_23103工作面注氮防火专项设计.doc

23103综放工作面注氮防灭火专项设计 〔2011〕通设 号 编制单位：斜沟煤矿通风科 编制时间：2011年10月25日 23103综放工作面注氮防灭火专项设计 审批： 矿总工程师： 生 产 副总： 地 测 副总： 矿 调 度： 安 监 处： 生产技术科： 通 风 科： 机电供应科： 综 采 队： 编 制： 23103综放工作面注氮防灭火专项设计 我矿23103工作面即将开始回采，工作面通风系统为材料巷进风，措施巷、皮带巷回风。因采用综放工艺回采，其采空区遗煤较多、范围广、空间大，加之所采13#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，工作面防灭火工作十分重要。参照煤炭科学研究总院 1、采煤工作面位置：、工作面有关参数走向长度：平均采高：瓦斯等级：低瓦斯容重：1./m3。 煤层硬度：f=～煤质牌号：煤自燃：煤层倾角（度）：°～°，平均8.9°。 工作面倾斜长：m。 一、注氮防灭火方案 1、注氮防灭火措施的适应性和有效性分析 氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体。由于氮气分子结构稳定，其化学性质相对稳定，在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。用氮气防灭火和阻止瓦斯爆炸的过程称为惰化，惰化后的火区因氧气不足而不能燃烧和爆炸。氮气的防灭火作用，即是使采空区等有关区域惰化。 具体地说，氮气的防灭火作用和特点是：1）氮气可以充满任何形状的空间并将氧气排挤出去，从而使火区中因氧含量不足而将火源熄灭，或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃；2）在有瓦斯和火存在的气体爆炸危险区内，注入氮气能使可燃性气体失去爆炸性；3）向采空区或火区中大量注入氮气后，可以增加采空区相对压力，致使新鲜空气难以漏入； 4）氮气防灭火必须与均压和其它堵漏风措施配合应用。否则，如果注入氮气的采空区或火区漏风严重，氮气必然随漏风流失，难以起到防灭火作用。 基于上述氮气的性质及煤的氧化机理，向采空区及遗煤带注入氮气，使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带，从而达到抑制采空区自燃和安全开采的目的。 因23103工作面采空区遗煤较多、范围广、空间大，所采13#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，采用预先铺设管路、连续注氮方式，同时应采取均压通风措施、堵漏措施、工作面及采空区氧气监测措施。 2、氮气来源选取的技术经济分析 目前，工业制取氮气均以空气作为原料气，这种原料气的供给是无限量的。煤矿井下移动式制氮机主要有变压吸附法和薄膜分离法。根据煤炭科学研究总院 式中：QN——供氮能力，m3/h； K——备用系数，取1.2； Q0——采空区氧化带内漏风量，m3/min；采空区氧化带的范围受工作面的通风状况、采空区的冒落等诸多因素的影响而在很大的范围内变化，因此采空区氧化带的漏风量的变化范围也较大，此范围内的漏风量一般按工作面风量的1/60～1/100选取；采取堵漏风措施后，采空区氧化带内的漏风量取为6m3/min； C1——采空区氧化带内平均氧浓度，%；目前国内应用较普遍的是将采空区氧浓度在10～18%之间的区域视为氧化带，因为氧化带的范围不同而平均氧浓度值也不同，一般可选为15%； C2——采空区惰化防火指标，其值为煤自燃临界氧浓度，%；煤的自燃临界氧浓度值随煤种、煤质、赋存条件等因素的不同而变化，其具体数值应根据实验室试验而取得，此值的范围一般为7%～10%。根据《煤矿安全规程》中的规定：采用氮气防火注入的氮气浓度不得低于97%，注入后采空区内氧气浓度不得大于7%，所以此值取7%； CN——注入氮气的氮气浓度，%；根据《煤矿安全规程》中的规定：采用氮气防火注入的氮气浓度不得低于97%，注入后采空区内氧气浓度不得大于7%。同时根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》（MT/T701-1977）第7.2条的关于氮纯度的规定“向采空区注入氮气的纯度要视其能将采空区的氧浓度降低到煤自燃临界氧浓度而定。而向火区注入氮气浓度应不低于97%。”因此取97%； 可计算得供氮能力： (m3/h) 根据以往国内外注氮灭火经验，防火注氮量一般为5m3/min左右；灭火注氮量，原则上最初的注氮强度要大，然后逐渐降低注氮强度。若采用开放式注氮方式，则灭火注氮量需求更大。因此选择制氮能力为1000m3/h DT-1000/6型煤矿用移动式碳分子筛制氮装置一套。 （2）输氮管路的选取 根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》(MT／T701-1997)第7.4.1条和7.4.2条的规定：从井下供氮时，除应采用钢管外