注氮防灭火措施方案

注氮防灭火系统试运转安全技术措施

一、工程概况

为了有效抑制采空区遗煤自燃，做好采空区防灭火工作,公司在地面已建立了注氮车间，注氮设备已安装完毕，注氮管路已连接到位，注氮防灭火系统已经形成，即将进行试运转。经公司专业会议研究决定，对采空区采取注氮措施，为确保注氮防灭火系统试运转期间的安全，并达到预期注氮效果，特编制本措施。

二、成立注氮领导组

1.注氮领导组

组长：杜斌

副组长：周炳陶应刚王仲军吕孝军李拉庆

崔学良年斌

成员：朱茂林张海城明白艾琪

海杜文魁亮郭志峰坚

马明宇尹国成刘茂军候伟东寇亮

纪翔尹志伟

2.领导组职责和分工

⑴领导组负责注氮防灭火系统试运转期间安全工作的指挥协调，具体处理注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮问题，并负责贯彻落实本措施。

⑵组长负责注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮工作的统一指

挥、全面协调。

⑶副组长负责注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮工作可能出现的各种问题做好预处理准备，并及时采取措施，具体处理注氮防灭火系统试运转期间出现的各种问题并负责本措施的贯彻落实。

⑷成员负责注氮防灭火系统试运转工作中各分管专业和部门工作：

a.调度室负责注氮防灭火系统试运转期间矿井上下通讯及联络工作，保证通讯畅通；

b.通风科负责注氮防灭火系统试运转期间通风管理及一氧化碳、瓦斯、氧气的检查工作和综采工作面上隅角、下隅角挡风帘的吊挂；负责地面束管监测监控系统的操作及气样分析；

c.机电科负责注氮机的安全操作，根据氮气浓度适当调整注氮流量，负责注氮机的开关，保证注氮设备正常运转；

d.管路队负责巡查注氮管路完好情况，保证管路无漏气现象；

e.安全科负责注氮防灭火系统试运转期间安全管理及安全警戒和撤人。

三、注氮前的准备工作

1.注氮前首先检查注氮机、压风机等设备，保证各设备正常运转。

2.调度室保证注氮期间通讯系统畅通，在注氮机房和综采工作面各安装一部电话，以便井下人员反馈信息。

3.检查综采工作面上隅角挡风帘吊挂是否到位。

4.检查束管检测监控系统、综采工作面上隅角一氧化碳传感器

及瓦斯传感器，确保正常工作。

5.由管路队人员检查注氮管路的完好情况，确保注氮期间严密不漏气。

6.在正式注氮前，用压缩空气进行注氮防灭火系统的管路耐压试验及管路连接的严密性试验。

四、施工技术措施

1.注氮防灭火惰化指标

注氮防火惰化指标，即注氮后采空区域内的氧气浓度不得大于7% ；注氮灭火惰化指标，即着火区域内氧气浓度不得大于3%。注入的氮气浓度不小于97%。

2.注氮系统

根据注氮系统方案设计，选择的制氮设备产氮量应不低于1073 m3/h，综合考虑本矿井防灭火要求，设计选用PSA-198-1200型制氮设备，制氮量为1200m3/h，能满足我矿注氮需求。采用地面固定式制氮设备，将制氮设备安装在地面的注氮车间内，制取的氮气通过管路输送至井下火区。

3.注氮量计算

确定注氮量主要是根据防灭火区的空间大小及自燃程度确定，我矿注氮量分别按产量、吨煤注氮量、采空区氧化带氧含量进行计算。

⑴按吨煤注氮量计算

工作面每采出1t煤所需的防火注氮量，根据国内外的经验，每吨煤需5m3氮气量。

计算公式如下：

N 5AK

Q=

3306024

⨯⨯

式中:

Q N —注氮流量，m 3

/min ；

A —年产量，8号煤层0.30Mt/a ；9号煤层1.50Mt/a ；

K —工作面回采率，8号煤层97%;9号煤层83%。

则:

● 8号煤层:

Q N =(5×0.3×106×97%)/(330×60×24)=3.06m 3/min

● 9号煤层:

Q N =(5×1.5×106×83%)/(330×60×24)=13.10m 3/min

⑵按产量计算

在单位时间内注氮充满采煤所形成的空间，使氧气浓度降到防灭火惰化指标以下，计算公式如下：

1N 122C A Q =(1)1440ρtn n C - 式中:

Q N —注氮流量，m 3/min ；

A —年产量，8号煤层0.30Mt/a ；9号煤层1.50Mt/a ；

ρ—煤的密度，8号煤层1.40t/m 3；9号煤层1.48t/m 3；

t —年工作日，330d ；

n 1—管路输氮效率，90%；

n 2—采空区注氮效率，80%；

C 1—空气中氧的含量，20.8%；

C 2—注氮防火惰化指标，7%。

则：

● 8号煤层：

1N 1223C A Q =

(1)1440ρtn n 30000020.8%(1) 1.23m /min 1440 1.4033090%80%7%C -=⨯-=⨯⨯⨯⨯

● 9号煤层：

1N 1223C A Q =

(1)1440ρtn n 150000020.8%(1) 5.84m /min 1440 1.4833090%80%7%C -=⨯-=⨯⨯⨯⨯

⑶按采空区氧化带氧含量计算注氮量

计算公式如下：

12v N N 2(C -C )Q Q =C 1

C +- 式中:

Q N —注氮流量，m 3

/min ；

C 1—采空区氧化带内原始氧浓度，18%；

C 2—注氮防火惰化指标，7%；

Q v —采空区氧化带漏风量，5m 3/min ；

C N —注入氮气中的氮气浓度，97%。

312v N N 2(C -C )Q (18%7%)5Q =13.75m /min C 197%7%1C -⨯==+-+- 取以上计算的最大值，再考虑1.3的安全备用系数，采空区防灭火的最大注氮量为13.75×1.3=17.87m 3/min=1073m 3

/h 。

4.管路选型及铺设

我矿选用PSA-198-1200型地面固定式制氮设备，注氮管路从地面注氮车间到井下均选用D114×4mm 无缝钢管。

注氮管路敷设路线：

● 8号煤层：

制氮车间→行人斜井→9#集中轨道巷→80101胶运顺槽→80101采空区

● 9号煤层：

制氮车间→行人斜井→9#集中轨道巷→90101胶运顺槽→90101采空区

地面管道采用埋设方式铺设，埋深为冻结深度以下。行人斜井