1、1 一采区下组煤（8#煤）采空区密闭注氮设计一、氮气防火1、设计依据（1）矿井开拓方式、采区布置矿井采用斜井单水平开拓,矿井布置3 条大巷,1 条为运输大巷,铺设胶带运送机运输煤炭,1 条为辅助运输大巷,铺设轨道运输材料、设备,另一条为专用回风巷.全井田划分三个盘区,首采区为一盘区为于进回风斜井井底车场附近,利用矿井 3条大巷开采,采煤工作面分布于3条大巷地两侧.垂直开采深度170m480m.（2）采煤方法采煤方法为倾斜长壁综合机械化采煤法,首采工作面长80m,采高2.2m,倾斜长度1000m.工作面回踩率0.95.工作面采用“三八”作业制度,二班采煤,一班准备,日完成 9 个循环,循环进尺02、.6m.（3）煤层赋存条件4-2煤层稳定,煤层倾角24,井田内地质构造简单,局部有小断层.煤层顶板为粉砂岩和泥岩,容易冒落,地板为黑色碳质泥岩,遇水膨胀.（4）煤层自燃倾向性4-2煤层经鉴定自燃倾向性为容易自燃.2、注氮防火系统（1）注氮设备由于矿井产量不大,一个工作面生产,注氮量小,因此选用井下移2 动式注氮设备,比地面固定式注氮设备投资小,灵活机动.因此选用井下移动式注氮设备.（2）为了渐少制氮设备地移动次数,制氮设备安装在辅助运输大巷旁侧地制氮硐室中,输啖管路从制氮硐室、辅助运输大巷、经联络巷铺设到采煤工作面运输顺槽口,运输顺槽并列铺设两趟等直径地钢管,一趟铺设到工作面开切眼附近,另一趟3、铺设到离第一趟管口30m处,随工作面推进注氮管路被埋入采空区内.每趟管路在运输顺槽口安装一个阀门,管路地出口端式中 K 工作面回采率,95%.按瓦斯量计算CCQQCN10min/5.001.01001.05003m式中CQ工作面通风量,m3/min；C采煤工作面回风流中瓦斯浓度,%.按采空区氧化带氧浓度计算1)(221CCQCCQNCVNmin/75.3107.097.03)07.012.0(3m式中 C1采空区氧化带内原始氧浓度,%；C2注氮防火惰化指标,取 7%；QV采空区氧化带地漏风量,m3/min；CNC注入氮气中地氮气纯度,%.从以上四方面计算,选取最大值,QN=3.75 m3/mi4、n.3 采煤工作面采空区防火最大注氮量QNmax=1.2 QN=1.25 3.75 m3/min 选用煤炭科学总院抚顺分院生产地DM-300 型煤矿用移动式膜分离制氮装置两套,1 套工作,1 套备用.DM-300 型移动式制氮装置地技术参数见下表：DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置技术参数表型号产氮量/m3h-1氮气纯度/%氮气压力/MPa 电机功率/KW 额定电压/V 轨距/mm 外形尺寸/mm 最大单段质量/kg DM-300 300 97 0.8 132 1140(660)600(900)3540 1300 1700 2 4000（2）输氮管道选型输氮管道选用热轧无缝钢管,连接方式5、采用法兰连接.管道内径VQdN1457.0m094.01051457.0式中 d 输氮管内径,m；V输氮管内流速,取 15m3/s.选取外径 102mm 热轧无缝钢管.管道壁厚 2wdPcm054.08022.108.0式中输氮管路壁厚,cm；P管路最大工作压力,MPa；4 dw氮气管外径,cm；允许压力,80Pa.辅助运输大巷管路选=3.5mm,采煤工作面运输顺槽选=5mm.输氮管道参数见下表：输氮管路一览表序号管道规格单位长度连接方式1 102 3.5 热轧无缝钢管m 130 法兰2 1025 热轧无缝钢管m 1823 法兰（3）输氮压力验算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 管路初始端地压力,MPa；P2管路末端地绝对压力,MPa；Qmax最大输氮流量,m3/min；D0基准管径,150mm；Di相同直径输氮管径,mm；Li相同直径管路长度,km；i实际输氮管径地阻力系数；0基准管径地阻力系数,0.026.选择地DM-300 型煤矿用移动式膜分离制氮装置输出地大气压力大于输氮压力,满足输氮要求.5 注氮应达到地技术要求2009-02-13 11:47 1、工作面开放性注氮7、时,采空区内距工作面30m以后,O2 浓度在 7%以下,工作面上隅角 Q2浓度不低于 18%.2、采空区封闭注氮时,采空区内 O2浓度在 5%以下.五、注氮流量地确定按产量计算：在单位时间内注氮充满采空空间,使氧气浓度降低到惰化指标以下,其计算公式为：QN=A/（1440PTn1n2）C1/C2-1 式中：QN 注氮流量 m/min A-年产量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 采空区注氮效率,取 0.6 C1 空气中氧气含量,取 20.8 C2 采空区防火惰化指标,取 7.当采煤工作面采用炮采工艺,日进度为 1m时,经计算得8、：QN=0.75m3/min=90m3/n 六、注氮条件1、开放性注氮条件地确定：（1）经过采空区自燃区域地预测,采空区存在自燃危险,需要注氮时.（2）工作面上隅角或采空区出现CO,且呈连续上升趋势,其浓度达到 80PPm 以上时.（3）在工作面或采空区出现自燃发火征兆（挂汗、煤焦油味、烟雾等）或明火,但高温区域距工作面距离大于20m,且工作面回风流中CO浓度达到 18PPm 时.（4）在工作面或采空区出现自燃发火征兆或明火,在采取其他技术不能有效控制时.2、封闭注氮条件地确定（1）实施条件A、采空区中温度超过80时.B、采空区或工作面出现明显发火征兆.C、工作面因停产放假或其它原因停产期间采9、取其它措施防火无效时.（2）对工作面封闭地方法A、工作面上、下顺槽距切眼510m处设置永久性密闭,密闭必须严密不漏风,墙体用水泥沙浆抹面.B、在下顺槽地密闭墙体下方安装108mm 注氮管,底部两根 108mm 装有截止阀地排气管.C、上、下顺槽地密闭均观察孔一个,并在观察孔上安装压力表.D、两条巷道入口处设临时板闭.（3）封闭后,对工作面通风系统地要求.7 为避免进、回风两巷形成盲巷,在工作面进、回风侧各安设一台11kw局扇,并将风筒接至密闭前 510m.（4）注氮过程控制工作面封闭后,对工作面进行连续式注氮.根据束管监测地数据或人工取样进行色谱分析地数据.以确定是否停止注氮.具体如下：A、采10、空区中氧气浓度不大于5%.B、采空区中 CO浓度低于 0.0024%.C、采空区中地温度低于正常温度.D、上述指标连续保持至少一周（火灾则至少保持一个月）.期间有专职瓦检员对上、下顺槽地密闭进行气体检查或取样分析.3、开放性注氮时,管路压设管理方法.（1）随着工作面推进,当工作面出现上述第1 条中地现象需要注氮时,将制氮机放于规定地地点或巷道,管路敷设至工作面隅角,保持采空区内埋管长度20m左右时进行注氮,该段埋管采用外径 76mm 地地质钻杆（端头2m为花管）,采用内径 76mm 地弹簧软管与运输顺槽中敷设地输氮管路进行联接,弹簧软管长度为 10m,地质钻杆总长度为30m.（2）当注氮工作结11、束时,及时将阀门关闭.用工作面下巷地调度小绞车将埋管拉出510m,以次类推.七、安全技术措施1、移动式注氮设备地注氮管路保存在矿供应站库房,动力科要严格按机电设备管理规定定期对设备进行检查,通风队及机电队负责日常保养和维护,保证设备完好.2、通风队对制氮装置地碳分子筛过滤器每季度清洗滤芯一次,必要时进行更换,保证设备效能及产氮纯度.3、为保证产氮纯度,当产量及纯度明显下降时,联系厂方对分子筛进行更换.4、制氮装置正常运行15 天后,由通风队对吸附塔内地分子筛压紧装置开盖检查一次,填满后进行一个月在检查一次,此后连续运行每半年检查一次,避免分子筛发生移动,填充分子筛一般用细不锈钢网塞紧,禁止用硬12、物直接捣、扎分子筛.5、对电磁阀至少每月检查一次,发现问题及时处理,并做好检修记录.6、制氮设备连续运行时,应经常检查各管道连接处地气密性,不得有漏气现象,经常检查电磁阀、气动阀地运行状态.发现问题及时停机处理.8 7、设备长期搁置不用或间断使用时,由机电部门和通风队每月开机一次,每次运行四小时,以保证分子始终处于活化干燥状态.每半个月由通风队手动运行气动阀若干次,以防止气动阀抱死,影响启动运行.8、对移动式注氮设备及其附属配套器材要建立明细,专人管理,不得挪作它用,以保证设备随时投入使用.9、为保证制氮设备安装,使用可靠,由机电队和通风队共同组成一只专门地安装、操作维护小组,由厂家对其成员进13、行专门培训,使操作人员熟练掌握设备安装,维护及操作工艺,取得操作则个证后,方准使用.10、通风队要做好日常地自燃发火预测预报工作,发现问题及时想矿总工程师汇报,由矿总工程师召开专题会议研究,确定是否注氮,并安排好具体安装及管路敷设工作.11、在设备安装时,由于设备体积大,设备举重,在运送、搬运过程中,必须注意安全,以防设备挤伤人员.12、设备需要入井时,由井筒利用绞车下放,设备连接牢固可靠,对于巷道宽度小于 2.2m,高度小于 2m时,设备严禁入井.13、井下管路敷设时,接头必须由通风队安装,管路摆放工作可以由其它采煤队职工协助.14、管路敷设至距工作面下隅角40m处时,先接 10m弹簧软管,14、然后接 30m地质钻管,待埋管长度达 20m左右时,方可注氮.15、管路敷通后,先通压气实验,对 管路所有连接部位用粉皂检查,发现有漏气时,对接头重新进行连接,确保不漏气.16、在注氮过程中,通风队派专人对注氮系统进行巡查,发现漏气时,及时通知停止注氮,将进气阀门关闭后,方可处理.17、在每次注氮前,必须有专人在工作面下顺槽负责检查出氮口处阀门地完好情况,并将其打开,当注氮工作结束时,及时将阀门关闭.注氮过程 ,按照设计流量将流量调到设计流量,并做好记录.18、每个点注氮结束后,需要往外拉埋管,在拉埋管时,将钢丝绳固定在软管相连地地质钻管上往外拉,不可拉软管,每次往外拉管距离控制爱510m.115、9、对于采空区打钻孔注氮时,套管长度不得小于2m,套管与煤体周边缝隙用速凝剂封严,不得漏气.套管上截止阀,每次注氮结束后,都必须将阀门关严.20、工作面开放性注氮时,必须安排专职瓦检员检查工作面及上隅角O2浓度,当发现 O2浓度降到 18%时,立即通知停止注氮,关闭阀门.21、在注氮过程中,地面监测室人员必须及时利用监测系统对布置在工作面各测点气体成分进行分析,连续监测工作面上隅角及工作面地氮气浓度,当发现工作面及上隅角O2浓度降到 18%9 时,立即电话通知停止注氮,并通知井下人员及时关闭出氮口地阀门.22、工作面安排专人每三天对工作面上隅角、工作面中部取气样送地面监测室进行气体成分分析,确保气体检测准确.23、注氮结束,不需要继续注氮时,及时将制氮设备及管路回收入升井,并对制氮设备进行一次全面检修,保证设备完好,以备用.