1、一采區(qū)下組煤（8#煤）采空區(qū)密閉注氮設(shè)計(jì)一、氮?dú)夥阑?、設(shè)計(jì)依據(jù)（1）礦井開(kāi)拓方式、采區(qū)布置礦井采用斜井單水平開(kāi)拓，礦井布置3條大巷，1條為運(yùn)輸大巷，鋪設(shè)膠帶運(yùn)送機(jī)運(yùn)輸煤炭，1條為輔助運(yùn)輸大巷，鋪設(shè)軌道運(yùn)輸材料、設(shè)備，另一條為專(zhuān)用回風(fēng)巷。全井田劃分三個(gè)盤(pán)區(qū)，首采區(qū)為一盤(pán)區(qū)為于進(jìn)回風(fēng)斜井井底車(chē)場(chǎng)附近，利用礦井3條大巷開(kāi)采，采煤工作面分布于3條大巷的兩側(cè)。垂直開(kāi)采深度170m480m。（2）采煤方法采煤方法為傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤法，首采工作面長(zhǎng)80m，采高2.2m，傾斜長(zhǎng)度1000m.工作面回踩率0.95.工作面采用“三八”作業(yè)制度，二班采煤，一班準(zhǔn)備，日完成9個(gè)循環(huán)，循環(huán)進(jìn)尺0.6m。（3）煤

2、層賦存條件4-2煤層穩(wěn)定，煤層傾角24，井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)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(zhì)泥巖，遇水膨脹。（4）煤層自燃傾向性4-2煤層經(jīng)鑒定自燃傾向性為容易自燃。2、注氮防火系統(tǒng)（1）注氮設(shè)備由于礦井產(chǎn)量不大，一個(gè)工作面生產(chǎn)，注氮量小，因此選用井下移動(dòng)式注氮設(shè)備，比地面固定式注氮設(shè)備投資小，靈活機(jī)動(dòng)。因此選用井下移動(dòng)式注氮設(shè)備。（2）為了漸少制氮設(shè)備的移動(dòng)次數(shù)，制氮設(shè)備安裝在輔助運(yùn)輸大巷旁側(cè)的制氮硐室中，輸啖管路從制氮硐室、輔助運(yùn)輸大巷、經(jīng)聯(lián)絡(luò)巷鋪設(shè)到采煤工作面運(yùn)輸順槽口，運(yùn)輸順槽并列鋪設(shè)兩趟等直徑的鋼管，一趟鋪設(shè)到工作面開(kāi)切眼附近，另一趟鋪設(shè)到離第一趟管口3

3、0m處，隨工作面推進(jìn)注氮管路被埋入采空區(qū)內(nèi)。每趟管路在運(yùn)輸順槽口安裝一個(gè)閥門(mén)，管路的出口端式中 K工作面回采率，95%。按瓦斯量計(jì)算式中 工作面通風(fēng)量，m3/min；C采煤工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛龋?。按采空區(qū)氧化帶氧濃度計(jì)算式中 C1采空區(qū)氧化帶內(nèi)原始氧濃度，%；C2注氮防火惰化指標(biāo)，取7%；QV采空區(qū)氧化帶的漏風(fēng)量，m3/min；CNC注入氮?dú)庵械牡獨(dú)饧兌龋?。從以上四方面計(jì)算，選取最大值，QN=3.75 m3/min。采煤工作面采空區(qū)防火最大注氮量QNmax=1.2 QN=1.253.75m3/min選用煤炭科學(xué)總院撫順?lè)衷荷a(chǎn)的DM-300型煤礦用移動(dòng)式膜分離制氮裝置兩套，1套工作，1套

4、備用。DM-300型移動(dòng)式制氮裝置的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表：DM-300型煤礦用移動(dòng)式膜分離制氮裝置技術(shù)參數(shù)表型號(hào)產(chǎn)氮量/m3h-1氮?dú)饧兌?%氮?dú)鈮毫?MPa電機(jī)功率/KW額定電壓/V軌距/mm外形尺寸/mm最大單段質(zhì)量/kgDM-300300970.81321140(660)600(900)35401300170024000（2）輸?shù)艿肋x型輸?shù)艿肋x用熱軋無(wú)縫鋼管，連接方式采用法蘭連接。管道內(nèi)徑式中 d輸?shù)軆?nèi)徑，m；V輸?shù)軆?nèi)流速，取15m3/s。選取外徑102mm熱軋無(wú)縫鋼管。管道壁厚式中 輸?shù)苈繁诤?，cm；P管路最大工作壓力，MPa；dw氮?dú)夤芡鈴?，cm；允許壓力，80Pa。輔助運(yùn)輸大巷

5、管路選=3.5mm，采煤工作面運(yùn)輸順槽選=5mm。輸?shù)艿绤?shù)見(jiàn)下表：輸?shù)苈芬挥[表序號(hào)管道規(guī)格單位長(zhǎng)度連接方式11023.5熱軋無(wú)縫鋼管m130法蘭21025熱軋無(wú)縫鋼管m1823法蘭（3）輸?shù)獕毫︱?yàn)算式中 P1管路初始端的壓力，MPa； P2管路末端的絕對(duì)壓力，MPa； Qmax最大輸?shù)髁?，m3/min； D0基準(zhǔn)管徑，150mm； Di相同直徑輸?shù)軓剑琺m； Li相同直徑管路長(zhǎng)度，km； i實(shí)際輸?shù)軓降淖枇ο禂?shù)；0基準(zhǔn)管徑的阻力系數(shù)，0.026。選擇的DM-300型煤礦用移動(dòng)式膜分離制氮裝置輸出的大氣壓力大于輸?shù)獕毫?，滿足輸?shù)?。注氮?yīng)達(dá)到的技術(shù)要求2009-02-13 11:4

6、71、工作面開(kāi)放性注氮時(shí)，采空區(qū)內(nèi)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(qū)封閉注氮時(shí)，采空區(qū)內(nèi)O2濃度在5%以下。五、注氮流量的確定按產(chǎn)量計(jì)算：在單位時(shí)間內(nèi)注氮充滿采空空間，使氧氣濃度降低到惰化指標(biāo)以下，其計(jì)算公式為：QN=A/（1440PTn1n2）C1/C2-1式中：QN注氮流量 m/minA-年產(chǎn)量P-煤的容量，取1.3t/m3T-年工作日，取300dn1 管路注氮效率，取0.8n2 采空區(qū)注氮效率，取0.6C1 空氣中氧氣含量，取20.8C2 采空區(qū)防火惰化指標(biāo)，取7。當(dāng)采煤工作面采用炮采工藝，日進(jìn)度為1m時(shí)，經(jīng)計(jì)算得：QN=0.75m3/m

7、in=90m3/n六、注氮條件1、開(kāi)放性注氮條件的確定：（1）經(jīng)過(guò)采空區(qū)自燃區(qū)域的預(yù)測(cè)，采空區(qū)存在自燃危險(xiǎn)，需要注氮時(shí)。（2）工作面上隅角或采空區(qū)出現(xiàn)CO，且呈連續(xù)上升趨勢(shì)，其濃度達(dá)到80PPm以上時(shí)。（3）在工作面或采空區(qū)出現(xiàn)自燃發(fā)火征兆（掛汗、煤焦油味、煙霧等）或明火，但高溫區(qū)域距工作面距離大于20m，且工作面回風(fēng)流中CO濃度達(dá)到18PPm時(shí)。（4）在工作面或采空區(qū)出現(xiàn)自燃發(fā)火征兆或明火，在采取其他技術(shù)不能有效控制時(shí)。2、封閉注氮條件的確定（1）實(shí)施條件A、采空區(qū)中溫度超過(guò)80時(shí)。B、采空區(qū)或工作面出現(xiàn)明顯發(fā)火征兆。C、工作面因停產(chǎn)放假或其它原因停產(chǎn)期間采取其它措施防火無(wú)效時(shí)。（2）對(duì)工作

8、面封閉的方法A、工作面上、下順槽距切眼510m處設(shè)置永久性密閉，密閉必須嚴(yán)密不漏風(fēng)，墻體用水泥沙漿抹面。B、在下順槽的密閉墻體下方安裝108mm注氮管，底部?jī)筛?08mm裝有截止閥的排氣管。C、上、下順槽的密閉均觀察孔一個(gè)，并在觀察孔上安裝壓力表。D、兩條巷道入口處設(shè)臨時(shí)板閉。（3）封閉后，對(duì)工作面通風(fēng)系統(tǒng)的要求。為避免進(jìn)、回風(fēng)兩巷形成盲巷，在工作面進(jìn)、回風(fēng)側(cè)各安設(shè)一臺(tái)11kw局扇，并將風(fēng)筒接至密閉前510m。（4）注氮過(guò)程控制工作面封閉后，對(duì)工作面進(jìn)行連續(xù)式注氮。根據(jù)束管監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)或人工取樣進(jìn)行色譜分析的數(shù)據(jù)。以確定是否停止注氮。具體如下：A、采空區(qū)中氧氣濃度不大于5%。B、采空區(qū)中CO濃度

9、低于0.0024%。C、采空區(qū)中的溫度低于正常溫度。D、上述指標(biāo)連續(xù)保持至少一周（火災(zāi)則至少保持一個(gè)月）。期間有專(zhuān)職瓦檢員對(duì)上、下順槽的密閉進(jìn)行氣體檢查或取樣分析。3、開(kāi)放性注氮時(shí)，管路壓設(shè)管理方法。（1）隨著工作面推進(jìn)，當(dāng)工作面出現(xiàn)上述第1條中的現(xiàn)象需要注氮時(shí)，將制氮機(jī)放于規(guī)定的地點(diǎn)或巷道，管路敷設(shè)至工作面隅角，保持采空區(qū)內(nèi)埋管長(zhǎng)度20m左右時(shí)進(jìn)行注氮，該段埋管采用外徑76mm的地質(zhì)鉆桿（端頭2m為花管），采用內(nèi)徑76mm的彈簧軟管與運(yùn)輸順槽中敷設(shè)的輸?shù)苈愤M(jìn)行聯(lián)接，彈簧軟管長(zhǎng)度為10m，地質(zhì)鉆桿總長(zhǎng)度為30m。（2）當(dāng)注氮工作結(jié)束時(shí)，及時(shí)將閥門(mén)關(guān)閉。用工作面下巷的調(diào)度小絞車(chē)將埋管拉出510

10、m，以次類(lèi)推。七、安全技術(shù)措施1、移動(dòng)式注氮設(shè)備的注氮管路保存在礦供應(yīng)站庫(kù)房，動(dòng)力科要嚴(yán)格按機(jī)電設(shè)備管理規(guī)定定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，通風(fēng)隊(duì)及機(jī)電隊(duì)負(fù)責(zé)日常保養(yǎng)和維護(hù)，保證設(shè)備完好。2、通風(fēng)隊(duì)對(duì)制氮裝置的碳分子篩過(guò)濾器每季度清洗濾芯一次，必要時(shí)進(jìn)行更換，保證設(shè)備效能及產(chǎn)氮純度。3、為保證產(chǎn)氮純度，當(dāng)產(chǎn)量及純度明顯下降時(shí)，聯(lián)系廠方對(duì)分子篩進(jìn)行更換。4、制氮裝置正常運(yùn)行15天后，由通風(fēng)隊(duì)對(duì)吸附塔內(nèi)的分子篩壓緊裝置開(kāi)蓋檢查一次，填滿后進(jìn)行一個(gè)月在檢查一次，此后連續(xù)運(yùn)行每半年檢查一次，避免分子篩發(fā)生移動(dòng)，填充分子篩一般用細(xì)不銹鋼網(wǎng)塞緊，禁止用硬物直接搗、扎分子篩。5、對(duì)電磁閥至少每月檢查一次，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處

11、理，并做好檢修記錄。6、制氮設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)經(jīng)常檢查各管道連接處的氣密性，不得有漏氣現(xiàn)象，經(jīng)常檢查電磁閥、氣動(dòng)閥的運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)停機(jī)處理。7、設(shè)備長(zhǎng)期擱置不用或間斷使用時(shí)，由機(jī)電部門(mén)和通風(fēng)隊(duì)每月開(kāi)機(jī)一次，每次運(yùn)行四小時(shí)，以保證分子始終處于活化干燥狀態(tài)。每半個(gè)月由通風(fēng)隊(duì)手動(dòng)運(yùn)行氣動(dòng)閥若干次，以防止氣動(dòng)閥抱死，影響啟動(dòng)運(yùn)行。8、對(duì)移動(dòng)式注氮設(shè)備及其附屬配套器材要建立明細(xì)，專(zhuān)人管理，不得挪作它用，以保證設(shè)備隨時(shí)投入使用。9、為保證制氮設(shè)備安裝，使用可靠，由機(jī)電隊(duì)和通風(fēng)隊(duì)共同組成一只專(zhuān)門(mén)的安裝、操作維護(hù)小組，由廠家對(duì)其成員進(jìn)行專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，使操作人員熟練掌握設(shè)備安裝，維護(hù)及操作工藝，取得操作則個(gè)

12、證后，方準(zhǔn)使用。10、通風(fēng)隊(duì)要做好日常的自燃發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)想礦總工程師匯報(bào)，由礦總工程師召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議研究，確定是否注氮，并安排好具體安裝及管路敷設(shè)工作。11、在設(shè)備安裝時(shí)，由于設(shè)備體積大，設(shè)備舉重，在運(yùn)送、搬運(yùn)過(guò)程中，必須注意安全，以防設(shè)備擠傷人員。12、設(shè)備需要入井時(shí)，由井筒利用絞車(chē)下放，設(shè)備連接牢固可靠，對(duì)于巷道寬度小于2.2m，高度小于2m時(shí)，設(shè)備嚴(yán)禁入井。13、井下管路敷設(shè)時(shí)，接頭必須由通風(fēng)隊(duì)安裝，管路擺放工作可以由其它采煤隊(duì)職工協(xié)助。14、管路敷設(shè)至距工作面下隅角40m處時(shí)，先接10m彈簧軟管，然后接30m地質(zhì)鉆管，待埋管長(zhǎng)度達(dá)20m左右時(shí)，方可注氮。15、管路敷通后

13、，先通壓氣試驗(yàn)，對(duì) 管路所有連接部位用粉皂檢查，發(fā)現(xiàn)有漏氣時(shí)，對(duì)接頭重新進(jìn)行連接，確保不漏氣。16、在注氮過(guò)程中，通風(fēng)隊(duì)派專(zhuān)人對(duì)注氮系統(tǒng)進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)漏氣時(shí)，及時(shí)通知停止注氮，將進(jìn)氣閥門(mén)關(guān)閉后，方可處理。17、在每次注氮前，必須有專(zhuān)人在工作面下順槽負(fù)責(zé)檢查出氮口處閥門(mén)的完好情況，并將其打開(kāi)，當(dāng)注氮工作結(jié)束時(shí)，及時(shí)將閥門(mén)關(guān)閉。注氮過(guò)程 ，按照設(shè)計(jì)流量將流量調(diào)到設(shè)計(jì)流量，并做好記錄。18、每個(gè)點(diǎn)注氮結(jié)束后，需要往外拉埋管，在拉埋管時(shí)，將鋼絲繩固定在軟管相連的地質(zhì)鉆管上往外拉，不可拉軟管，每次往外拉管距離控制愛(ài)510m。19、對(duì)于采空區(qū)打鉆孔注氮時(shí)，套管長(zhǎng)度不得小于2m，套管與煤體周邊縫隙用速凝劑封

14、嚴(yán)，不得漏氣。套管上截止閥，每次注氮結(jié)束后，都必須將閥門(mén)關(guān)嚴(yán)。20、工作面開(kāi)放性注氮時(shí)，必須安排專(zhuān)職瓦檢員檢查工作面及上隅角O2濃度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)O2濃度降到18%時(shí)，立即通知停止注氮，關(guān)閉閥門(mén)。21、在注氮過(guò)程中，地面監(jiān)測(cè)室人員必須及時(shí)利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)布置在工作面各測(cè)點(diǎn)氣體成分進(jìn)行分析，連續(xù)監(jiān)測(cè)工作面上隅角及工作面的氮?dú)鉂舛?，?dāng)發(fā)現(xiàn)工作面及上隅角O2濃度降到18%時(shí)，立即電話通知停止注氮，并通知井下人員及時(shí)關(guān)閉出氮口的閥門(mén)。22、工作面安排專(zhuān)人每三天對(duì)工作面上隅角、工作面中部取氣樣送地面監(jiān)測(cè)室進(jìn)行氣體成分分析，確保氣體檢測(cè)準(zhǔn)確。23、注氮結(jié)束，不需要繼續(xù)注氮時(shí)，及時(shí)將制氮設(shè)備及管路回收入升井，并對(duì)制氮設(shè)備進(jìn)行一次全面檢修，保證設(shè)備完好，以備用。