综采工作面注氮防灭火设计实用版
综采放顶煤注氮防火
综采放顶煤注氮防火0 引言目前国内综采放顶煤工艺存在一个关键性的问题，即工作面和采空区的防火问题。
根据国外经验，采用向采空区注氮气的方法是综采放顶煤工作面防火的主要技术措施之一。
下面笔者结合如何向综采工作面采空区注氮防火谈点经验，以供行探讨：1 综采放顶煤防火的特点1.1 采空区上部一旦发火难以接近不易处理，并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。
1.2 采空区的“两道”自燃发火隐患突出。
综采放顶煤残留在采空区内的浮煤多；特别是靠“两道”侧及两放煤口间的三角煤丢失严重，丢煤也相对集中。
1.3 煤层开采厚度大，煤层生产能力高，又增加了放顶工序，工作面推进速度缓慢。
采空区浮煤与空气接触时间长，易于氧化积热自燃。
1.4 随着采高增加，采空区空间增大，顶板冒后堆积厚度高，且顶、底板丢煤，采用常规的灌浆方法难以处理。
1.5 瓦斯释放强度有所增加。
综采放顶煤由于上方煤体被整体破坏，瓦斯释放强度增大，并且瓦斯将伴随煤流由支架上方漏向工作面，通风效果不如普通综采。
2 采空区注氮防火的机理和作用2.1 消除瓦斯爆炸危险。
2.2 温度较低的氮气流入采空区，能对周围围岩和氧化发热的煤炭起到吸热和降低温度的作用。
2.3 使采空区呈现正压状态，致使新鲜空气难以流入采空区内。
2.4 采空区空气中氧含量减少，氮气含量增加，形成窒息性气体，达到阻止煤炭自燃的作用。
3 工作面概况II863工作面位于II86采区二阶段，上邻尚未开采的II861工作面，下邻II865工作面采空区，南以东大巷煤柱为界，北邻II861回风联巷。
工作面走向长692米；倾斜宽123米；倾角130；煤层厚度平均8.5米，自然发火期为1-3个月左右。
工作面采用综采放顶煤回采。
4 注氮系统设计4.1 注氮管路布置在II86运输上山上口新鲜风流中安装移动式制氮机，取其氮源。
将其生产出的氮气经敷设的管路直接输送到采空区。
敷设路线：II86运输上山→II863集中巷→II863机巷（见上附图）4.2 注氮量的确定如果采用吨煤耗氮量计算，按采空区注氮后氧含量降到 5.0%以下，II863这个工作面设计年生产能力为120万吨，月产10万吨，日产3300吨计算：Qh=■×（■-1）式中Qh———日耗氮量，m3/d；r———煤的密度，t/m3；n1———管路输氮效率60%；n2———工作面输氮效率，50%；A———II863工作面年生产能力，t；m1———氧的含量，21%；m2———氮的含量5%；t———每年工作日，300d则Qh=■×（■-1）=32820(m3/d)按日产3300t计算，吨煤耗氮量为Qd=■=■=9.9(m3/t)4.3 实践中如何选择制氮设备根据吨煤耗氮量的计算，选择煤炭科学研究总院抚顺分院制造的型号为MD-600井下移动式膜分离制氮机，该制氮机日产氮气33000m3(按20h计算)。
注氮防灭火实施方案
井下移动式防灭火注氮系统实施方案一、实施背景综采放顶煤开采方法是当今我公司15#煤层的主要采煤方法。
与分层开采相比较，不但可以大幅度提高采煤工作面的单产，而且还能降低吨煤掘进率和工作面的搬家次数，降低吨煤成本实现高产高效。
但从防治采空区自然发火的角度来看，由于综采放顶煤工序较多，推进速度相对较慢，回采率较低，采空区丢煤较多，漏风空间较大等，这些因素都明显增加了采空区自然发火的危险。
而综采放顶煤开采所形成的采空区空间体积较大，使得注粉煤灰浆、喷洒阻化剂等防灭火措施难以取得预期的效果。
二、目的和任务注氮防灭火技术是防治综放工作面采空区自然发火的有效方法之一。
由于氮气比空气轻，所以当氮气注入采空区后，不但可以向上浮动而且可以向四周扩散并充满整个采空区，降低采空区的氧气浓度，从而达到抑制采空区自然发火的目的。
三、实施方案依据采用注氮防灭火技术防治综放工作面采空区自然发火，首先要掌握采空区的“三带”分布状况，它对于选择合理的注氮防灭火工艺是至关重要的。
因此要求我们在实施注氮防灭火工作之前，首先要观测分析出综采放顶煤工作面开采区域的采空区“三带”分布规律，从而相应地做出注氮防灭火工艺设计，使氮气注入到采空区最容易自然发火的区域，并且形成合理的氮气惰化带，达到抑制采空区自然发火的目的。
3.1采空“三带”分布规律3.1.1、采空区“三带”概述对于非充填采空区的回采工作面来说，随着工作面向前推移，切顶线之后附近的采空区顶板逐渐开始垮落，在这一范围内形成比较松散的冒落区，因而漏风比较严重。
这一区域内的浮煤在氧气的作用下开始发生氧化反应，并释放出微量的热量。
但由于该区域漏风量较大，氧化所产生热量的绝大部分被风流带走，因此无法积聚，从而不能发生自然发火。
这一区域就是通常所说的“散热带”。
随着工作面的继续推移，这些松散的冒落区也逐渐被压实，其间的漏风通道减小，漏风量亦随之减小。
此时的漏风，一方面携带着足够的氧气供给浮煤，保证浮煤氧化的继续进行，另一方面适量的微风已不能过多地带走氧化所生成的热量。
综采工作面注氮防灭火设计
综采工作面注氮防灭火设计背景在煤矿开采中，火灾是一种常见的安全事故。
工作面作为生产煤矿中的重要部位，其火灾风险系数特别高。
在过去的实践中，采用水幕隔离、砂浆封闭、灭火剂喷洒等传统的防灭火方法已逐渐显得不够有效。
因此，在综采工作面注氮防灭火技术上的研究和应用具有非常重要的意义。
综采工作面注氮防灭火原理注氮防灭火技术采用氮气作为灭火介质，通过在综采工作面注入一定的氮气浓度来达到防灭火的效果。
其原理在于：1.氮气不会支持燃烧过程，可以使燃烧失去氧气而窒息，从而达到灭火的效果。
2.相比于其他灭火方法，如水幕隔离和砂浆封闭等，注氮防灭火技术适用于各种综采工作面类型，无需进行复杂的改造和封闭。
综采工作面注氮防灭火设计注氮防灭火技术与其他灭火技术不同，在注氮浓度、接口位置、综采工作面区域等方面均需要进行设计，以下是综采工作面注氮防灭火设计中需要注意的几个方面：1. 注氮浓度的确定注氮浓度是防灭火效果的重要因素。
一般情况下，注氮浓度的设计值为12%~15%。
需要根据实际情况和综采工作面的大小来进行确定，以保证注入的氮气充分覆盖整个工作面，达到有效的防灭火效果。
2. 注氮接口位置的确定注氮防灭火技术需要在综采工作面上设置合适的接口位置，以便将注入的氮气传送至工作面不同的位置。
一般情况下，注氮接口的设置要遵循以下原则：•覆盖面积要尽可能大，以便能够覆盖整个工作面；•接口的数量要足够，以确保氮气能够充分传送；3. 综采工作面区域的划分将综采工作面划分成若干个区域，适当设置注氮接口位置，可以提高注氮防灭火技术的效果。
因为不同的区域存在不同的火灾风险，对比较脆弱的区域应多设置注氮接口，以增强防灭火能力。
4. 监测和控制设计注氮防灭火技术需要进行监测和控制，以保证其在工作面内的作用。
监测和控制系统需要考虑以下几个方面：•注氮浓度的检测•注氮量的控制•氮气的供应和储备结论综采工作面注氮防灭火技术针对工作面自燃、皮带和马路局部烧毁、火烧通道、机电设备自燃等主要火源，具有防火能力强，操作简单、无需设备改造等优点。
注氮防灭火实施方案
井下移动式防灭火注氮系统实施方案一、实施背景综采放顶煤开采方法是当今我公司15#煤层的主要采煤方法。
与分层开采相比较，不但可以大幅度提高采煤工作面的单产，而且还能降低吨煤掘进率和工作面的搬家次数，降低吨煤成本实现高产高效。
但从防治采空区自然发火的角度来看，由于综采放顶煤工序较多，推进速度相对较慢，回采率较低，采空区丢煤较多，漏风空间较大等，这些因素都明显增加了采空区自然发火的危险。
而综采放顶煤开采所形成的采空区空间体积较大，使得注粉煤灰浆、喷洒阻化剂等防灭火措施难以取得预期的效果。
二、目的和任务注氮防灭火技术是防治综放工作面采空区自然发火的有效方法之一。
由于氮气比空气轻，所以当氮气注入采空区后，不但可以向上浮动而且可以向四周扩散并充满整个采空区，降低采空区的氧气浓度，从而达到抑制采空区自然发火的目的。
三、实施方案依据采用注氮防灭火技术防治综放工作面采空区自然发火，首先要掌握采空区的“三带”分布状况，它对于选择合理的注氮防灭火工艺是至关重要的。
因此要求我们在实施注氮防灭火工作之前，首先要观测分析出综采放顶煤工作面开采区域的采空区“三带”分布规律，从而相应地做出注氮防灭火工艺设计，使氮气注入到采空区最容易自然发火的区域，并且形成合理的氮气惰化带，达到抑制采空区自然发火的目的。
3.1采空“三带”分布规律3.1.1、采空区“三带”概述对于非充填采空区的回采工作面来说，随着工作面向前推移，切顶线之后附近的采空区顶板逐渐开始垮落，在这一范围内形成比较松散的冒落区，因而漏风比较严重。
这一区域内的浮煤在氧气的作用下开始发生氧化反应，并释放出微量的热量。
但由于该区域漏风量较大，氧化所产生热量的绝大部分被风流带走，因此无法积聚，从而不能发生自然发火。
这一区域就是通常所说的“散热带”。
随着工作面的继续推移，这些松散的冒落区也逐渐被压实，其间的漏风通道减小，漏风量亦随之减小。
此时的漏风，一方面携带着足够的氧气供给浮煤，保证浮煤氧化的继续进行，另一方面适量的微风已不能过多地带走氧化所生成的热量。
XX综采工作面专项防灭火技术措施
目录...矿井主扇风机型号为： XX 型，风机额定风量 XXm3/s，负压 XX Pa，电动机功率 2×280kW，可实现变频调风，目前主扇风机频率为 XXHZ。
根据设计矿井开辟方式为主斜井、副平硐、立风井的综合开辟方式，矿井的通风方式为中央并列式。
由主斜井少量进风、副平硐为主进风，回风立井回风，通风方法为机械抽出式。
XXX 备用工作面采用 U 型下行通风方式。
一、工作面相对位置：该工作面布置西翼 XX 煤层，工作面北侧XX 煤层已采， X 煤层未采动，东为 XX (含上山保安煤柱)，南为煤矿老井采空区，西为保安煤柱，切眼布置在实体煤层中，但该， XX 与 XX层间距平均 XXm，原 B4 煤层 XX 工作面长 XXm，开切眼进行过强制放顶，现 XX 煤层上下顺槽与已采的 XX 煤层 XX 原顺槽为内错式布置，若 XX 回采后原 XX 煤层的内错煤柱会垮落到现工作面采空区。
二、 XXX 综采工作面采用走向长壁后退式综采一次采全高采煤方法回采，整套方法为采用 XXX 交流电牵引式采煤机破煤和装煤，采用XX 型可弯曲刮板输送机运煤，采用XX 掩护式液压支架支护工作面顶板，采用超前预裂全部垮落法处理采空区顶板。
一、根据 XX 年 XX 月 XX 研究所对我矿 XX 煤层进行检验。
XX 煤层检测参数为：抑制煤尘爆炸最低岩粉量 XX，火焰长 XXmm，具有煤尘爆炸性；吸氧量为 XXcm /g.干煤，自然倾向性分类等级为：Ⅱ类，二、XX 研究所 XX 年 XX 月 XX 日提供 XX 煤层煤的自然发火及标志性气体检测报告显示：煤层自然发火临界温度为 XX；当煤温达临界温度时浮现C2H4 气体和 C2H6 气体， C2H4 气体可以作为煤自燃发火的气体指标，C2H6 气体可以作为煤自燃发火辅助性气体指标；当煤温达到 XX 时，浮现 C3H8 气体， C3H8 气体可以作为煤自然发火辅助性气体指标；最短发火期为 XX 天。
工作面注氮设计方案
综采工作面注氮设计方案及安全技术组织措施因工作面前期开采期间，防灭火系统未能同时建设，故采取在8103回顺打钻注氮，此方法可根据工作面推进情况灵活选取最能控制氧化带发生氧化的地点进行打钻注氮，使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带，从而达到抑制采空区自燃的目的。
二、注氮系统选取选用一台DT-800/97移动式矿用碳分子筛制氮装置为井下综采工作面注氮。
DT-800/97主要性能指标参数:(1)产N2量：800Nm3/h(2)N2纯度：≥97%(3)N2压力： 0～0.6MPa(可调)(4)工作压力： 0.5～0.8MPa三、注氮工艺钻孔注氮：从8103回风顺槽H5测点向西30m处向8101采空区打钻孔注氮。
管路铺设路线：制氮机组→8103回风顺槽→钻孔→8101综采工作面采空区配套注氮管路为4寸聚乙烯管路。
四、注氮方式注氮方式选为开放式注氮五、注氮量1、因工作面为停产待验收状态，故注氮量以工作面及回风顺槽氧气浓度不低于19%为准连续注氮，低于19%时停止注氮，间歇一个班后再注。
2、注氮地点安全通风量计算Q0=Q N（C N+C1-1）/(C1-C2)式中：Q0——工作场所的安全通风量，m3／min；Q N——最大氮气泄漏量，m3／min；C N——泄漏氮气中的氮气浓度，％；C1——工作面或巷道中原始氧气浓度，一般取20．8％；C2——工作场所的安全氧浓度指标，18．5％。
则：Q0=12×（0.97+0.208-1）/（0.208-0.185）=92.9m3／min经计算安全通风量为93m3／min就可以稀释采空区泄漏出的氮气量。
六、注氮气体监测在8101工作面采空区预埋了束管监测探头，测点包括下隅角、上隅角、工作面回风流及采空区。
七、氮气防灭火注意的问题1）应注意观察氮气的流向，工作面配风要能够冲淡氮气浓度，为减少耗氮量，可将采空区注氮与通风调压相配合。
注氮设计
4301工作面注氮防灭火设计我矿4301采用综放工艺回采，其采空区遗煤较多、范围广、空间大，加之所采4#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，工作面防灭火工作十分重要。
采用注氮防灭火措施的有效覆盖率较高、适应性较好，能有效的保证工作面回采期间防灭火安全。
为了防止输氮管路和采空区泄漏氮气造成人员伤害、保证注氮防灭火效果，特编制如下设计。
一、工作面概况1、采煤工作面位置：工作面位于位于主斜井工业广场东北约1000m空地处井田西部，东翼回风北部，南部为东翼回风巷，对回采无影响，北侧为后安煤矿，开采过程中应预防后安煤矿采空区水通过塌陷裂隙导入工作面，编制好安全规程。
2、工作面有关参数走向长度：892m，煤层厚度为5.7-8.3m，平均7.26m。
平均采高：机采3m，放煤高度4m。
瓦斯等级：瓦斯。
自燃倾向性：Ⅱ类自然。
工作面倾斜长：207m。
一、注氮防灭火方案1、注氮防灭火措施的适应性和有效性分析氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体。
由于氮气分子结构稳定，其化学性质相对稳定，在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。
当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。
用氮气防灭火和阻止瓦斯爆炸的过程称为惰化，惰化后的火区因氧气不足而不能燃烧和爆炸。
氮气的防灭火作用，即是使采空区等有关区域惰化。
具体地说，氮气的防灭火作用和特点是：1）氮气可以充满任何形状的空间并将氧气排挤出去，从而使火区中因氧含量不足而将火源熄灭，或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃；2）在有瓦斯和火存在的气体爆炸危险区内，注入氮气能使可燃性气体失去爆炸性；3）向采空区或火区中大量注入氮气后，可以增加采空区相对压力，致使新鲜空气难以漏入；4）氮气防灭火必须与均压和其它堵漏风措施配合应用。
否则，如果注入氮气的采空区或火区漏风严重，氮气必然随漏风流失，难以起到防灭火作用。
综采工作面注氮安全技术措施
综采工作面常见安全问题及解决方法
1 2 3
瓦斯治理
加强瓦斯监测和抽放，严格控制瓦斯浓度，及 时采取措施防止瓦斯积聚和爆炸。
防灭火管理
加强设备维护和保养，防止机械摩擦、电器火 灾等事故发生；配备灭火器材，定期进行演练 和培训。
人员安全
加强员工安全教育和培训，提高员工安全意识 和操作技能；配备个人防护用品，保障员工生 命安全。
综采工作面注氮安全技术措施
xx年xx月xx日
目 录
• 绪论 • 注氮技术基础 • 综采工作面概述 • 注氮安全技术措施 • 工程实践与效果分析 • 结论与展望
01
绪论
项目背景和意义
01
煤炭作为我国的主要能源，其开采过程中的安全问题一直备受关注。综采工作 面作为煤炭开采的重要环节，其安全问题更是重中之重。
注氮技术应用范围及限制
注氮技术主要应用于综采工作面、掘进面以及周边区域的 瓦斯治理和安全保障，具有广泛的应用前景。
但是，注氮技术也存在一些限制，如氮气来源不足、成本 较高、对人员有刺激性等，需要结合实际情况进行综合考 虑和应用。
03
综采工作面概述
综采工作面特点
综采工作面通常具有较大的 开采面积和开采深度，采煤 机、刮板输送机和液压支架
研究内容和方法
本研究旨在通过对综采工作面注氮防 灭火技术的深入研究，提出一套完整 的注氮安全技术措施，为保障综采工 作面的安全生产提供技术支持。
研究内容包括：注氮防灭火技术的原 理及适用条件、注氮设备的选型与设 计、注氮工艺的设计与优化、注氮效 果的监测与评估等方面。
研究方法包括：理论分析、数值模拟 、实验研究、现场应用等。具体来说 ，将通过实验研究来探究不同条件下 注氮的效果及适用范围；通过数值模 拟来模拟不同条件下注氮的效果及优 化方案；通过现场应用来验证优化后 的注氮方案的实际效果。
注氮防灭火设计
2、考虑到井下移动注氮的便捷性、氮气的隔爆作用强、防灭火速度快及可靠性高，它特别适用于有煤尘爆炸危险和煤的自燃发火期较短的矿井。
（1) 氮气防灭火1）氮气防灭火技术的要求本矿氮气防灭火主要作用是对采空区进行预防性注氮，当采空区发生火灾时可进行灭火注氮。
2）设计依据本矿井煤层均属容易自燃煤层。
3）注氮工艺系统及设备①注氮系统由于本矿井田范围大，采用井下移动注氮系统。
②制氮装置选用MD-800型井下移动式膜分离制氮装置，功率290kW。
③注氮工艺埋管注氮：在工作面进风顺槽一侧沿采空区埋设一趟注氮管路。
当埋入一定深度后开始注氮，同时埋设第二趟注氮管路。
当第二趟注氮管口埋入采空区氧化带于冷却带的交界部位时开始向采空区注氮，同时停止第一趟管路注氮，并重新埋设注氮管路，如此循环，直至工作面采完为止。
④注氮方式注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮；从时间上分为连续性注氮和间断性注氮。
工作面开采初期和停采撤架期间，或因遇地质破碎带、机电设备等原因造成工作面推进缓慢，宜采用连续性注氮；工作面正常回采期间，可采用间断性注氮。
⑤注氮量按吨煤注氮量计算Q N=5AK/330×60×24式中：Q N——注氮流量，m3/min；A——年产量，t；K——工作面回采率。
则：Q N=5×1200000×0.95/330×60×24=12m3/min⑥注氮堵漏凝胶堵漏剂（煤粉灰30%、水玻璃3%、铝酸钠1.5%、其余为水）。
⑦注氮气体监测采空区应同时预埋束管监测探头，在注氮管或支管分叉处必须设置观察点。
为了考察注氮的流向及分布，可借助施放SF6示踪气体加以检测。
4）安全管理①在注氮过程中，工作场所的氧浓度不得低于18.5％)，否则停止作业并撤除人员，同时降低注氮流量或停止注氮，或增大工作场所的通风量。
②制氮设备的管理人员和操作人员，须经理论培训和实际操作培训，考试合格，才能上岗。
B51106综采采空区注氮
八号井B51106综采工作面采空区注氮方案及安全技术措施为加强矿井B51106综采工作面防灭火管理工作，矿井计划在正常工作日对B51106综采工作面进行限量注氮，为了确保注氮期间的安全，特制定以下方案及安全技术措施。
一、注氮方案本工作面所开采的煤层属于易自燃煤层，采用开放式注氮为主，使用束管检测的综合防灭火技术。
氮气在空气中约占78％，是一种无色、无臭、无毒的气体，与同体积的空气重量比为0.97，比空气稍轻。
在标准大气压和绝对温度为273K时，气体的真空密度为1.25g/L。
空气中的氮气在常温下通过空气分离设备，即能分离出氮气。
氮气是不燃烧气体，也不助燃，溶水极微，性质稳定，不易与其它化学元素化合，无腐蚀作用，属于惰性气体。
由于氮的密度接近于空气的密度，因此，气体在采空区内能均匀地扩散，且不易被煤和岩石吸附。
二、氮气的防灭火原理氮气用于煤矿防灭火，主要有以下作用：(1)窒息作用在防灭火区域内注入氮气后，使该区域内气体氧的含量降低，增加了气体惰性化阻止了煤炭氧化。
对于火区，则因氧的含量不足而熄灭。
对于防火区域，则缩小了氧化带，扩大了窒熄带，有利地抑制了煤的氧化自燃。
(2)抑爆作用由于这种气体遇高温(火区)其成分不变，与可燃物质及可燃气体不产生化学反应，所以，注入氮气后冲淡了可燃气体与氧的含量，使其形成惰化气，从而使混合气体失去可爆性。
采用氮气防灭火不仅效果好，而且也较经济，具体有以下优点：(1)氮气是制氧过程中的另一产品，也可从空气中专门提取，因此来源方便，可供量大，单位产气成本比液态二氧化碳低。
(2)注氮后，氮气可以充满任何形状的有限燃烧空间和预防自燃空间，便于对煤矿采空区深部、高冒之处以及人们难以接近的地点进行防灭火。
(3)使火区气体惰性化，防止瓦斯和煤尘爆炸。
(4)注氮防灭火不损坏和不污染机械设备及井下设施，灭火后恢复工作量少且容易。
氮气灭火的缺点是：氮气在采空区停滞时间短，在矿井负压作用下易散失。
注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用
注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用摘要：本文介绍了注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用，其目的是降低回采瓦斯含量。
通过实验表明，在采煤过程中使用注氮防灭火技术可有效降低瓦斯含量，提高采煤效率，有效保障采矿人员的安全。
关键词：注氮防灭火；危险瓦斯；采煤效率正文：随着采矿技术的不断进步，综采的深度也不断增加，这对安全性要求更高，因而注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用被人们越来越看重。
注氮防灭火技术指的是在工作面爆破前在回采前端提前注入氮气进行瓦斯抽放，以降低回采瓦斯含量。
实验发现，注氮防灭火技术可以有效地降低瓦斯含量，减少危险瓦斯浓度，提高采煤效率，从而有效保障工作面采矿人员的安全。
同时，还可以提高采煤机械的稳定性，使工作面回采速度更快、更稳定，提高采煤效率。
综上所述，注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用可以有效降低瓦斯含量，提高采煤效率，有效保障工作面采矿人员安全。
为了有效地采用注氮防灭火技术，采矿企业需要制定一套行之有效的注氮防熄火技术应用规范。
首先，对工作面区域的瓦斯含量进行充分的测量和观察，以便实时控制危险瓦斯的浓度。
其次，将氮气源连接到注氮防灭火装置，确保氮气的供应量与消耗量相匹配，保持注氮防灭火装置的正常运行。
而且，还要采取有效的防火措施，以防止发生火灾，以及定期检查、维护和更换设备，以确保设备的安全性和可靠性。
同时，采矿企业还必须建立完善的安全培训制度，以确保采矿人员都能够正确理解使用注氮防灭火技术的技术要点，并准确地掌握注入氮气的位置及合理的时间。
此外，要加强对设备的定期检查，确保设备完好，以确保注氮防熄火技术的正常使用。
因此，采用注氮防灭火技术是采矿安全的重要措施，必须采取有效的管理措施，确保注氮防火技术的有效应用，以保障采矿工作面的安全。
当使用注氮防灭火技术时，必须采取有效的监控措施，以保证安全性。
一方面，要实时监测工作面瓦斯浓度，及时发现危险瓦斯并做出及时响应，以确保工作面采矿人员的安全。
B51103综采工作面注氮及束管监测防灭火安
B51103综采工作面注氮及束管监测防灭火安全技术措施第一节煤层及煤质概况一、煤质各煤层性质基本相同，呈黑色，条痕深棕色，多具沥青光泽，燃点低，着火快、焰中长、焰色浅红、烟青淡不结焦。
煤的比重B1为1.3t/m3;B5为1.29/m3;B6为1.29/m3．B5煤层炭元素含量一般为49.81％,水分与挥发分值较高，灰分4.14％，发热量一般在55.4MJ／kg以上。
其中挥发分值一般在45％～50％，全硫含量0.39 %，煤层属中灰—低灰、特低硫，中磷——特低磷的4l#长焰煤。
各煤层均属于长焰媒，主体为低中灰；高挥发份，特低硫、中高发热量。
是良好的工业动力用煤，也是较好的炼油用煤和气化用煤。
公司八号井（一矿）设计开采煤层的煤质主要为41号长焰煤，经鉴定井田内煤层有自燃倾向性，煤层自燃发火期3～6个月,为容易自燃煤层，自然倾向性等级为I级，井下地温不高，无地温异常现象。
根据煤层开采技术条件以及现状，矿井开采采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤法。
设计利用制氮机制氮经过管路通向采空区注入氮气和加快推进综采工作面速度实施预防性防灭火措施，另外矿井在风井铺设有直径为Ф50cm 注浆的专用管路随时可接到目前采掘面及井下各作业点。
第二节开采煤层自燃预测和防治措施一、煤的自燃预测及分析1、现公司八号井（一矿）1103采煤工作面及1104掘进工作面、1154运输大巷及轨道巷掘进同属布置在B5`煤层，B5煤层挥发份47.77%，挥发份越高越易发火；2、根据新疆煤炭科学研究所煤炭检测实验室煤层自燃倾向性鉴定报告，B5煤层，自燃倾向性:容易自燃，自燃倾向性等级：I级，煤的吸氧量0.80cm3/g.干煤。
3、煤的含硫量越高，吸氧能力越大，越易自燃。
矿井可采煤层全硫一般为0.20～0.39%，灰分含量<15%，属特低硫、低灰份的长焰煤；4、煤的裂隙发育，增加了煤的氧化表面积，使煤的氧化速度加快，容易引起煤的自燃；5、水分能加速煤的氧化过程，同时使煤体松散，造成细微裂隙，加大吸氧能力；6、开采时煤炭损失、破碎程度大及围岩稳定性遭到破坏，生成裂隙，当煤层厚时还易于局部储热，故自燃危险性也越大；7、如果矿井开拓及开采方式、通风方式选择不合理，造成丢煤多、煤柱破碎、漏风严重，给煤炭自燃造成良好条件，可增加煤层自燃的可能性。
6101防灭火措施
防灭火措施：（一）、防止煤层自然发火技术措施：一、注氮防灭火6101综采工作面制氮机安装6号煤轨道大巷和6号煤运输大巷的联络巷内1）输氮线路制氮机安装硐室→6号煤轨道大巷→6101运输顺槽→工作面采空区。
输氮管路采用DN108mm无缝钢管，每个工作面防火注氮量为800m3/h2）将注氮管铺设在运输顺槽中，当埋入采空区一定长度后（15~20m）开始注氮，同时再埋入第二趟注氮管路（注氮管口的移动步距通过考察确定，一般为50m）。
当第二趟条注氮管口埋入采空区冷却带与氧化带的交界部位时向采空区注氮，同时断开第一趟注氮管路，并停止第一趟管路的注氮，如此循环。
如图所示。
3）对采空区进行注氮气，措施附后。
注氮技术要求：A、注氮的氮气浓度不得低于97%，低于97%立即停止注氮。
B、注氮严格坚持“少量多注”多循环进行注氮。
C、注氮时间每循环1小时，每小时注氮量300m³，停1小时在进入下一循环，由当班瓦斯员立即进行气体检测，若发现瓦斯浓度达到1%，一氧化碳达到0.0024%及时向调度室汇报进行处理，检查无误后方可进行注氮。
D、注氮压力不得超过6MPa。
E、注氮时撤出所有闲杂人员，每班技术员现场跟班，技术指导。
F、注氮时必须有专用记录本和台帐，记录开关机时间、注氮量、压力、开关司机等，以便对注氮情况进行分析。
G、井下发现不适合注氮时，要立即打电话通知注氮机组操作人员进行停机，并向调度室汇报。
H、注氮的管路：埋管注氮，在工作面得进风侧沿采空区埋设一趟注氮管路。
当埋入一定深度后开始注氮，同时又埋入第二趟注氮管路（注氮管口的移动步距为5～25米）。
当第二趟注氮管口埋入采空区氧化带与冷却带的交接部位时向采空区注氮，同时停止第一趟管路的注氮，并又重新埋设注氮管路，如此循环，直至工作面采完为止。
托管注氮，在工作面得进风侧沿采空区埋设一定长度的厚壁钢管作为注氮管路，它的移动主要利用工作面的液压支架，或工作面运输机头、机尾，或工作面进风巷的回柱绞车作牵引。
综采工作面注氮防灭火设计
安全管理编号：LX-FS-A36505 综采工作面注氮防灭火设计In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior oractivity reaches the specified standard编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑综采工作面注氮防灭火设计使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。
资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。
我矿23103工作面即将开始回采，工作面通风系统为材料巷进风，措施巷、皮带巷回风。
因采用综放工艺回采，其采空区遗煤较多、范围广、空间大，加之所采13#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，工作面防灭火工作十分重要。
参照煤炭科学研究总院沈阳研究院20xx年5月编制的《斜沟煤矿主采煤层自然发火综合防治方案设计》及集团公司其他矿井防灭火经验，采用注氮防灭火措施的有效覆盖率较高、适应性较好，能有效的保证工作面回采期间防灭火安全。
为了防止输氮管路和采空区泄漏氮气造成人员伤害、保证注氮防灭火效果，特编制如下专项设计。
一、工作面概况1、采煤工作面位置：工作面位于21采区北翼，南邻21采区三条上山，北部、东部、西部均为实煤区，上部为8#煤的18107、18109采空区，平均层间距为46.29m。
综采工作面专项防灭火安全技术措施
刘园子煤矿51511综放工作面综合防灭火安全技术措施编制单位：编制人：通防工区：批准：编制日期：2013 年11 月3 日审批意见51511综采工作面综合防灭火安全技术措施一、工作面概况51511工作面采用综采放顶煤走向长壁采煤法，走向长度580米，倾斜长度106米，补切眼工作面长度30米，平均煤层厚度6.98米，采高3米，回采放顶煤高度3.98米（初采期间不放顶煤，采高2.8米）。
经鉴定所采的5-1煤层为II级自燃煤，自燃发火期最短为46天。
煤层原煤燃点一般在274℃～297℃，个别为303℃，燃点较低，加上煤的变质程度低，含硫高，易氧化而自燃。
工作面通风系统为：51511轨道顺槽进风→三个轨道顺槽联络巷及补切眼→51511工作面→51511运输顺槽回风的“U”型通风，系统简单，通风设施少，易于管理。
根据矿井开采现状实测，煤层温度20℃左右，没有地温危害。
二、外因火灾的防治（一）51511工作面两顺槽必须按照设计要求敷设消防供水管路，并保障正常使用，巷道每隔50m设置一个防尘供水“三通”及消防栓，地面消防水池必须经常保持不少于200m3的用水量。
（二）加强井口管理，入井人员严禁携带烟草、点火物品及易燃、易爆物品下井，严禁穿化纤衣服入井；各井筒井口、井口房附近20m范围内严禁使用明火及非防暴电器设备。
（三）51511工作面进行电、气焊工作时，必须编制专项安全技术措施，并遵守《煤矿安全规程》中的有关规定。
1、指定专职瓦检员和安检员在场检查和监督。
2、电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的前后两端各10m 的井巷范围内，应用不燃性材料支护，并应有供水管路，有专人负责洒水。
工作地点应至少备有２个8Kg干粉灭火器，一个沙箱和一把消防锹。
工作地点的下方用不燃性材料设施接受火星。
3、电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的风流中，瓦斯浓度不得超过0.5%，只有在检查作业地点附近20m范围内巷道顶部和支护背板后无瓦斯积存时，方可进行作业。
101-1综采工作面防火设计
101-1底层综采工作面防治自然发火设计说明：我矿101-1底层综采工作面位于-352至-435右翼，平均走向长度300m，倾斜长度为120m。
101-1底层综采工作面上部为101-1顶层采空区，该煤层为长焰煤，低硫、低灰、高挥发份，属于低变质的长焰煤，Ⅱ类自燃煤层，自燃发火期较短，最短约为3个月，故防火工作非常重要。
为此，特制定如下防治自然发火专项设计。
一、施工防火钻1. 开采前打钻1)由通风段负责在开切眼倾斜方向每隔1.5米(即每个架间)施工2个注水钻孔，即在后立柱顶板位置向尾梁方向施工1个注水钻孔，夹角60°；在前后立柱顶板位置施工1个注水钻孔，夹角为75°孔深4～5米，进行封孔注水，注水覆盖面必须全部彻底浇透为止。
2)回风盲巷内打钻注水，即由通风段负责在回风盲巷闭前顶板向闭内施工扇形防火钻向闭内注水，施工钻孔不少于3个。
2. 开采过程中打钻（即有自然发火趋势时）1)由通风段负责在回风隅角位置利用岩石爬道钻向上隅角以下空区方向施工扇形注水孔，钻孔深度为架后不少于12m，钻孔终孔位置打到采空区浮煤上部位置。
每组扇形钻孔不少于3个，走向每推进10m施工一次。
钻孔的开孔位置、倾角及方位由通风段现场按实际情况具体给定。
2)由通风段负责在下转角向支架后排空区上部方向施工扇形注水孔。
钻孔深度为架后不少于12m,每组扇形钻孔不少于3个，走向每推进10米施工一次。
钻孔的开孔位置、倾角及方位由通风段现场按实际情况具体给定。
3)工作面每个架间后排打钻注水，钻孔深度为尾梁后不少于10m，倾角25～300之间。
第一轮结束后接着打第二轮、第三轮…直至工作面结束。
4)上下转角及架间后排空区施工钻孔时边钻边注水时，每钻进及退出一节杆注水不小于10min，彻底浇透后排空区浮煤。
5)两道超前支护段顶板施工防火钻注水，由通风段负责对工作面入、回风巷超前支护段内顶板施工注水钻孔，钻孔间距为每隔1.6m施工一个，每个钻孔深度为4～5米，钻孔施工完后，用1寸套管下管封孔（封孔深度不小于0.8米）后注水。
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YF-ED-J8287可按资料类型定义编号综采工作面注氮防灭火设计实用版Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.（示范文稿）二零XX年XX月XX日综采工作面注氮防灭火设计实用版提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。
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我矿23103工作面即将开始回采，工作面通风系统为材料巷进风，措施巷、皮带巷回风。
因采用综放工艺回采，其采空区遗煤较多、范围广、空间大，加之所采13#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，工作面防灭火工作十分重要。
参照煤炭科学研究总院沈阳研究院20xx年5月编制的《斜沟煤矿主采煤层自然发火综合防治方案设计》及集团公司其他矿井防灭火经验，采用注氮防灭火措施的有效覆盖率较高、适应性较好，能有效的保证工作面回采期间防灭火安全。
为了防止输氮管路和采空区泄漏氮气造成人员伤害、保证注氮防灭火效果，特编制如下专项设计。
一、工作面概况1、采煤工作面位置：工作面位于21采区北翼，南邻21采区三条上山，北部、东部、西部均为实煤区，上部为8#煤的18107、18109采空区，平均层间距为46.29m。
2、工作面有关参数走向长度：2420.9m，煤层厚度为5.95-16.68m，平均13.8m。
平均采高：机采3.6m，放煤高度10.2m。
瓦斯等级：低瓦斯，容重：1.44t/m3。
煤层硬度：f=2～5，煤质牌号：气煤。
自燃倾向性：Ⅱ类自然，煤层倾角（度）：6.8°～10.7°，平均8.9°。
工作面倾斜长： 214.34m。
一、注氮防灭火方案1、注氮防灭火措施的适应性和有效性分析氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体。
由于氮气分子结构稳定，其化学性质相对稳定，在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。
当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。
用氮气防灭火和阻止瓦斯爆炸的过程称为惰化，惰化后的火区因氧气不足而不能燃烧和爆炸。
氮气的防灭火作用，即是使采空区等有关区域惰化。
具体地说，氮气的防灭火作用和特点是：1）氮气可以充满任何形状的空间并将氧气排挤出去，从而使火区中因氧含量不足而将火源熄灭，或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃；2）在有瓦斯和火存在的气体爆炸危险区内，注入氮气能使可燃性气体失去爆炸性；3）向采空区或火区中大量注入氮气后，可以增加采空区相对压力，致使新鲜空气难以漏入； 4）氮气防灭火必须与均压和其它堵漏风措施配合应用。
否则，如果注入氮气的采空区或火区漏风严重，氮气必然随漏风流失，难以起到防灭火作用。
基于上述氮气的性质及煤的氧化机理，向采空区及遗煤带注入氮气，使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带，从而达到抑制采空区自燃和安全开采的目的。
因23103工作面采空区遗煤较多、范围广、空间大，所采13#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，采用预先铺设管路、连续注氮方式，同时应采取均压通风措施、堵漏措施、工作面及采空区氧气监测措施。
2、氮气来源选取的技术经济分析目前，工业制取氮气均以空气作为原料气，这种原料气的供给是无限量的。
煤矿井下移动式制氮机主要有变压吸附法和薄膜分离法。
根据煤炭科学研究总院沈阳研究院20xx年5月编制的《斜沟煤矿主采煤层自然发火综合防治方案设计》及集团公司其他矿井注氮防灭火系统使用情况，本设计采用DT型煤矿用移动式碳分子筛制氮装置（变压吸附法）。
3、供氮能力、输氮管路的计算与选取（1）供氮能力计算注氮量是最重要的注氮参数，直接决定着注氮效果。
注氮量太小因达不到惰化采空区气体的目的而起不到防火的作用，注氮量太大造成经济上的浪费。
注氮量主要取决于被注地点的几何体积、氧化空间大小、裂隙情况、漏风量大小以及气体组分等。
由于煤矿条件千差万别，目前注氮量只能按待注地点的几何体积、工作面的产量、吨煤注氮量、瓦斯量、氧化带内的氧含量进行计算。
根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》（MT/T701-1997）第7.1条的规定：制氮设备或装置的供氮能力应按矿井注氮工作面防火需要选取，供氮能力（1个工作面注氮量）可按下式计算：式中：QN--供氮能力，m3/h；K--备用系数，取1.2；Q0--采空区氧化带内漏风量，m3/min；采空区氧化带的范围受工作面的通风状况、采空区的冒落等诸多因素的影响而在很大的范围内变化，因此采空区氧化带的漏风量的变化范围也较大，此范围内的漏风量一般按工作面风量的1/60～1/100选取；采取堵漏风措施后，采空区氧化带内的漏风量取为6m3/min；C1--采空区氧化带内平均氧浓度，%；目前国内应用较普遍的是将采空区氧浓度在10～18%之间的区域视为氧化带，因为氧化带的范围不同而平均氧浓度值也不同，一般可选为15%；C2--采空区惰化防火指标，其值为煤自燃临界氧浓度，%；煤的自燃临界氧浓度值随煤种、煤质、赋存条件等因素的不同而变化，其具体数值应根据实验室试验而取得，此值的范围一般为7%～10%。
根据《煤矿安全规程》中的规定：采用氮气防火注入的氮气浓度不得低于97%，注入后采空区内氧气浓度不得大于7%，所以此值取7%；N--注入氮气的氮气浓度，%；根据《煤矿安全规程》中的规定：采用氮气防火注入的氮气浓度不得低于97%，注入后采空区内氧气浓度不得大于7%。
同时根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》（MT/T701-1977）第7.2条的关于氮纯度的规定“向采空区注入氮气的纯度要视其能将采空区的氧浓度降低到煤自燃临界氧浓度而定。
而向火区注入氮气浓度应不低于97%。
”因此取97%；根据以往国内外注氮灭火经验，防火注氮量一般为5m3/min左右；灭火注氮量，原则上最初的注氮强度要大，然后逐渐降低注氮强度。
若采用开放式注氮方式，则灭火注氮量需求更大。
因此选择制氮能力为1000m3/h DT-1000/6型煤矿用移动式碳分子筛制氮装置一套。
（2）输氮管路的选取根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》(MT／T701-1997)第7.4.1条和7.4.2条的规定：从井下供氮时，除应采用钢管外，在满足输氮压力的情况下，可选用耐压橡胶软管，但进入采空区或火区的管路必须采用钢管。
输氮管路的直径应满足最大输氮流量和压力的要求。
供氮压力可按下式进行计算：式中：P2--管路末端的绝对压力，MPa（此值不应低于0.2MPa）；Qmax--最大输氮流量，m3／h；D0--基准管径，150mm；Di--实际输氮管径，mm；Li--相同直径管路的长度，km；λ0--基准管径的阻力损失系数，0.026；λi--实际输氮管径的阻力损失系数，对于不同的钢管直径，则有如表1的关系：在实践中，输氮管路一般均选择50～l00mm管径的钢管，因23103工作面最远注氮距离达2700m，制氮装置所能提供的压力P1按0.6Mpa 计算，根据下式计算在此压力下的注氮主管的最长输氮距离为：计算得最长输氮距离：管径为50mm时，L=0.180km；管径为70mm时，L=1.028km；管径为80mm时，L=2.068km；管径为100mm时，L=6.747km。
所以选择管径100mm输氮管路完全能够满足工作面注氮防灭火的要求。
采空区埋设管路选用Φ100mm的无缝钢管。
转弯处、进风隅角埋管处管路连接采用耐压橡胶软管。
采空区埋设输氮管路采用螺纹管接头连接，并需有独立的专用阀门。
（3）输氮管路的铺设要求①管路的铺设应尽量减少拐弯，要求平、直、稳，接头不漏气。
每节钢管的支点不少于两点，不允许在管路上堆放他物。
低洼处可设置放水阀。
②输氮管路的分岔处应设置三通截止阀及压力表。
③输氮管路应进行防锈处理。
④定期对输氮管路进行试压检漏。
（4）注氮地点的安全通风量根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》(MT／T701-1997)第11.2条的规定，注氮地点及与其相连巷道的安全通风量按下式计算：式中：Q0--工作场所的安全风量，m3／min；QN--最大氮气泄漏量，m3／min，取16.67 m3／min；CN--泄露氮气中的氮气浓度，%，取97%；C1--工作面或巷道中原始氧气浓度，取20.8%；C2--工作场所的安全氧浓度指标，取18.5%；在输氮管路沿途或工作面，假设所输送1000m3/h的氮气全部泄漏，能否造成泄漏区域缺氧。
按工作场所安全氧浓度指标18.5%的要求，经计算，此时巷道的安全风量应为129.01m3/min(取150 m3/min)，通风人员应随时监测23103材料巷、皮带巷、措施巷风量，保证风量处于安全风量以上。
二、注氮防灭火工艺和方法1、制氮设备根据注氮能力和注氮压力的计算，选用DT-1000/6型煤矿用移动式碳分子筛制氮装置，有关性能指标参数如下：（1）结构类型：分体轮轨移动式（2）氮气产量： 1000m3/h（3）氮气纯度：≥97%（可调）（4）氮气输出压力：≥0.6MPa（可调）（5）电压： 660V/1140V（6）电控系统电压： 127V（7）装机功率： 370kW（8）外形尺寸： 3800×1700×2150mm×4（制氮装置）3800×1380×2000mm×2（空压机）（9）总重量： 12.05t2、注氮系统与制氮设备的安装要求移动制氮机安设地点位于23103材料巷外段的制氮机安设硐室中，管路从23103材料巷敷设至工作面端头埋入采空区。
制氮装置列车从里往外依次为：MOGF32/8-185G型空压机2台（一用一备）、空气缓冲罐车1台、吸附塔车2台、储氮罐车1台。
制氮机安设硐室应满足以下要求：（1）制氮装置中的电气设备，必须取得《防爆检验合格证》。
（2）制氮硐室设在进风巷道中，供风量取安全通风量150 m3/min和按AQ1056-2008计算得机电硐室配风量330 m3/min两者大值，取330m3/min。
（3）制氮装置必须有独立的供电电源和馈电开关，硐室应设专用电话。
（4）安装制氮装置的硐室平、直而且支护良好；巷道顶及两帮均用水泥砂浆喷涂加固，水泥砂浆厚度不小于2～3cm，底板用水泥砂浆抹平并留有专用水沟。