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设计方案及技术措施

一、采面生产接继情况：

2010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，预计2010年12月份底回采完毕，1005运输巷掘进工作面预计于2010年12月与回风巷贯通，8101-1掘进工作面计划于2010年4月下旬开始，于2010年7月份形成工作面。二、采空区发火重点预防区域

工作面和下列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2010年5月份采完，如果采空区浮煤清理不干净，再者工作面推进速度缓慢，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、氮气防灭火设计方案

(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用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，矿井在工作面推进速度慢，采空区自燃发火隐患大的前题下，则必须采取向采空区实施注氮。

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70mm）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

出口压力0.8mpa

氮气纯度≥97%，

2、输氮系统

从地面制氮机→1003进风顺槽，均采用直径为100mm的钢管。

注氮管路能否满足输送氮气要求通过下式计算

p21-p22=0.0056(qmax/1000)*l………………①

式中:p1-管道始端的绝对压力mpa

p2-管道末端的绝对压力mpa

qmax-最大输氮量m3/h

l-管路当量长度km

l计算式为：

l=∑(d0/di)5×(λi/λo)×li……………②

式中:d0------基准管径(d0=100mm)

阻力损失系数:λo=0.026

li-----相同直径管路长度km

di----实际输氮管路内径mm

λi----实际输氮管路直径的阻力损失系数

di=99mm，λi=0.0296将以上数据代入②计算：

l=（100/95）5×（0.0296/0.026）×1.10=1.597km

假设管路未端绝对压力0.2mpa

将以上数据代入①计算得:

p21=0.0056(200/1000)2×1.597+p22

p1=0.21mpa

根据以上计算,从地面制氮机到1003采空区的输氮管路长度为1100米的情况下,管路初端压力只需0.21mpa，便可将200m3/h的氮气输送到1003采空区内，未端的绝对压力还有0.2mpa,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3.33m3/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%

计算得:q=3.33×(99.95+18.5-100)/(20.8-18.5)=26.7m3/min

根据计算工作面或巷道风量只要是大于26.7m3/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

a----取冒落体碎裂系数取a=1.3

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]=6480m3

根据防火空间的大小及燃烧程度，注氮量应按防火空间的0.37-2.5倍计算,我矿暂定注氮量为防火空间体积的1.5倍。q=kvk=1.5×6480=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，确保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、为确保安全，注氮前通风部巡管路人员必须巡视管路的完好情况，