防止采空区自燃发火设计方案及技术措施

防止采空区自燃发火制定方案及技术措施防止采空区自燃发火制定方案及技术措施 一、采面生产接继状况： 2021 年度我矿正常生产时有二个回采工作面和 5 个 掘进工作面，42201 回采工作面 10 月正式开始回采，估计 2021 年 12 月份底回采完毕，1005 运输巷掘进工作面估计于 2021 年 12 月与回 风巷贯穿，8101-1 掘进工作面计划于 2021 年 4 月下旬开始，于 2021 年 7 月份形成工作面。 二、采空区发火重点预防区域 工作面和以下地段有煤层自燃发火的可能： １、1003 采煤面 2009 年 5 月份投产，目前正在回 采，计划 2021 年 5 月份采完，如果采空区浮煤清理不干净，再者工 作面推动速度缓慢，采空区封闭不严实，工作面采空区就有可能发生 自燃发火。 ２、8101 首采面与现 1003 工作面存在相同问题， 也有自燃发火的可能性。 3、 已封闭的老采空区由于漏风通道存在有自燃发火 的可能。 三、氮气防灭火制定方案 (一)、概况： 现我矿煤矿井田内主采下 10#煤层，属自燃的特厚 煤层，矿井采煤工作面采空区采纳以注氮为主的防灭火系统。矿井已 购置 一台 DQ-200 的地面制氮设备， 能满足井下小时注氮 200m3 的要 求。 (二)、氮气防灭火工艺 1、 我矿氮气防灭火的氮气源由井上制氮机经已辅设 好的φ100mm 管道将纯度 97%以上氮气注入到采空区以达到防灭火的 目的。 此项措施作为采煤工作面采空区防治煤层自然发火 的主要措施之一，矿井在工作面推动速度慢，采空区自燃发火隐患大 的前题下，则必须采用向采空区实施注氮。 具体实施方案如下：在 1003 回采工作面上、下顺槽 埋设直径为 108mm〔或 70 mm〕钢管，每隔 30 米设置一个三通，注氮 严格按照规定的操作规程执行，一旦需要注氮则接通埋管与主管，对 采空区实施注氮。埋管期间采煤队要注意保护好注氮管，严禁注氮管 被撞开，影响埋管质量。 1003 工作面通风 通风路线为： 主斜井→井底车场→轨、 皮下山→1003 进风顺槽→工作面→1003 回风顺槽→回风下山→总回斜井→地面。 (三)、注氮气可靠性计算： 1、制氮设备主要技术指标 DQ-200 型 氮气产量 200m3/h 100mm 的钢管。 氮气纯度≥97%， 、输氮系统 从地面制氮机→1003 进风顺槽，均采纳直径为 注氮管路能否满足输送氮气要求通过下式计算 ………………① 式中:P1-管道始端的绝对压力 MPa 管道末端的绝对压力 MPa 最大输氮量 m3/h 管路当量长度 km 计算式为： ∑(D0/Di)5×(λi/λo )× Li……………② 式中:D0------基准管径(D0=100mm) 阻力损失系数: λ 相同直径管路长度 km 实际输氮管路内径 mm 2 P21-P22=0.0056(Qmax/1000)*L P2- Qmax- L- L L= Li----- Di---- λi----实际输氮管路直径的阻力损失系数 Di=99mm，λ②计算： L=〔100/95〕5×〔0.0296/0.026〕× 假设管路未端绝对压力 0.2 Mpa 将以上数据代入①计算得: P21= 0.0056(200/1000)2×1.597+P22 依据以上计算,从地面制氮机到 1003 采空区的输氮 管路长度为1100米的状况下,管路初端压力只需0.21Mpa， 便可将200 m3/h 的氮气输送到 1003 采空区内，未端的绝对压力还有 0.2 Mpa, 因此制氮机氮气出口压力 0.8Mpa 完全能满足要求。 3、注氮地点安全通风量 在输氮管路的沿途或工作面，假设 200m3/h 的氮气 量全部泄漏到巷道里或工作面，是否漏氮的地区缺氧，其安全通风量 是多大可按下式计算： Q≧Qn(Cn+C2-100)/( C1- C2) m3/min 式中：Q----安全通风量 Qn----氮气最大泄漏量 3.33 m3/min C1----工作面或进风巷中的氧含量 20.8% C2----注氮时采掘工作面安全氧含量 18.5% Cn----氮气纯度 99.95% × 依据计算工作面或巷道风量只要是大于 26.7 m3/min 便是安全的，同时可算出3.33m3/min 的氮气量全部泄漏到巷 道里或工作面中，则氧气含量只降到 20.44%也是安全的。 井下日注氮量计算： 〔1〕火区空间体积计算：Vk=LI[h(1-a)+m] 式中 Vk----火区空间体积 m3 L----火区走向长度 m 取 L=15m I----火区倾斜长度 m 取 I=72m h----顶板冒落高度 取煤层厚的 3 倍〔本地点为0〕 m----采高 m 取 m=6m 所以Vk=LI[h(1-a)+m]=15×72×[3×6×0+6]=6480 m3 ×6480=9720m3 采空区注氮量为注氮机工作 49 小时。 (四)、注氮操作办法 1、注氮前必须认真检查各项准备工作，注氮埋管期 间通风部要与采煤队密切配合好， 保证氮气管路及其附属安全装置完 好，检查各阀门开闭状况是否符合要求，制氮装置完好性。 2、各项准备工作就绪后，制氮机组操作人员 应通知调度室。 3、 调度室同意后， 通知采面注氮人员打开注氮阀门， 同时通知制氮机司机按规定时间及质量要求开机制氮、送氮。 4、制氮机严格按操作规程进行操作，制氮过程中要 司机必须监守 岗位，随时注意观查氮气的压力、浓度和机组各处 的阀门等，保证机组的正常运行及氮气质量。 (五)、注氮安全措施： 氮气〔窒息性气体〕虽无毒无害，•但是井下狭窄 的巷道或工作面内大量泄漏会降低空气中的氧气浓度， •使人窒息死 亡。因此，必须做好注氮期间的预防和处理措施。 1、为保证安全，注氮前通风部巡管路人员必须巡视 管路的完好状况，确认完好汇报调度室。由调度室通知采煤队工作面 当班第一安全负责人和采面专职瓦检员后，方可进行注氮。 2、•注氮前必须认真检查管路、注氮位置和各阀门 开关状况是否符合要求。 3、 为防止注氮管路开关被随意开和关应在阀门上挂 上“注氮危险，勿动〞文字警告牌，并对所有开关加锁。 4、定期对氮气出口的安全阀进行可靠性检测。 5、采空区防火注氮时，应在进风顺槽挂上“工作面 正在注氮〞的文字警告牌，并通知三班作业工人。专职瓦检员进行工 作面上隅角、 工作面回风顺槽的氧气浓度， 一旦氧浓度降到 18.5%时， 马上通知制氮机司机停止注氮，及时寻找原因和撤离人员。 6、同时测定好工作面、回风流及采面上隅角一氧化 碳、二氧化碳、沼气以及气温。一旦发现异常马上汇报调度室、通风 部。 7、•注氮期间，通风部安排专人携带测氧仪全面检 查输氮管路的严密性，每次开始注氮后，必须有两人一起沿管路仔细 进行管路与阀门的检漏，在注氮期间，每人巡视一遍管路， •一经发 现氮气泄漏时，应马上组织人员及时排除故障，漏气严重时，应马上 停止注氮并关闭最近阀门，防止氮气大量泄漏。同时通调度室停止注 氮，处理时严禁人员口鼻正对漏气点。 8、在注氮过程中，如发生主扇停风，造成工作面停 风，瓦斯检查员或采一队值班队长应立马上人撤至进风巷，并通知制 氮车间马上停止注氮。 9、