慈林山煤礦注氮方案及安全技術(shù)措施

一、氮氣防滅火設(shè)計方案現(xiàn)我礦開采的

煤層屬于自燃中厚煤層，礦井采煤工作面采空區(qū)采用以注漿為主注氮為輔的防滅火系統(tǒng)?？紤]礦井處于停產(chǎn)狀態(tài)，的要求。（二）、氮氣防滅火工藝、我礦氮氣防滅火的氮氣源由風(fēng)井工業(yè)場地制氮車間經(jīng)已鋪設(shè)好的

寸注氮管路將純度

以上氮氣注入到工作面采空區(qū)達(dá)到防滅火的目的。、此項措施作為采煤工作面采空區(qū)防治煤層自燃發(fā)火的主要措患就越大，則必須采取向采空區(qū)實施注氮。、具體方案為：在

回采工作面運輸順槽埋設(shè)直徑為

寸鋼管，工作面采空區(qū)處埋設(shè)

寸高壓膠管，工作面高壓膠管每隔

/

保護好注氮管，嚴(yán)禁注氮管被撞開、壓扁，影響埋管質(zhì)量。（三）注氮氣可靠性計算：、注氮設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)型氮氣產(chǎn)量

/h出口壓力

氮氣純度≧、輸?shù)到y(tǒng)馬戶風(fēng)井制氮車間→回風(fēng)斜井→

煤回風(fēng)巷→

運輸巷，均采用

寸無縫鋼管。注氮管路能否滿足輸?shù)獨庖笸ㄟ^下式計算：﹣＝（）*L

………………①式中：管道始端的絕對壓力管道末端的絕對壓力

最大輸?shù)?/p>

m/hL-管路當(dāng)量長度

L

計算式為：

/×Li……………②式中：基準(zhǔn)管徑（）阻力損失系數(shù)：Li………………相同直徑管路長度………………實際輸?shù)苈穬?nèi)徑mm

/

………………實際輸?shù)苈分睆降淖枇p失系數(shù)

將以上數(shù)據(jù)代入②計算：（）××假設(shè)管路末端絕對壓力將以上數(shù)據(jù)代入①計算得：（）×＋根據(jù)以上計算，從地面制氮機到

采空區(qū)的輸?shù)苈烽L度為

米

的情況下，管路初段壓力只需 ，便可將/h

的氮氣輸送到

采空區(qū)內(nèi)，末端的絕對壓力還有，因此制氮機氮氣出口壓力

完全滿足要求。、注氮地點安全通風(fēng)量

/h

的氮氣量全部泄漏到巷道里或工作面，是否漏氮氣的地區(qū)缺氧，其安全通風(fēng)量大可按下式計算：≧＋－－m式中：安全通風(fēng)量氮氣最大泄漏量

m工作面或進風(fēng)巷的氧氣含量注氮時采掘工作面安全氧氣含量＞計算得：

＝

×（

＋

－

）

/

（

－

）＝m

/

根據(jù)計算工作面或巷道風(fēng)量只要是大于

m

便是安全的，同時可算出

m

的氮氣量全部泄漏到巷道內(nèi)或工作面中，則氧氣含量只降到也是安全的。井下日注氮量計算：（）火區(qū)空間體積計算：Vk＝－＋式中

火區(qū)空間體積 m火區(qū)走向長度

m 取

火區(qū)傾斜長度

m 取

取冒落體碎裂系數(shù)取頂板冒落高度 取煤層厚的

倍采高 取

所以

Vk＝－＋＝××××＋根據(jù)防火空間的大小及燃燒程度，注氮量應(yīng)按防火空間的

倍計算，我礦暫定注氮量為防火空間體積的

倍?！敛煽諈^(qū)注氮量為注氮機工作

小時時間。二、

注氮量的大小，主要取決于采空區(qū)的幾何形狀、氧化帶空間大小、巖

/

據(jù)《煤礦用注氮防滅火技術(shù)規(guī)范》（MTT701-1997）的規(guī)定，采用下式以下。

N N 式中：Q

——注氮流量，m/h；Q

——采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m/min；采空區(qū)氧化帶的范圍作面風(fēng)量的 1/60

～1/100

選取。該礦 15煤工作面設(shè)計風(fēng)量為1200m/min，在正常生產(chǎn)期間工作面上下端頭均掛設(shè)風(fēng)幛，可有效減少向采空區(qū)的漏風(fēng)，因此，采空區(qū)氧化帶內(nèi)的漏風(fēng)量暫取

6m/min，并根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行調(diào)整；C

——采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧氣濃度，目前國內(nèi)應(yīng)用較普遍的是將采空區(qū)氧濃度在10～18%之間的區(qū)域視為氧化帶，因為氧化帶的范圍不同而平均氧濃度值也不同，一般取15%；C

——采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，

%；其范圍一般為

7%～10%，取

7%；C

——注入氮氣的濃度，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第238

條的規(guī)定：采用氮氣防滅火時，注入的氮氣濃度不小于97%，因此取

97%；K——備用系數(shù)，一般1.2～1.5，現(xiàn)取

1.3。經(jīng)計算得：Q

=936m/h。

/

1、注氮方式注氮方式分為開放式注氮和封閉式注氮。氣使得采空區(qū)內(nèi)氧化帶的氧含量降低到能使浮煤發(fā)生自燃的濃度以區(qū)早期自燃的防滅火工作。量高濃度瓦斯時，可采取封閉式注氮來降低氧含量并抑制瓦斯爆炸。我礦注氮系統(tǒng)在

15煤層正?；夭善陂g采用開放式注氮方式，工作面回采完畢或火區(qū)封閉后采取封閉式注氮方式。2、

注氮防滅火方法連續(xù)性注氮——工作面開采初期和停采撤架期間，或因地質(zhì)原因，或因機電設(shè)備原因造成工作面推進緩慢，宜采用連續(xù)性注氮。間斷性注氮——工作面正?；夭善陂g，可采用間斷性注氮。我礦在

15煤層正常回采期間注氮方式采用間斷性注氮；在

15連續(xù)性注氮。3、

注氮防滅火工藝防滅火注氮地點選擇在

15煤層工作面進風(fēng)側(cè)，注氮釋放管口應(yīng)處于采空區(qū)氧化帶內(nèi)。由于我礦

15煤層自燃危險性較大，為保證及時、簡便處理

15煤層在工作面回采期間發(fā)生的自燃隱患，設(shè)計采取

/

路，其中第一個氮氣釋放口設(shè)在開切眼，其它釋放口間距以氮管口的移動步距暫時選定為30m，可通過實際注氮效果考察進行修

30m

后開始注氮，同時埋入第二趟30m

停止第一趟管路注氮，并又重新埋設(shè)注氮管路，如此循環(huán)，直至工作氮氣釋放口應(yīng)高于底板，注氮口距底板巷道高度應(yīng)在

300mm

以上，90°彎拐向采空區(qū)，與工作面保持平行；一般情況下，為防止注氮管打

1m

花眼，并用鐵絲網(wǎng)包裹。

注氮管埋設(shè)及釋放口位置

性。根據(jù)氣體擴散原理，濃度差是擴散的推動力。而注入到采空區(qū)內(nèi)氮氣要達(dá)到防滅火的目的，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，其濃度應(yīng)不低于

97%，因此，不可避免地將出現(xiàn)采空區(qū)氮氣向工作面和兩巷擴散

/

境，造成人員的窒息或者瓦斯事故的發(fā)生。所以，必須做好防止向注氮區(qū)域內(nèi)漏風(fēng)和采空區(qū)氮氣泄漏的安全措施。1、工作面上下端頭堵漏為保證向注氮區(qū)域內(nèi)漏風(fēng)和氮氣泄露，首先，在

15煤層工作面

30m

設(shè)置擋風(fēng)簾，擋風(fēng)墻和擋風(fēng)簾的施工方式如圖所示。即：首先沿底板鋪設(shè)風(fēng)簾布，而后在風(fēng)簾布的一端壘設(shè)黃泥（沙）袋子墻，墻體寬度1～2m，之后將風(fēng)簾緊貼袋子墻吊起，把風(fēng)簾布的另一端利用鐵絲掛設(shè)在巷道頂板的錨網(wǎng)上，這種方式施工的袋子墻具有很好的堵漏效堵漏。

1－進風(fēng)巷；2—回風(fēng)巷；3—工作面；4，5，6，7—封堵墻；8—綜采支架；9—采空區(qū)充填材料在工作面上、下隅角封堵示意圖

/

袋子墻和擋風(fēng)簾施工方式示意圖（沿工作面走向垂直剖面）、注氮前必須認(rèn)真檢查各項準(zhǔn)備工作，注氮埋管期間通風(fēng)科要開閉情況是否符合要求及制氮裝置的完好性。、各項工作準(zhǔn)備就緒后，制氮機組操作人員應(yīng)通知調(diào)度室。、調(diào)度室同意后，通知采面注氮人員打開注氮閥門，同時通知制氮司機按規(guī)定時間及質(zhì)量要求開機制氮、送氮。

/

、制氮機嚴(yán)格按操作規(guī)程進行操作，制氮過程中制氮司機必須堅守崗位，隨時注意觀察氮氣的壓力、濃度和機組各處的閥門，保證機組的正常運行及氮氣質(zhì)量。低空氣中的氧氣濃度，使人窒息死亡。因此，必須做好注氮期間的預(yù)防和處理措施：1、為確保安全，注氮前通風(fēng)隊巡查管路人員必須巡查管路完好工作面瓦斯員后，方可進行注氮。2、注氮前必須認(rèn)真檢查管路、注氮位置和各閥門開關(guān)狀態(tài)是否符合要求。3、為防止注氮管路開關(guān)被隨意打開和關(guān)閉應(yīng)在閥門上掛上“注氮危險，勿動”文字警告牌，并對所有開關(guān)加鎖。4、定期對氮氣出口的安全閥門進行可靠性檢測。的文字警告牌，并通知三班作業(yè)人員，一旦氧氣濃度降到18.5%時，立即通知制氮司機停止注氮，及時尋找原因和撤離人員。6、同時測定好工作面、回風(fēng)流及采面上隅角一氧化碳、二氧化碳、瓦斯以及溫度情況。一旦發(fā)現(xiàn)異常立即匯報調(diào)度室、通風(fēng)科。7、注氮期間，通風(fēng)科安排專人攜帶測氧儀器全面檢查輸?shù)苈仿放c閥門的檢漏工作，在注氮期間，每人巡視一遍管路，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)氮氣泄漏時，應(yīng)立即組織人員及時排除故障，漏氣嚴(yán)重時，應(yīng)立即停止

/

處理時嚴(yán)禁人員口鼻正對漏氣點。8、在注氮過程中，如發(fā)生主扇停風(fēng)，造成工作面停風(fēng)，瓦斯、安全員或工作面跟班隊干應(yīng)立即組織將工作面人員撤離至進風(fēng)大巷，并通知制氮車間或調(diào)度室立即停止注氮。9、注氮結(jié)束后，繼續(xù)檢測工作面及回風(fēng)流的各種氣體濃度和溫度情況。10、采煤工作面大面積垮落可能造成工作面采空區(qū)注入的氮氣預(yù)報工作，在頂板大面積垮落前，要加強氣體監(jiān)測，頂板大面積垮落時工作面及回風(fēng)巷人員可由工作面撤離至采面進風(fēng)巷安全處?；鹋_帳，做好日常管理、檢查、維護等工作。輸?shù)苈废到y(tǒng)必須固定專人進行檢查與維修，保持管路、閥門良好，不發(fā)生漏氣。注氮巷內(nèi)一次。井安全監(jiān)測系統(tǒng)，并保證其連續(xù)正常工作。并設(shè)置專職瓦檢員，加強工作面和進回風(fēng)順槽的氧氣監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)氧氣濃度低于18%時立即停止工作，撤出人員，減少注氮量，待風(fēng)流中氧氣濃度大于18%時，方能恢復(fù)工作。

/

將使采空區(qū)內(nèi)冷卻氧化帶加寬，影響惰化效果，因此，注氮前對上下隅角采取打設(shè)風(fēng)障、封堵墻等封堵措施，減少漏風(fēng)量，才能以較少的注氮量達(dá)到較好的惰化效果，達(dá)到防火的目的?？諈^(qū)大量涌出瓦斯，風(fēng)流中