1、1 一采區下組煤（8#煤）采空區密閉注氮設計一、氮氣防火1、設計依據（1）礦井開拓方式、采區布置礦井采用斜井單水平開拓,礦井布置3 條大巷,1 條為運輸大巷,鋪設膠帶運送機運輸煤炭,1 條為輔助運輸大巷,鋪設軌道運輸材料、設備,另一條為專用回風巷.全井田劃分三個盤區,首采區為一盤區為于進回風斜井井底車場附近,利用礦井 3條大巷開采,采煤工作面分布于3條大巷地兩側.垂直開采深度170m480m.（2）采煤方法采煤方法為傾斜長壁綜合機械化采煤法,首采工作面長80m,采高2.2m,傾斜長度1000m.工作面回踩率0.95.工作面采用“三八”作業制度,二班采煤,一班準備,日完成 9 個循環,循環進尺0
2、.6m.（3）煤層賦存條件4-2煤層穩定,煤層傾角24,井田內地質構造簡單,局部有小斷層.煤層頂板為粉砂巖和泥巖,容易冒落,地板為黑色碳質泥巖,遇水膨脹.（4）煤層自燃傾向性4-2煤層經鑒定自燃傾向性為容易自燃.2、注氮防火系統（1）注氮設備由于礦井產量不大,一個工作面生產,注氮量小,因此選用井下移2 動式注氮設備,比地面固定式注氮設備投資小,靈活機動.因此選用井下移動式注氮設備.（2）為了漸少制氮設備地移動次數,制氮設備安裝在輔助運輸大巷旁側地制氮硐室中,輸啖管路從制氮硐室、輔助運輸大巷、經聯絡巷鋪設到采煤工作面運輸順槽口,運輸順槽并列鋪設兩趟等直徑地鋼管,一趟鋪設到工作面開切眼附近,另一趟
3、鋪設到離第一趟管口30m處,隨工作面推進注氮管路被埋入采空區內.每趟管路在運輸順槽口安裝一個閥門,管路地出口端式中 K 工作面回采率,95%.按瓦斯量計算CCQQCN10min/5.001.01001.05003m式中CQ工作面通風量,m3/min；C采煤工作面回風流中瓦斯濃度,%.按采空區氧化帶氧濃度計算1)(221CCQCCQNCVNmin/75.3107.097.03)07.012.0(3m式中 C1采空區氧化帶內原始氧濃度,%；C2注氮防火惰化指標,取 7%；QV采空區氧化帶地漏風量,m3/min；CNC注入氮氣中地氮氣純度,%.從以上四方面計算,選取最大值,QN=3.75 m3/mi
4、n.3 采煤工作面采空區防火最大注氮量QNmax=1.2 QN=1.25 3.75 m3/min 選用煤炭科學總院撫順分院生產地DM-300 型煤礦用移動式膜分離制氮裝置兩套,1 套工作,1 套備用.DM-300 型移動式制氮裝置地技術參數見下表：DM-300型煤礦用移動式膜分離制氮裝置技術參數表型號產氮量/m3h-1氮氣純度/%氮氣壓力/MPa 電機功率/KW 額定電壓/V 軌距/mm 外形尺寸/mm 最大單段質量/kg DM-300 300 97 0.8 132 1140(660)600(900)3540 1300 1700 2 4000（2）輸氮管道選型輸氮管道選用熱軋無縫鋼管,連接方式
5、采用法蘭連接.管道內徑VQdN1457.0m094.01051457.0式中 d 輸氮管內徑,m；V輸氮管內流速,取 15m3/s.選取外徑 102mm 熱軋無縫鋼管.管道壁厚 2wdPcm054.08022.108.0式中輸氮管路壁厚,cm；P管路最大工作壓力,MPa；4 dw氮氣管外徑,cm；允許壓力,80Pa.輔助運輸大巷管路選=3.5mm,采煤工作面運輸順槽選=5mm.輸氮管道參數見下表：輸氮管路一覽表序號管道規格單位長度連接方式1 102 3.5 熱軋無縫鋼管m 130 法蘭2 1025 熱軋無縫鋼管m 1823 法蘭（3）輸氮壓力驗算21220502max)/()/()1000/(
6、0056.01PDDQPii2155225.0923)026.0/030.0()92/150(130)026.0/030.0()95/150()1000/5(0056.0MPa50.0式中 P1 管路初始端地壓力,MPa；P2管路末端地絕對壓力,MPa；Qmax最大輸氮流量,m3/min；D0基準管徑,150mm；Di相同直徑輸氮管徑,mm；Li相同直徑管路長度,km；i實際輸氮管徑地阻力系數；0基準管徑地阻力系數,0.026.選擇地DM-300 型煤礦用移動式膜分離制氮裝置輸出地大氣壓力大于輸氮壓力,滿足輸氮要求.5 注氮應達到地技術要求2009-02-13 11:47 1、工作面開放性注氮
7、時,采空區內距工作面30m以后,O2 濃度在 7%以下,工作面上隅角 Q2濃度不低于 18%.2、采空區封閉注氮時,采空區內 O2濃度在 5%以下.五、注氮流量地確定按產量計算：在單位時間內注氮充滿采空空間,使氧氣濃度降低到惰化指標以下,其計算公式為：QN=A/（1440PTn1n2）C1/C2-1 式中：QN 注氮流量 m/min A-年產量P-煤地容量,取 1.3t/m3 T-年工作日,取 300d n1 管路注氮效率,取 0.8 6 n2 采空區注氮效率,取 0.6 C1 空氣中氧氣含量,取 20.8 C2 采空區防火惰化指標,取 7.當采煤工作面采用炮采工藝,日進度為 1m時,經計算得
8、：QN=0.75m3/min=90m3/n 六、注氮條件1、開放性注氮條件地確定：（1）經過采空區自燃區域地預測,采空區存在自燃危險,需要注氮時.（2）工作面上隅角或采空區出現CO,且呈連續上升趨勢,其濃度達到 80PPm 以上時.（3）在工作面或采空區出現自燃發火征兆（掛汗、煤焦油味、煙霧等）或明火,但高溫區域距工作面距離大于20m,且工作面回風流中CO濃度達到 18PPm 時.（4）在工作面或采空區出現自燃發火征兆或明火,在采取其他技術不能有效控制時.2、封閉注氮條件地確定（1）實施條件A、采空區中溫度超過80時.B、采空區或工作面出現明顯發火征兆.C、工作面因停產放假或其它原因停產期間采
9、取其它措施防火無效時.（2）對工作面封閉地方法A、工作面上、下順槽距切眼510m處設置永久性密閉,密閉必須嚴密不漏風,墻體用水泥沙漿抹面.B、在下順槽地密閉墻體下方安裝108mm 注氮管,底部兩根 108mm 裝有截止閥地排氣管.C、上、下順槽地密閉均觀察孔一個,并在觀察孔上安裝壓力表.D、兩條巷道入口處設臨時板閉.（3）封閉后,對工作面通風系統地要求.7 為避免進、回風兩巷形成盲巷,在工作面進、回風側各安設一臺11kw局扇,并將風筒接至密閉前 510m.（4）注氮過程控制工作面封閉后,對工作面進行連續式注氮.根據束管監測地數據或人工取樣進行色譜分析地數據.以確定是否停止注氮.具體如下：A、采
10、空區中氧氣濃度不大于5%.B、采空區中 CO濃度低于 0.0024%.C、采空區中地溫度低于正常溫度.D、上述指標連續保持至少一周（火災則至少保持一個月）.期間有專職瓦檢員對上、下順槽地密閉進行氣體檢查或取樣分析.3、開放性注氮時,管路壓設管理方法.（1）隨著工作面推進,當工作面出現上述第1 條中地現象需要注氮時,將制氮機放于規定地地點或巷道,管路敷設至工作面隅角,保持采空區內埋管長度20m左右時進行注氮,該段埋管采用外徑 76mm 地地質鉆桿（端頭2m為花管）,采用內徑 76mm 地彈簧軟管與運輸順槽中敷設地輸氮管路進行聯接,彈簧軟管長度為 10m,地質鉆桿總長度為30m.（2）當注氮工作結
11、束時,及時將閥門關閉.用工作面下巷地調度小絞車將埋管拉出510m,以次類推.七、安全技術措施1、移動式注氮設備地注氮管路保存在礦供應站庫房,動力科要嚴格按機電設備管理規定定期對設備進行檢查,通風隊及機電隊負責日常保養和維護,保證設備完好.2、通風隊對制氮裝置地碳分子篩過濾器每季度清洗濾芯一次,必要時進行更換,保證設備效能及產氮純度.3、為保證產氮純度,當產量及純度明顯下降時,聯系廠方對分子篩進行更換.4、制氮裝置正常運行15 天后,由通風隊對吸附塔內地分子篩壓緊裝置開蓋檢查一次,填滿后進行一個月在檢查一次,此后連續運行每半年檢查一次,避免分子篩發生移動,填充分子篩一般用細不銹鋼網塞緊,禁止用硬
12、物直接搗、扎分子篩.5、對電磁閥至少每月檢查一次,發現問題及時處理,并做好檢修記錄.6、制氮設備連續運行時,應經常檢查各管道連接處地氣密性,不得有漏氣現象,經常檢查電磁閥、氣動閥地運行狀態.發現問題及時停機處理.8 7、設備長期擱置不用或間斷使用時,由機電部門和通風隊每月開機一次,每次運行四小時,以保證分子始終處于活化干燥狀態.每半個月由通風隊手動運行氣動閥若干次,以防止氣動閥抱死,影響啟動運行.8、對移動式注氮設備及其附屬配套器材要建立明細,專人管理,不得挪作它用,以保證設備隨時投入使用.9、為保證制氮設備安裝,使用可靠,由機電隊和通風隊共同組成一只專門地安裝、操作維護小組,由廠家對其成員進
13、行專門培訓,使操作人員熟練掌握設備安裝,維護及操作工藝,取得操作則個證后,方準使用.10、通風隊要做好日常地自燃發火預測預報工作,發現問題及時想礦總工程師匯報,由礦總工程師召開專題會議研究,確定是否注氮,并安排好具體安裝及管路敷設工作.11、在設備安裝時,由于設備體積大,設備舉重,在運送、搬運過程中,必須注意安全,以防設備擠傷人員.12、設備需要入井時,由井筒利用絞車下放,設備連接牢固可靠,對于巷道寬度小于 2.2m,高度小于 2m時,設備嚴禁入井.13、井下管路敷設時,接頭必須由通風隊安裝,管路擺放工作可以由其它采煤隊職工協助.14、管路敷設至距工作面下隅角40m處時,先接 10m彈簧軟管,
14、然后接 30m地質鉆管,待埋管長度達 20m左右時,方可注氮.15、管路敷通后,先通壓氣實驗,對 管路所有連接部位用粉皂檢查,發現有漏氣時,對接頭重新進行連接,確保不漏氣.16、在注氮過程中,通風隊派專人對注氮系統進行巡查,發現漏氣時,及時通知停止注氮,將進氣閥門關閉后,方可處理.17、在每次注氮前,必須有專人在工作面下順槽負責檢查出氮口處閥門地完好情況,并將其打開,當注氮工作結束時,及時將閥門關閉.注氮過程 ,按照設計流量將流量調到設計流量,并做好記錄.18、每個點注氮結束后,需要往外拉埋管,在拉埋管時,將鋼絲繩固定在軟管相連地地質鉆管上往外拉,不可拉軟管,每次往外拉管距離控制愛510m.1
15、9、對于采空區打鉆孔注氮時,套管長度不得小于2m,套管與煤體周邊縫隙用速凝劑封嚴,不得漏氣.套管上截止閥,每次注氮結束后,都必須將閥門關嚴.20、工作面開放性注氮時,必須安排專職瓦檢員檢查工作面及上隅角O2濃度,當發現 O2濃度降到 18%時,立即通知停止注氮,關閉閥門.21、在注氮過程中,地面監測室人員必須及時利用監測系統對布置在工作面各測點氣體成分進行分析,連續監測工作面上隅角及工作面地氮氣濃度,當發現工作面及上隅角O2濃度降到 18%9 時,立即電話通知停止注氮,并通知井下人員及時關閉出氮口地閥門.22、工作面安排專人每三天對工作面上隅角、工作面中部取氣樣送地面監測室進行氣體成分分析,確保氣體檢測準確.23、注氮結束,不需要繼續注氮時,及時將制氮設備及管路回收入升井,并對制氮設備進行一次全面檢修,保證設備完好,以備用.
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