置的自动锁口程序，在人员撤离危险区过程中，持续保持火区的安全通风量，人员撤到安全地点后自动锁口。步骤（4）实现火区稳定，实现火区稳定的充分条件是回风侧氧气降到抑爆浓度以下，同时可以采用注入氮气、二氧化碳等缺氧惰气加快实现火区稳定，在这一过程中，火区发生爆炸的概率很大，但对已经撤出的人员造不成危险，并且爆炸产生的冲击波可通过安设的矿用防爆泄压密闭器自动泄压，就保护了进风永久墙的安全性，同时爆炸可以消耗氧气，加快实现火区稳定。完全封闭火区回风侧，在实现火区稳定后，可以安全封闭回风侧永久墙。具有独立进回风通风系统的火区是指火区进风和回风全是独立的，中间没有与其他用风区域串联。自动锁口防爆泄压密闭器安装套数的确定：自动锁口防爆泄压密闭器是圆形通风断面，内部直径是0.8米，安装一套形成的通风断面积为0.5平方米，实际应用时，需要的安装套数按照公式“安装套数≈(原进风巷断面积×5%)/0.5”进行估算，计算值有小数的进位成整数，就是保障预留安全通风断面积需要的安装套数。根据计算结果，可以安装一套、二套及三套。矿用防爆泄压密闭装置可采用安设市场上已有的矿用防爆泄压密闭器，如型号KQ—800型，属于矿用产品。本专利技术方法适用于煤矿井下具有独立进回风通风系统的火区封闭，如长壁式采煤工作面采空区自燃发火事故、具有独立进回风通风系统的采区（盘区）等区域火区的封闭。适用于高瓦斯矿井具有瓦斯爆炸危险的火区的封闭。采用本专利方法时，需要封闭的火区要有独立的进回风通风系统，并采取措施，减少其他漏风通道的漏风量。本专利技术具有可操作性，每一步都有可操作步骤，每一步都有完成的量化指标；应用本专利安全性高，按照三个步骤的要求操作，每一步都能保障操作的安全性，第一个步骤完全封闭进风侧操作过程中，安设市场上已有的矿用防爆泄压密闭器，加装自动锁口装置，就可以保障有安全的通风断面积。进风侧永久墙建筑好后，只要启动自动锁口程序，操作人员就可以先行撤离危险区域，在撤离过程中，火区还继续保持安全的通风断面积，火区不会产生瓦斯积聚，没有爆炸危险。第二步实现火区稳定过程中，虽然有瓦斯爆炸危险性，但这时人员已经撤离危险区，爆炸不会对人员造成危险。第三步完全封闭回风侧过程中，火区氧气降到了抑爆浓度，火区内部已经没有了爆炸危险性。能够弥补AQ1008—2007《矿山救护规程》10.1.1.1.18规定的三种火区封闭方法的不足，提供了一种安全的煤矿井下火区封闭方法。能够降低高瓦斯矿井火区封闭的危险性，在高瓦斯矿井正常通风情况下，采用本专利封闭火区可以降低封闭火区人员建筑闭墙过程中的危险性。可以在火区发生瓦斯爆炸时自动冲开防爆门，对爆炸产生的冲击波进行泄压，减少对密闭墙的冲击作用，大大降低炸毁密闭墙的危险性。附图说明图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下火区开放式封闭方法，其特征是：（1）在建筑火区进风侧永久闭墙中安设加装有自动锁口装置的矿用防爆泄压密闭装置，并预留安全的通风断面；（2）在进风侧永久闭墙建造完成，人员撤离爆炸危险区后，启动矿用防爆泄压密闭装置防爆门自动关闭锁口的程序；（3）进风侧完全封闭后，回风侧开放，施工人员撤离危险区；（4）将回风侧氧气浓度降到抑爆浓度以下，实现火区稳定，完全封闭回风侧；所述的自动锁口装置是与防爆门连接并安装在矿用防爆泄压密闭装置防爆门上部的巷道顶板上，当自动锁口装置自动降低对防爆门的拉力后，防爆门就会在自重和复位弹簧的作用下实现关闭锁口；所述的预留安全通风断面是指这一断面通过的风量可以把火区产生的瓦斯排放到相关规程中所规定的安全浓度2%以下的最小断面积；在封闭进风侧永久闭墙过程到自动锁口前，需要预留安全的通风断面。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下火区开放式封闭方法，其特征是：（1）在建筑火区进风侧永久闭墙中安设加装有自动锁口装置的矿用防爆泄压密闭装置，并预留安全的通风断面；（2）在进风侧永久闭墙建造完成，人员撤离爆炸危险区后，启动矿用防爆泄压密闭装置防爆门自动关闭锁口的程序；（3）进风侧完全封闭后，回风侧开放，施工人员撤离危险区；（4）将回风侧氧气浓度降到抑爆浓度以下，实现火区稳定，完全封闭回风侧；所述的自动锁口装置是与防爆门连接并安装在矿用防爆泄压密闭装置防爆门上部的巷道顶板上，当自动锁口装置自动降低对防爆门的拉力后，防爆门就会在自重和复位弹簧的作用下实现关闭锁口；所述的预留安全通风断面是指这一断面通过的风量可以把火区产生的瓦斯排放到相关规程中所规定的安全浓度2%以下的最小断面积；在封闭进风侧永久闭墙过程到自动锁口前，需要预留安全的通风断面。2.如权利要求1所述的煤矿井下火区开放式封闭方法，其特征是所述回风侧氧气浓度抑爆浓度为小于12%。3.如权利要求1所述的煤矿井下火区开放式封闭方法，其特征是所述回风...

【专利技术属性】
技术研发人员：田培刚，赵青云，
申请(专利权)人：阳泉煤业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西,14