注氮防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)(八號(hào)礦)

~~第一章企業(yè)基本情況項(xiàng)目單位基本情況和財(cái)務(wù)狀況1.1.1公司的基本情況昌吉州煤礦八號(hào)井于2005年開工建設(shè)，2007年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.6Mt/a，是自治區(qū)“十五”期間重點(diǎn)建設(shè)的煤炭項(xiàng)目，采用斜井開拓，采煤方法為走向長壁綜采放頂煤采煤方法，核定生產(chǎn)能力1.2Mt/a，2009年達(dá)到核定生產(chǎn)能力。井田面積5.18km2,可采儲(chǔ)量5000多萬噸，服務(wù)年限35年。1.1.2公司經(jīng)營情況截止2011年末，公司共生產(chǎn)原煤2.15Mt，銷售煤炭2.3Mt，營業(yè)收入29482萬元，實(shí)現(xiàn)利潤總額4783萬元，稅后利潤3286萬元，職工人均收入4.6萬元，資產(chǎn)規(guī)模達(dá)到104423萬元。1.2項(xiàng)目建設(shè)外部條件1.2.1水源條件八號(hào)井工業(yè)場(chǎng)地水源為五號(hào)平硐（八號(hào)井為該平硐的接替井）。該水源晝夜涌水量為1860m3。水質(zhì)經(jīng)化驗(yàn)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。水源地標(biāo)高為+1545m1.2.2電源條件昌吉州煤礦八號(hào)井已建成35kv變電站一座，該變電站的電源取自呼圖壁電廠，主變壓器型號(hào)為6300KV和5000KVA，35KV/6.0KV兩臺(tái)。公司決定新建一座35kv區(qū)域變電站，從該變電站出兩趟6kv線路供八號(hào)井用電。1.2.3運(yùn)輸條件昌吉州煤礦有公路直達(dá)昌吉市區(qū)并與國道312線相接。礦井井口距公司約2km。交通運(yùn)輸條件非常便利，能滿足八號(hào)井的建設(shè)和生產(chǎn)需要。1.2.4物資供應(yīng)項(xiàng)目所在地緊靠昌吉州昌吉市，工業(yè)比較發(fā)達(dá)，項(xiàng)目建設(shè)所需的物資、設(shè)備、材料供應(yīng)充足，物資供應(yīng)條件也是具備的。1.3煤炭資源和開采地質(zhì)條件1.3.1地理位置及交通條件八號(hào)井井田位于昌吉市西南200km處的呼圖壁縣。地理坐標(biāo)：東經(jīng)84o20ˊ47"～84o25ˊ，北緯44o8ˊ30"～44o9ˊ30"。井田西端的昌吉州煤礦及井田東端的呼圖壁電廠均有公路直達(dá)昌吉市區(qū)并與國道312線相接1.3.2地形地貌井田位于天山南麓低中山區(qū)，地勢(shì)西南高，東北低。IX線以西，海拔+1400m～+1600m，高差不大，但切割細(xì)碎。IX經(jīng)以東，海拔+1050m～+1450m，地形切割劇烈，溝谷縱橫，高差達(dá)400m以上。地貌上是一已肢解的沖積扇區(qū)，由侵蝕的低中山和侵蝕-堆積階地組成。1.3.3工程及水文地質(zhì)井田東有小東河，西有小西河。小東河自南而北流經(jīng)礦區(qū)東端，水面寬10～15m，汛期水流湍急，河床坡度5o左右。洪水期流量為27m3/s～29.3m3/s，枯水期流量為2.24m3/s～2.27m3/s。年平均流量9.14m3/s，歷年最大流量487m3/s，最小流量0.35m3小西河為山泉匯集的山間小溪，流量0.17～0.39m3/s，后因七號(hào)平硐在上游設(shè)立水源地，現(xiàn)流量僅0.08～0.13m31.3.4氣象條件礦區(qū)6～8月為夏季。7月份平均氣溫23.3℃。6～7月多雨，經(jīng)常雹雨交加形成山洪，冰雹直徑可達(dá)1厘米。10月份中上旬開始降雪，次年3月底至4月初消融。年平均降水量245.6mm，最高年份達(dá)426.2mm，年平均均蒸發(fā)量為1857.7mm，最大凍土深度約1.3.5地震烈度礦區(qū)位于地震帶上，地震頻繁。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告地震裂度屬八度預(yù)測(cè)區(qū)。1930年至今，礦區(qū)及鄰近區(qū)共發(fā)生大于4.7級(jí)中強(qiáng)震14次，其中，6級(jí)以上5次，7級(jí)以上1次，小于4.7級(jí)地震不下百余次，且震中距礦區(qū)不超過75km，屬地震多發(fā)區(qū)。1.3.6煤層賦存井田內(nèi)共含煤6層。B5煤層全區(qū)可采，B1、B6煤層在南翼大部可采，B3、B4、B5煤層在南翼局部可采，北翼不存在。B2煤層不可采。因此，本井田的主采煤層為B5、B6、B1。煤層的特征表達(dá)如下：B1煤層：為中厚～厚煤層。南翼BI線以西，煤層平均可采厚3.98m，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，BI線及其以東，煤層分叉變薄，結(jié)構(gòu)變得較復(fù)雜，平均可采厚僅1.45m。北翼僅見層位，煤層已不復(fù)存在。全井田煤層0～5.28m，平均2.96m。南翼井田大部可采。B5煤層:為較穩(wěn)定的厚～特厚煤層。厚4.53～19.91m，平均8.73m。煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，向斜南翼分成上下兩層,上分層平均厚度2.60m，下分層平均厚度6.26m，上下分層間距0.42m；向斜北翼不分層。全井田均可采。B6煤層:主要分布在南翼，為較穩(wěn)定～不穩(wěn)定的大部可采煤層，厚0～5.13m，平均3.72m?？刹煞秶诩覫-BⅡ線之間。南翼井田大部可采。1.3.7物理性質(zhì)各煤層性質(zhì)基本相同，呈黑色，條痕深棕色，多具瀝青光澤，燃點(diǎn)低，著火快、焰中長、焰色淺紅、煙青淡不結(jié)焦。煤的比重B1為1.3t/m3；B5為1.29t/m3；B6為1.29t/m3。1.3.8化學(xué)性質(zhì)本井田主要開采煤層為B5、B6煤層，根據(jù)補(bǔ)勘區(qū)內(nèi)各煤層的工業(yè)分析成果，見表1-1,B5原煤水分(Mad)=8.01%,灰分（Ad）=13.78%,揮發(fā)分(Vdaf)=47.68%;B6原煤水分(Mad)=7.98%,灰分（Ad）=23.88%，揮發(fā)分(Vdaf)=49.30%。B5原煤全硫和磷含量分別為：St,d=0.34%，Pd=0.042%；B6原煤全硫和磷含量分別為：St,d=0.23%，Pd=0.049%；B5、B6原煤收到基低位發(fā)熱量（Qnet.ar）分別為28.27MJ/kg及29.10MJ/kg。表1-1各煤層工業(yè)分析成果統(tǒng)計(jì)表煤層號(hào)原煤（%）精煤（%）水分（Wf）灰分（Ag）揮發(fā)分(Vr)水分（Wf）灰分（Ag）揮發(fā)分(Vr)B64.45-14.147.98(15)9.75-48.8023.88(15)44.40-53.5249.30(15)3.83-9.756.18(7)5.46-11.928.71(7)40.32-48.1444.75(7)B52.43-14.458.01(27)4.88-41.3313.78(27)41.16-55.6047.68(27)3.95-10.216.81(13)4.56-8.636.46(13)40.37-48.3446.38(13)B513.82-10.847.16(15)6.80-47.5123.67(15)28.90-55.4148.32(15)4.64-7.605.66(7)7.62-12.369.25(7)44.74-48.7346.74(7)B45.35-9.116.11(10)13.81-48.0432.40(10)45.69-66.1852.53(10)3.89-7.915.70(8)8.44-14.9010.89(8)42.19-50.5346.02(8)B34.06-9.667.28(10)13.91-44.4427.68(10)45.65-52.7050.05(10)3.57-9.345.51(8)6.59-12.338.85(8)41.10-51.3946.40(8)B23.67-9.966.95(8)18.21-49.837.94(8)47.60-56.6553.12(8)3.58-9.875.92(8)8.75-14.2210.68(5)43.81-50.1847.65(8)B13.34-10.057.43(16)8.14-38.5320.27(16)49.43-57.6252.86(16)3.30-10.365.66(11)5.85-13.739.61(11)46.71-51.8049.06(11)煤層平均2.43-14.457.834.88-49.8217.1728.90-66.1848.843.30-10.366.445.46-14.907.4840.32-51.8046.63八號(hào)井井田主要開采煤層為B5、B6煤層，根據(jù)補(bǔ)勘區(qū)內(nèi)各煤層的工業(yè)分析成果，B5原煤水分(Mad)=8.01%,灰分（Ad）=13.78%,揮發(fā)分(Vdaf)=47.68%，煤層為較穩(wěn)定的厚～特厚煤層，厚4.53～19.91m，平均8.73m；B6原煤水分(Mad)=7.98%,灰分（Ad）=23.88%，揮發(fā)分(Vdaf)=49.30%，煤層為較穩(wěn)定～不穩(wěn)定的大部可采煤層，厚度0～5.13m，平均3.72m。采煤方法采用走向長壁綜采放頂煤采煤法。1.3.9礦井生產(chǎn)情況1.主斜井：井筒斜長790m，傾角25°，凈斷面7.13m2，采用砼砌碹支護(hù)。井筒裝備1000mm2.副斜井：井筒斜長740m，傾角25°，凈斷面9.12m23.風(fēng)井：井筒斜長587m，傾角12°至43°，凈斷面6.83m24.車場(chǎng)與硐室及輔助巷道（1）車場(chǎng)根據(jù)開拓布置，井底車場(chǎng)布置在+1154m水平，為平車場(chǎng)形式，首采區(qū)布置有三個(gè)中部車場(chǎng)，采用石門甩車場(chǎng)形式。（2）硐室井底車場(chǎng)附近設(shè)消防材料庫、等候室、中央變電所、中央水泵房等硐室。5.大巷道采區(qū)為中央雙翼采區(qū)，不設(shè)運(yùn)輸和回風(fēng)大巷，后期開采東翼的二采區(qū)時(shí)，布置皮帶運(yùn)輸大巷和軌道運(yùn)輸大巷。二采區(qū)布置單獨(dú)的回風(fēng)斜井。至東翼的+1154m水平皮帶運(yùn)輸大巷長度750米，已施工完成；+1154m水平軌道大巷及聯(lián)絡(luò)巷長800米，已施工6.二采區(qū)巷道（尚未掘進(jìn)）（1）上山一采區(qū)上山已經(jīng)施工完畢，目前正在回采。二采區(qū)為接替采區(qū)，上山尚未施工。1）二采區(qū)軌道上山900m；2）二采區(qū)皮帶上山850m；3）二采區(qū)回風(fēng)上山760m；（2）車場(chǎng)及硐室采區(qū)車場(chǎng)及硐室500米（3）準(zhǔn)備巷道一采區(qū)準(zhǔn)備巷道已經(jīng)施工完畢，二采區(qū)首采工作面準(zhǔn)備巷道運(yùn)輸順槽、軌道順槽、開切巷及聯(lián)絡(luò)巷道1880米7.采煤方法現(xiàn)回采的工作面為首采區(qū)B51104工作面，B5、B6煤層聯(lián)合開采，采用走向長壁后退式綜采放頂煤采煤方法，運(yùn)輸及軌道順槽均沿B5煤層底板布置，工作面走向長度835m，工作面長度130m，煤層傾角平均25°，已回采400m。采煤工藝為走向長壁綜采放頂煤，具體為：采煤機(jī)割煤落煤（頂煤采用松動(dòng)爆破落煤）；利用采煤機(jī)滾筒和刮板輸送機(jī)及支架尾梁放煤自行裝煤；利用前部及后部中雙鏈可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤；利用液壓支架支護(hù)頂板；采用全部垮落法處理采空區(qū)。采煤機(jī)截深0.6m，割煤高度2.7m，放煤高度6.3m，采放比1：2.33，放煤步距2.4m。8.礦井主要設(shè)備礦井主要設(shè)備見表1-2。9.地面生產(chǎn)系統(tǒng)礦井現(xiàn)有地面生產(chǎn)工藝系統(tǒng)如下：原煤經(jīng)主斜井帶式輸送機(jī)（B=1000mm、L=860m、V=3.15m/s、Q=450t/h、β=25°、ST3000、2×450kW-6KV）運(yùn)至井口后，通過上倉帶式輸送機(jī)運(yùn)往篩分裝車倉，在裝車倉上部進(jìn)行篩分，原煤被分為0～25mm、25～50mm、+50mm三級(jí)，對(duì)+50mm粒級(jí)進(jìn)行人工揀矸。各產(chǎn)品煤分別入倉儲(chǔ)存，三個(gè)末煤倉儲(chǔ)量為2000t，大塊煤倉120t，中塊煤倉100t，各產(chǎn)品煤分別裝車外銷。表1-2礦井主要設(shè)備表序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格主要參數(shù)1主通風(fēng)機(jī)2臺(tái)FBCZNO20型軸流式風(fēng)量1200-7500m3/min，風(fēng)壓230-1100pa，功率2×110KW2主井提升機(jī)DTL80/20/250帶寬:1000mm，運(yùn)輸能力：450t/h，3副井提升機(jī)JK-2.5×2.2/20E型提升機(jī)軌型30kg/m，軌距600mm，最大靜張力90KN4主要運(yùn)輸系統(tǒng)一臺(tái)SDJ/100/2×75輸送機(jī)兩臺(tái)DSJ-/80/2×402×75帶寬1000mm，輸送量500t/h2×40帶寬800mm，輸送量450t/h5供電系統(tǒng)自引礦區(qū)35KV/6變電所雙回路MYJY22-95高壓電纜6排水系統(tǒng)三臺(tái)MD155-67×5型水泵Q=155m3/h，揚(yáng)程335m，排水管D219×10型無縫鋼管兩趟，7壓風(fēng)系統(tǒng)LW-22/7型兩級(jí)雙缸雙作用冷卻式空壓機(jī)2臺(tái)排氣量22m3/min,排氣壓力0.7Mpa,主干管Φ108×68地面系統(tǒng)（選煤系統(tǒng)）上倉TD75型膠帶運(yùn)輸機(jī)螺旋篩ＳＬ－Ｕ１型輸送量500/h，帶寬1000mm1.3.10證載生產(chǎn)能力八號(hào)井于2004年5月開工建設(shè)，2007年9月通過自治區(qū)的竣工驗(yàn)收，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.6Mt/a，是自治區(qū)“十五”期間重點(diǎn)建設(shè)的煤炭項(xiàng)目。2009年，經(jīng)自治區(qū)有關(guān)部門組織驗(yàn)收，核定生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。1.3.112011年煤炭產(chǎn)量2011年礦井總產(chǎn)量為1.2152Mt。1.3.122011年末保有地質(zhì)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量截至2011年12月31日，礦井保有地質(zhì)儲(chǔ)量為83.9173Mt，其中探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（121b）為9.1839Mt，控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（122b）為23.9653Mt，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）為50.7681Mt；可采儲(chǔ)量為54.5462Mt，其中探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（121b）為5.9695Mt，控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（122b）為15.5774Mt1.4項(xiàng)目基本情況為了確保礦井氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)安全有效的實(shí)施，決定為八號(hào)井單獨(dú)建立一套氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)。礦井現(xiàn)使用KJ4N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和A5085束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

第二章氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)建設(shè)的必要性根據(jù)2007年新疆煤炭科學(xué)研究院檢測(cè)報(bào)告可知：礦井可采煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ級(jí)，自燃傾向性為容易自燃煤層，為低瓦斯礦井?；夭晒ぷ髅娌捎米呦蜷L壁綜采放頂煤采煤方法。注氮防滅火的實(shí)質(zhì)是采用不助燃的氮?dú)庾⑷氲侥芤鹈禾孔匀蓟蛞呀?jīng)產(chǎn)生火災(zāi)的空間，使該空間內(nèi)的氧氣含量降低并達(dá)到不再使可燃燒物氧化和繼續(xù)燃燒的程度，達(dá)到防滅火的目的。氮?dú)夥罍缁鹱饔脵C(jī)理主要在于對(duì)煤的氧化、自燃和可燃物的燃燒能夠起到惰化阻燃和惰化抑爆作用。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：開采有自燃傾向性煤層的礦井，在礦井和新水平的設(shè)計(jì)中，必須采取綜合（包括開拓方式，巷道布置，開采方法，回采工藝，通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)等）以及專項(xiàng)（包括注漿或注砂、噴注阻化劑、注入惰性氣體、均壓技術(shù)等）預(yù)防煤層自燃發(fā)火措施；開采有自燃傾向性的煤層，必須對(duì)采空區(qū)、突出和冒落孔洞等空隙采用預(yù)防性注漿或全部充填、噴灑阻化劑、注入阻化泥漿、惰性氣體以及均壓通風(fēng)等措施，防止自燃發(fā)火?！睹禾抗I(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215-2005）《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：一級(jí)自燃礦井應(yīng)建立以注漿（或注砂）為主、以阻化劑或均壓技術(shù)為輔的防滅火系統(tǒng)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)并配備惰氣滅火裝置；二級(jí)自燃礦井應(yīng)建立注漿（或注砂）為主，以阻化劑或均壓技術(shù)為輔的防滅火系統(tǒng)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。.因此礦井必需建立一套獨(dú)立的氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)。

第三章氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)設(shè)計(jì)3.1氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)及方法的選擇氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)的實(shí)質(zhì)是將氮?dú)馑偷讲煽諈^(qū)，使該區(qū)域空氣惰化，氧氣濃度降低到煤自然發(fā)火的臨界濃度以下，以抑制煤的氧化自燃，直到火區(qū)窒息的防滅火技術(shù)。氮?dú)夥罍缁饳C(jī)理主要有惰化、抑爆、減小漏風(fēng)和吸熱等應(yīng)用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)防治礦井火災(zāi)，是世界主要產(chǎn)煤國家所公認(rèn)的行之有效的方法。自上世紀(jì)70年代以來，國外煤礦普遍采用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)，取得了很大的成就，并都將該項(xiàng)技術(shù)作為常規(guī)的防滅火手段。我國從1980年起，通過10余年的試驗(yàn)研究，為我國煤礦推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)和積累了經(jīng)驗(yàn)，1992年氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)納入了《煤礦安全規(guī)程》，并于1997年制定和頒布了《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》。從此，氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)走上了法制化、科學(xué)化和規(guī)范化的軌道。注氮方式可分為埋管式注氮方法、拖管式注氮方法以及其它的注氮方法。目前我國煤礦大多采用埋管式注氮方法。注氮方式可分為連續(xù)式和間歇式兩種。采用哪一種方式，主要取決于氮?dú)庠诓煽諈^(qū)內(nèi)的滯留時(shí)間和惰化效果。間歇式注氮方式即在采空區(qū)“氧化帶”區(qū)域注入氮?dú)?，考察氮?dú)庠谠搮^(qū)域內(nèi)的滯留時(shí)間和惰化效果，當(dāng)該區(qū)域濃度降低至自然發(fā)火臨界濃度之下時(shí)停止注氮；隨著氮?dú)獾男孤?，采空區(qū)內(nèi)的濃度會(huì)逐漸回升，當(dāng)濃度回升至自然發(fā)火臨界濃度之上時(shí)，重新開始新一輪的注氮。當(dāng)注氮口推移至“氧化帶”以外而進(jìn)入“窒息帶”時(shí)停止注氮。3.2防滅火注氮流量的計(jì)算1）供氮能力a制氮設(shè)備或裝置的供氮能力應(yīng)按礦井注氮工作面防火注氮需要選取，供氮能力可按式1計(jì)算(1個(gè)工作面注氮量)：（7-1）=1440式中——注氮量；——采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，，取10；——采空區(qū)內(nèi)氧化帶平均含量，10%～20%，取15%；——采空區(qū)氧化帶防火惰化指標(biāo)，取7%；——注氮防火時(shí)氮?dú)饧兌?，?7%；K——備用系數(shù)，為1.2～1.5，取1.2。b按產(chǎn)量所形成的空間計(jì)算：（7-2）561式中——煤的密度，，取1.4；——管路輸?shù)剩?.9；——采空區(qū)注氮效率，一般取0.3—0.7，設(shè)計(jì)取0.7；——空氣中的氧含量，取20.9%；——采區(qū)防火惰化指標(biāo)，規(guī)定為97%；K——備用系數(shù)，1.3～1.5，取1.5；t——一年300工作日。結(jié)合本采區(qū)實(shí)際情況綜合考慮注氮量按700。2）氮?dú)饧兌认蚍阑饏^(qū)注入氮?dú)獾募兌纫暺淠軐⒉煽諈^(qū)的氧濃度降低到煤自燃臨界氧濃度而定。而向火區(qū)注入氮?dú)饧兌葢?yīng)不低于97％。3）供氮壓力地面、井下制氮設(shè)備的供氮壓力，可按供氮壓力公式計(jì)算，其管路末端的絕對(duì)壓力應(yīng)不低于0.2MPa。4）輸?shù)苈窂木鹿┑獣r(shí)，除應(yīng)采用鋼管外，在滿足輸?shù)獕毫Φ那闆r下，可選用耐壓橡膠軟管。但進(jìn)人采空區(qū)或火區(qū)的管路必須采用無縫鋼管。輸?shù)苈返闹睆綉?yīng)滿足最大輸?shù)髁亢蛪毫Φ囊?。輸?shù)苈分睆降V用輸?shù)苈分睆桨?-3式計(jì)算（7—3）式中Q———最大輸?shù)髁?，；D———注氮管路最小直徑，mm；V———管道內(nèi)允許流速，當(dāng)壓力為0.3～0.6MPa時(shí)，V選為20。5）注氮抑制瓦斯爆炸撲滅瓦斯積聚區(qū)的火災(zāi)，需建防爆墻。注氮的同時(shí)，取樣分析災(zāi)區(qū)氣體成分的變化，并用空氣一甲烷混合物的爆炸三角形法進(jìn)行失爆性的判定。6）注氮防滅火惰化指標(biāo)采空區(qū)惰化防火氧濃度指標(biāo)不大于煤自燃臨界氧濃度，其值由氣相色譜吸氧法測(cè)定；惰化滅火氧濃度指標(biāo)應(yīng)不大于3%；惰化抑制瓦斯爆炸氧濃度指標(biāo)應(yīng)小于12%。7）輔助防滅火措施束管監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)控是注氮防滅火實(shí)施的重要保證，可掌握被控制區(qū)域的氣體動(dòng)態(tài)變化，并根據(jù)氣體的變化情況判別工作面采空區(qū)處于何種狀態(tài)，才能根據(jù)氣體的變化狀態(tài)采取相應(yīng)的防治手段做到防患于未然。均壓通風(fēng)均壓通風(fēng)可以降低礦井主扇對(duì)工作面采空區(qū)負(fù)壓作用，能有效抑止在礦井負(fù)壓作用下氮?dú)庀虿删蚩臻g的涌出，形成防治區(qū)域微負(fù)壓或微正壓，防止或杜絕新鮮空氣流人，以保證防治區(qū)域的缺氧和惰化，降低煤炭氧化自燃的速度。8）注氮防滅火的效果考察為保證注氮防滅火的效果，宜對(duì)注氮的區(qū)域采取均壓措施，并采取嚴(yán)格的堵漏措施以及有效的火災(zāi)監(jiān)測(cè)，使防滅火區(qū)域的漏風(fēng)量降到最低限度?？疾靸?nèi)容：——注氮前、后采空區(qū)三帶的變化；——注氮量、注氮擴(kuò)散半徑、注氮口移動(dòng)步距等。3.3制氮設(shè)備選擇及工藝我國煤礦防滅火目前所選用的制氮設(shè)備有：地面固定式深冷制氮?dú)庠O(shè)備；礦用地面固定式、地面移動(dòng)式和井下移動(dòng)式變壓吸附制氮設(shè)備，以及礦用地面固定式、地面移動(dòng)式和井下移動(dòng)式膜分離制氮設(shè)備。按空分原理可分為深冷式、變壓吸附式和膜分離式。近幾年來，是以變壓吸附和膜分離制氮設(shè)備在煤礦現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得最多。

為滿足煤礦選擇氮?dú)庠丛O(shè)備的需要，本次設(shè)計(jì)選用由煤炭科學(xué)研究總院重慶分院與溫州瑞氣空分設(shè)備有限公司合作，共同研制開發(fā)出JXZD系列（氮?dú)饧兌葹?8%，產(chǎn)氣量為200—800）礦用井下移動(dòng)式制氮設(shè)備兩臺(tái)，一臺(tái)備用。北京中才華源技術(shù)有限公司生產(chǎn)的JSG6礦井火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一套。注氮方式鉆孔注氮：在地面或井下，向采空區(qū)或火災(zāi)隱患的區(qū)域打鉆孔(全套管)注氮。插管注氮：工作面開切眼、停采線和巷道高冒區(qū)，可采用向火源直接插管的注氮方式進(jìn)行注氮。密閉注氮：利用密閉墻上預(yù)留的注氮管向火區(qū)或火災(zāi)隱患的區(qū)域?qū)嵤┳⒌?。注氮方法及注氮地點(diǎn)根據(jù)對(duì)火情的預(yù)測(cè)情況，可選擇連續(xù)或間歇注氮。防滅火注氮地點(diǎn)應(yīng)盡可能選擇在進(jìn)風(fēng)側(cè)或靠近火源。工作面采空區(qū)注氮防火的注氮管口應(yīng)處于采空區(qū)氧化帶內(nèi)。注氮方法及注氮地點(diǎn)根據(jù)對(duì)火情的預(yù)測(cè)情況，可選擇連續(xù)或間歇注氮。防滅火注氮地點(diǎn)應(yīng)盡可能選擇在進(jìn)風(fēng)側(cè)或靠近火源。工作面采空區(qū)注氮防火的注氮管口應(yīng)處于采空區(qū)氧化帶內(nèi)。3.4輸?shù)苈愤x擇管路的鋪設(shè)應(yīng)盡量減少拐彎，要求平、直、穩(wěn)，接頭不漏氣。每節(jié)鋼管的支點(diǎn)不少于兩點(diǎn)，每節(jié)軟管的吊掛不少于4點(diǎn)，不允許在管路上堆放它物，低洼處可設(shè)置放水閥，輸?shù)苈返姆植硖帒?yīng)設(shè)置三通和截止閥及壓力表，輸?shù)苈窇?yīng)進(jìn)行防銹處理，表面涂黃色油漆，并且定期對(duì)輸?shù)苈愤M(jìn)行試壓檢漏。在工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋設(shè)一定長度(其值由考察確定)的厚壁鋼管作為注氮管路，它的移動(dòng)主要利用工作面的液壓支架，或工作面運(yùn)輸機(jī)頭、機(jī)尾，或工作面進(jìn)風(fēng)巷的回柱絞車作牽引。注氮管隨著工作面的推進(jìn)而移動(dòng)，使其始終埋入采空區(qū)內(nèi)的一定深度。氮?dú)忉尫趴趹?yīng)高于底板0.5m的位置，并且采用90°的彎管與工作面保持平行，孔口不可向上，并且用石塊、木垛加以保護(hù)，防止管路堵塞。輸?shù)苈罚褐频獜S房——副井——運(yùn)輸石門——軌道大巷——軌道上山——區(qū)段運(yùn)輸順槽、區(qū)段回風(fēng)順槽。3.5其它防滅火措施1、阻化劑防滅火（1）阻化劑選擇目前，使用阻化劑藥劑主要有CaCl2、NaCl、MgCl2（鹵液或鹵片），以及水玻璃和生石灰等。從使用效果來看CaCl2、MgCl2較好。從使用經(jīng)濟(jì)效率來看MgCl2比較便宜，MgCl2為鹽的副產(chǎn)品貨源相對(duì)充足，故設(shè)計(jì)確定藥劑采用MgCl2，現(xiàn)場(chǎng)可椐當(dāng)?shù)厍闆r靈活調(diào)整。（2）噴灑工藝系統(tǒng)工作面采空區(qū)阻化劑溶液防滅火有兩種方式，一是向采空區(qū)直接噴灑，二是采用高壓霧化器將溶液變成汽霧隨漏風(fēng)漂灑到采空區(qū)。前者缺點(diǎn)消耗藥液量大、占用人力多、噴灑不均、效果差；但其優(yōu)點(diǎn)是不易對(duì)支架形成腐蝕。后者的藥量消耗少、霧化采空區(qū)的范圍大、管理簡(jiǎn)單、效果好，但阻化劑汽霧易漂到工作面支柱上對(duì)其有腐蝕作用，要求操作時(shí)立即擦凈支柱。經(jīng)綜合考慮后，設(shè)計(jì)確定采用阻化劑霧化方式。阻化劑防滅火的霧化系統(tǒng)，根椐其貯液形式與阻化劑發(fā)射泵的位置，通常分為移動(dòng)式、半永久式和永久式三種。移動(dòng)式是把貯液箱與發(fā)射泵放在平板車上與工作面移動(dòng)變電站、泵站等設(shè)備組成列車，隨工作面推進(jìn)向前移動(dòng)；半永久式是將貯液箱及發(fā)射泵布置在工作面順槽口，用輸液管把藥液送到工作面，系統(tǒng)隨工作面搬家而移動(dòng)。永久式是在運(yùn)輸石門內(nèi)集中設(shè)一個(gè)貯液池和阻化劑發(fā)射泵站，通過管路將藥液輸送到工作面。設(shè)計(jì)結(jié)合井下輔助運(yùn)輸方式及回采工藝，確定為移動(dòng)式，即將藥液箱和發(fā)射泵放在平板車上，與工作面移動(dòng)變電站、泵站一塊布置，排液干管采用高壓膠管到工作面，然后接三通和高壓軟管，并與霧化器相聯(lián)接。本系統(tǒng)由貯液箱、吸液管、發(fā)射泵、排液管、壓力表、閥門開關(guān)、三通及霧化器和噴嘴組成。（3）參數(shù)計(jì)算1）阻化劑溶液濃度根據(jù)目前一些礦井調(diào)研及實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，藥劑濃度越大，防滅火效果越好，但噸煤成本也將提高，一般使用濃度為10－20%就能滿足防滅火的要求。濃度超過20%時(shí)阻化率提高不大，而成本將大幅度增加，設(shè)計(jì)結(jié)合本礦井煤層特點(diǎn)和開采方法等，初步確定選用15%的濃度，礦井根據(jù)實(shí)際使用效果，最后確定經(jīng)濟(jì)合理的濃度參數(shù)。2）阻化劑溶液用量一般來說，煤的吸液量跟藥液濃度、煤的粒度和煤的物理性質(zhì)有關(guān)，煤的透氣性好、孔隙多、結(jié)構(gòu)松馳，吸液量就大，煤的粒度越小，吸液量越大，根據(jù)井田內(nèi)煤層賦存條件、煤的物理性質(zhì)、工作面回采工藝，分別按浮煤和頂煤計(jì)算溶液用量。按放頂煤工作面計(jì)算阻化劑溶液用量。a、工作面底板浮煤霧化量V1V1=K1K2LBh1A1/g（m3/d式中：V1——工作面底板浮煤霧化溶液量，m3/d；K1——工作面上、下端加噴嘴噴灑巷道幫壁及隅角煤加量系數(shù)，取1.2；K2——浮煤的密度，平均取0.9t/m3；L——工作面長度，130m；B——一次霧化寬度，取2.4m（即工作面日推進(jìn)度）；h1——底板浮煤厚度，設(shè)計(jì)取0.5m；A1——原煤（浮煤）對(duì)阻化劑溶液的吸取量，霧化時(shí)一般10－50kg/t，設(shè)計(jì)取30kg/t；g——阻化劑溶液密度，取1.05m3/t經(jīng)計(jì)算得：V1=4.81m3b、工作面頂煤霧化量V2V2=K3LBh2A2/g（m3/d式中V2——工作面頂煤霧化溶液量，m3/d；K3——頂煤垮落后塊煤密度，設(shè)計(jì)取0.8t/m3；h2——未放出的頂煤厚度，取1m；A2——頂煤垮落吸取溶液量，取10kg/t；L、B、g——符號(hào)意義同前。經(jīng)計(jì)算得：V2=2.38m3/dc、工作面一次噴灑總量:V=V1+V2=7.19m3（4）設(shè)備選擇根據(jù)阻化劑用量及開采條件，設(shè)備選型如下：貯液箱，由原鋼板焊接成箱體，容積2×3.5m3發(fā)射泵：選用WJ24型噴霧泵，其壓力為6.3Mpa，流量為320L/min。排液管：干管設(shè)計(jì)選用Φ50mm高壓膠管，支管設(shè)計(jì)選用Φ16－25mm高壓軟膠管連接干管和霧化器或噴嘴，膠管耐壓要求不小于10Mpa。三通：設(shè)計(jì)選用K型三通，分別與干管和支管相配套。閥門開關(guān)：設(shè)計(jì)在干管與支管中分別設(shè)置閥門，控制系統(tǒng)中的噴嘴。壓力表：輸液管上安裝壓力表，壓力范圍0～100kg/cm2。噴嘴：設(shè)計(jì)在工作面中部、下端頭各配一個(gè)噴嘴，噴嘴選用扁型，出口尺寸為4×20（mm2）。霧化器：設(shè)計(jì)選用撫順煤科分院研制的I型霧化器。2、束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的選擇該礦所采煤層均屬易自燃發(fā)火煤層，采煤方法為走向長壁綜采放采煤法，根據(jù)礦井防滅火的要求，設(shè)計(jì)為礦井配備了氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)，同時(shí)為礦井配備A5085束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，做為氮?dú)夥罍缁鸬呐涮自O(shè)施，該系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、能夠24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、操作方便直觀等特點(diǎn)。用戶可根據(jù)需要建立數(shù)據(jù)庫，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也可與礦領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。（2）井下采樣點(diǎn)的設(shè)置該礦井下布置一個(gè)回采工作面和兩個(gè)煤巷掘進(jìn)工作面，根據(jù)礦井自燃發(fā)火的特點(diǎn)，為此在采掘工作面回風(fēng)巷設(shè)固定測(cè)點(diǎn)，在井下注氮地點(diǎn)設(shè)置移動(dòng)測(cè)點(diǎn)，以檢測(cè)注氮后火區(qū)和巷道的氣體變化情況。在上