慈林山煤矿注氮方案及安全技术措施

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1、慈林山煤矿注氮方案及安全技术措施一、氮气防灭火设计方案（一）、概况：现我矿开采的15#煤层属于自燃中厚煤层，矿井采煤工作面采空区采用以注浆为主注氮为辅的防灭火系统。考虑矿井处于停产状态，注浆所需的粉煤灰材料附近赵庄电厂还没有建设投产，根据我矿防灭火设计及矿井实际生产情况，故矿井停产期间采用马户场地ZD-1100型注氮设备作为矿井防灭火工作的主要系统，能满足井下每小时注氮936m3的要求。（二）、氮气防灭火工艺1、我矿氮气防灭火的氮气源由风井工业场地制氮车间经已铺设好的4寸注氮管路将纯度97%以上氮气注入到工作面采空区达到防灭火的目的。2、此项措施作为采煤工作面采空区防

2、治煤层自燃发火的主要措施之一，矿井在工作面推进速度慢和停产情况下，采空区自燃发火隐患就越大，则必须采取向采空区实施注氮。3、具体方案为：在15101回采工作面运输顺槽埋设直径为4寸钢管，工作面采空区处埋设3寸高压胶管，工作面高压胶管每隔30米设置一个三通，注氮严格按照操作规程执行，一旦需要注氮则将预埋高压胶管与主管接通，对采空区实施注氮。埋管期间综采队要注意保护好注氮管，严禁注氮管被撞开、压扁，影响埋管质量。（三）注氮气可靠性计算：1、注氮设备主要技术指标DT-1100型氮气产量1100m3/h出口压力0.8Mpa氮气纯度≧97%2、输氮系统马户风井制氮车间→回风斜井

3、→15煤回风巷→15101运输巷，均采用4寸无缝钢管。注氮管路能否满足输氮气要求通过下式计算：P1﹣P2＝0.0056（Qmax/1000）*L………………①式中：P1-管道始端的绝对压力MpaP2-管道末端的绝对压力MpaQmax-最大输氮量m3/hL-管路当量长度KmL计算式为：L=×Li……………………………②式中：Do-----基准管径（Do=100mm）阻力损失系数：=0.026Li………………相同直径管路长度kmDi………………实际输氮管路内径mm………………实际输氮管路直径的阻力损失系数Di=99mm=0.0296将以上数据代入②计算：L=（100/95

4、）5×(0.0296/0.026)×1.10=1.597km假设管路末端绝对压力0.2Mpa将以上数据代入①计算得：P1=0.0056（200/1000）2×1.597＋P2P1=0.21Mpa根据以上计算，从地面制氮机到15101采空区的输氮管路长度为2750米的情况下，管路初段压力只需0.53Mpa，便可将1100m3/h的氮气输送到15101采空区内，末端的绝对压力还有0.2Mpa，因此制氮机氮气出口压力0.8Mpa完全满足要求。1、注氮地点安全通风量在输氮管路的沿途或工作面，假设1100m3/h的氮气量全部泄漏到巷道里或工作面，是否漏氮气的地区缺氧，其安全通风

5、量大可按下式计算：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18.33m3/minC1------工作面或进风巷的氧气含量20.8%C2------注氮时采掘工作面安全氧气含量＞18.5%计算得：Q＝18.33×（99.95＋18.5－100）/（20.8－18.5）＝147m3/min根据计算工作面或巷道风量只要是大于147m3/min便是安全的，同时可算出18.33m3/min的氮气量全部泄漏到巷道内或工作面中，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

6、：Vk＝LI[h(1－a)＋m]式中Vk-----火区空间体积m3L----------火区走向长度m取15mI-----------火区倾斜长度m取72ma----------取冒落体碎裂系数取1.3h----------顶板冒落高度取煤层厚的3倍m---------采高取3.5m所以Vk＝LI[h(1－a)＋m]＝15×72×[3×60×＋3.5]=3780m3根据防火空间的大小及燃烧程度，注氮量应按防火空间的0.75-2.5倍计算，我矿暂定注氮量为防火空间体积的1.5倍。Q=kVk=1.5×3780=5670m3采空区注氮量为注氮机工作5小时时间。二、供氮能计算

7、与选取从理论上讲注氮流量越大，防灭火的效果就越好，由于每个矿井的煤层地质条件、开拓开采条件及其它影响因素各不相同，因此确定防灭火注氮流量就成为一个重要问题。设计时既要充分考虑制氮能力能满足防灭火所需注氮流量要求，又要考虑经济合理性。工作面防火注氮量的大小，主要取决于采空区的几何形状、氧化带空间大小、岩石冒落程度、漏风量大小及采空区内气体成份的变化等诸多因素。根据《煤矿用注氮防灭火技术规范》（MTT701-1997）的规定，采用下式计算，其实质是将采空区氧化带内的原始氧气含量降到防火惰化指标以下。式中：QN——注氮流量，m3/h；Q0——采空区氧化带内