注氮施工方案

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1、一采区下组煤（8#煤）采空区密闭注氮设计一、氮气防火1、设计依据（1）矿井开拓方式、采区布置矿井采用斜井单水平开拓，矿井布置3条大巷，1条为运输大巷，铺设胶带运送机运输煤炭，1条为辅助运输大巷，铺设轨道运输材料、设备，另一条为专用回风巷。全井田划分三个盘区，首采区为一盘区为于进回风斜井井底车场附近，利用矿井3条大巷开采，采煤工作面分布于3条大巷的两侧。垂直开采深度170m~480m。（2）采煤方法采煤方法为倾斜长壁综合机械化采煤法，首采工作面长80m，采高2.2m，倾斜长度1000m.工作面回踩率0.95.工作面采用“三八”作业制度，二班采煤，一班准备，日完成9个循环，循环进

2、尺0.6m。（3）煤层赋存条件4-2煤层稳定，煤层倾角2~4°，井田内地质构造简单，局部有小断层。煤层顶板为粉砂岩和泥岩，容易冒落，地板为黑色碳质泥岩，遇水膨胀。（4）煤层自燃倾向性4-2煤层经鉴定自燃倾向性为容易自燃。2、注氮防火系统（1）注氮设备9由于矿井产量不大，一个工作面生产，注氮量小，因此选用井下移动式注氮设备，比地面固定式注氮设备投资小，灵活机动。因此选用井下移动式注氮设备。（2）为了渐少制氮设备的移动次数，制氮设备安装在辅助运输大巷旁侧的制氮硐室中，输啖管路从制氮硐室、辅助运输大巷、经联络巷铺设到采煤工作面运输顺槽口，运输顺槽并列铺设两趟等直径的钢管，一趟铺设到

3、工作面开切眼附近，另一趟铺设到离第一趟管口30m处，随工作面推进注氮管路被埋入采空区内。每趟管路在运输顺槽口安装一个阀门，管路的出口端9式中K——工作面回采率，95%。③按瓦斯量计算式中——工作面通风量，m3/min；C——采煤工作面回风流中瓦斯浓度，%。④按采空区氧化带氧浓度计算式中C1——采空区氧化带内原始氧浓度，%；C2——注氮防火惰化指标，取7%；QV——采空区氧化带的漏风量，m3/min；CNC——注入氮气中的氮气纯度，%。从以上四方面计算，选取最大值，QN=3.75m3/min。采煤工作面采空区防火最大注氮量QNmax=1.2QN=1.25×3.75≈m3/min

4、选用煤炭科学总院抚顺分院生产的DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置两套，1套工作，1套备用。DM-300型移动式制氮装置的技术参数见下表：DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置技术参数表型号产氮量/m3h-1氮气纯度/%氮气压力/MPa电机功率/KW额定电压/V轨距/mm外形尺寸/mm最大单段质量/kgDM-300300≥97≥0.81321140(660)600(900)3540×1300×1700×240009（2）输氮管道选型输氮管道选用热轧无缝钢管，连接方式采用法兰连接。①管道内径式中d——输氮管内径，m；V——输氮管内流速，取15m3/s。选取外径102mm热

5、轧无缝钢管。②管道壁厚式中δ——输氮管路壁厚，cm；P——管路最大工作压力，MPa；dw——氮气管外径，cm；[σ]——允许压力，80Pa。辅助运输大巷管路选δ=3.5mm，采煤工作面运输顺槽选δ=5mm。输氮管道参数见下表：输氮管路一览表序号管道规格单位长度连接方式1102×3.5热轧无缝钢管m130法兰2102×5热轧无缝钢管m1823法兰9（3）输氮压力验算式中P1——管路初始端的压力，MPa；P2——管路末端的绝对压力，MPa；Qmax——最大输氮流量，m3/min；D0——基准管径，150mm；Di——相同直径输氮管径，mm；Li——相同直径管路长度，km；λi——

6、实际输氮管径的阻力系数；λ0——基准管径的阻力系数，0.026。选择的DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置输出的大气压力大于输氮压力，满足输氮要求。9注氮应达到的技术要求2009-02-1311:471、工作面开放性注氮时，采空区内距工作面30m以后，O2浓度在7%以下，工作面上隅角Q2浓度不低于18%。2、采空区封闭注氮时，采空区内O2浓度在5%以下。五、注氮流量的确定按产量计算：在单位时间内注氮充满采空空间，使氧气浓度降低到惰化指标以下，其计算公式为：QN=[A/（1440PTn1n2）]×[C1/C2-1]式中：QN———注氮流量m/minA--------年产量P

7、--------煤的容量，取1.3t/m3T--------年工作日，取300dn1管路注氮效率，取0.8n2采空区注氮效率，取0.6C1空气中氧气含量，取20.8％C2采空区防火惰化指标，取7％。当采煤工作面采用炮采工艺，日进度为1m时，经计算得：QN=0.75m3/min=90m39/n六、注氮条件1、开放性注氮条件的确定：（1）经过采空区自燃区域的预测，采空区存在自燃危险，需要注氮时。（2）工作面上隅角或采空区出现CO，且呈连续上升趋势，其浓度达到80PPm以上时。（3）在工作面或采空区出现自燃发