注氮防灭火计算

¹静压输浆

静压输浆是利用制浆点与灌浆地点标高不同而产生的自然压差, 借助输浆管道( 或钻孔) 将泥浆输送到灌浆区, 最后通过钻孔或小石门的方式将泥浆分布在火区或采区内。这是应用最广泛的一种输浆方式。

º动压输浆即利用泥浆泵向注浆区灌浆。这种输浆方式受浆量和其他条件的限制, 一般只作处理局部地点或静压输浆的辅助方式使用。

2. 主要注浆参数

1、注浆量

采空区注浆量的确定, 目前国内普遍采

用的经验公式为:

Q = K ·m 拼· L · H · C ( 米s)

式中: Q一泥浆的固体材料体积( 米“) ;

K 一灌浆系数, 即所需泥浆材料体积

与采空区空间体积之比;

m一煤层采高( 米) ;

L 一灌浆区的走向长度( 米) ;

H 一灌浆区的倾斜长度( 米) ,

C一采区回采率( % ) 。

K 值对不同的矿井选值有所不同。根据经验一般为3~ 5 %之间。各地可因地制宜的选用。

2、土水比

泥浆土水比的确定相当重要, 因为它直接影响灌浆的质量和效果。随着煤层倾角、注浆方式、处理对象、注浆季节( 冬, 夏) 、输浆倍线的不同对它应作相应的改变, 采空区注浆通常以1 : 4~ 1 : 6 为宜, 个别情况达1 : 8 。但对老塘洒浆应使泥浆浓度加大, 一般为1: 3~ 1 : 4 左右。

3、输浆倍线

所谓输浆倍线系指泥浆在输浆管路内处于有压流动的情况下, 其输浆管路的总

式中: N —输浆倍线,

L —输浆管路的总长度( 米) ,

H —泥浆在有压输浆管路内流动时其入口与出口处之高差( 米) 。

输浆倍线根据泥浆浓度、输浆管径、输浆量的不同而确定。过大和过小都不利。过大, 泥浆容易在管路内沉淀; 过小, 容易爆管跑浆或损坏闸门。一般N 为3~ 8 , 也有超过10 的, 应用时视具体情况而定。

3 .

¹采后注浆

a . 钻孔注浆法

一种是从地表直接打钻孔至所注浆的采空区, 利用该钻孔直接进行注浆。这种方法只适用于距地表较浅而且地表打钻施工又较方便的采区或特殊需要的情况下。

一种是当工作面推进一定距离之后, 在井下通过消防火巷道或其他底板巷道向采空区打钻孔注浆, 如图1所示。

四、灌浆时应注意的问题

1. 预防堵管

为了防止灌浆时泥浆堵管, 除严格控制大颗粒( 大于2毫米) 进入输浆管路中外, 注浆前应先用清水冲洗输浆管路, 然后下浆。灌浆结束后, 再用清水清洗, 以免泥浆在管内沉淀。

2 . 防止跑浆

灌浆期间要对管路接头及密闭附近的煤岩进行细致的检查, 避免跑浆。当采用随采随灌的预防性灌浆方法时,如果管理不当则常常会出现泥浆漫溢工作面的情况。为此, 灌浆地点应距工作面有一定的安全距离, 一般为15 一20 米。也有的将工作面用木板作成挡浆隔板。

3. 观测水情

灌入采空区的水量和排出的水量均应详细的记录和计算。如排出的水量很少, 则说明灌浆区内有泥浆水积聚, 这对于开采下分层或下部煤层具有一定的危险性。只有灌浆区内积水全部排出才不会引起泥浆的溃决事故。此外, 应注意从灌浆区中排出水的含泥量。如果水中含泥量增多, 则说明在采空区内形成了

浆沟, 泥浆未均匀分布于采空区,而是直接从采空区流出, 这就大大地降低了灌浆效果。为此, 可在泥

浆中适当增加砂子量, 用砂子填平水路, 可使泥浆的分布范围增大。

4 .设置滤浆密闭和排水道

在灌浆工作面的下部运输巷内应用滤水密闭将滤浆区与工作区分开。泥浆水通过滤浆密闭流出而把泥砂

留在灌浆区内。这样就能保证清水从水沟中顺利排出, 而不致发生泥浆在运输道内积聚而防碍运输和恶

化劳动条件。滤浆密闭墙在不同的条件下可用不同种类的材料筑成。在灌浆区运输巷内应尽量使“煤水

分家”。为此有的设专门排水道或专门排水钻孔, 使水直接从工作面的后部流出而不进入运输巷道。

这样就避免了污染运煤巷

注氮系统有关参数注氮系统有关参数注氮系统有关参数注氮系统有关参数 32051工作面注氮主管路采

用无缝钢管,直径为100mm,管路长度360m.制氮机型号为DM-600型井下移动式膜分离制氮机。系统参数：

氮气产量580m3/h，氮气出口压力≥0.9Mpa,氮气纯度为97.5%-98.5%。 1. 1. 1. 1. DM-600型膜分离制

氮机性能指标型膜分离制氮机性能指标型膜分离制氮机性能指标型膜分离制氮机性能指标：产气量：600m3/h 氮气浓度：≥97％ O2≤3% 氮气进口压力：≥0.8Mpa（可调）空压机功率：185Kw 额定工作电压：～660V 制氮机功率：24 Kw 额定工作电压：～660V 冷却水量：25m3/h 2. 注氮方式的选择注氮方式的选择注氮方式的选择注氮方式的选择：注氮方式有两种：

即连续式和间歇式。采用那一种方式，取决于氮气在采空区滞留的时间等，根据裴沟矿32051工作面实

际现状，漏风所能渗透的范围较小，渗气性较差，氮气在采空区内滞留的时间相对较长，因此，我们在

注氮时采用了间歇式。

3.注氮孔布置注氮孔布置注氮孔布置注氮孔布置工作面通过气体观测孔向采空区注氮，管路编接从上

切口一趟4寸钢管上编接两趟高压管路，一趟变为Ф25mm高压管，每隔10米安一个三通接Ф13mm高压管

与观测孔连接；另一趟高压管为Ф38mm直接与下尾巷十寸观测孔连接，向采空区注氮。

4. 注氮口位置注氮口位置注氮口位置注氮口位置 A 注氮释放口的位置既要保证在"氧化带"范围内，

又要考虑氮气在采空区的扩散半径，要使氮气在采空区的有效扩散区域覆盖整个"氧化带"。氮气扩散半

径取10m。注氮区域为整个"氧化带"。则：氮气释放口距采面的最小距离：Lmin=L0+Ln （1）式中：Lmin----注氮口距工作面的最小距离m L0----采空区散热带的宽度m Ln----氮气的扩散半径，m 氮气释放口距采面的最大距离： Lmax=L1-Ln （2）式中：Lmax----

注氮口距工作面的最大距离，m L1----采空区散热带与氧化带的宽度之和，m 根据我矿"三带"的划分，"散热带"取5m，"氧化带"取25m则：Lmin=15m Lmax=20 B 采空区每次间歇注氮所需最小量和时间：

采空区间歇注氮时，每次注氮必须将采空区氧化带的氧含量降到7%以下时，才能起到防火作用，每次注

氮的最少时间用公式（3）计算确定注氮量，原则是氮气充满整个需要惰化处理的区域，因此，按下式

计算注氮量： Q=K1×W×L×H×L2 （3） K1----注氮系数，一般取3；W----惰化带长度，取157m L----惰化带宽度，取25 H----惰化带高度（采放高度）取平

均值9.5m L2----松散系数，取0.5。将以上数据代入⑶式得出Q=55932m3,制氮机流量为600m3/h，所以第一次注氮时间不得少于94小时。以后，每次注氮开停时间根据所监测采空区相关参数而定。

5. 注氮系注氮系注氮系注氮系统管路布置统管路布置统管路布置统管路布置氮气从制氮机出口压出后，经32051上副巷→32051工作面→32051下尾巷10寸观测孔→32051采空区。