B综采采空区注氮.doc

八号井B51106综采工作面采空区注氮方案 及安全技术措施 为加强矿井B51106综采工作面防灭火管理工作，矿井计划在正常工作日对B51106综采工作面进行限量注氮，为了确保注氮期间的安全，特制定以下方案及安全技术措施。 一、注氮方案 本工作面所开采的煤层属于易自燃煤层，采用开放式注氮为主，使用束管检测的综合防灭火技术。 氮气在空气中约占78％，是一种无色、无臭、无毒的气体，与同体积的空气重量比为0.97，比空气稍轻。在标准大气压和绝对温度为273K时，气体的真空密度为1.25g/L。空气中的氮气在常温下通过空气分离设备，即能分离出氮气。 氮气是不燃烧气体，也不助燃，溶水极微，性质稳定，不易与其它化学元素化合，无腐蚀作用，属于惰性气体。由于氮的密度接近于空气的密度，因此，气体在采空区内能均匀地扩散，且不易被煤和岩石吸附。 二、氮气的防灭火原理 氮气用于煤矿防灭火，主要有以下作用： (1)窒息作用 在防灭火区域内注入氮气后，使该区域内气体氧的含量降低，增加了气体惰性化阻止了煤炭氧化。对于火区，则因氧的含量不足而熄灭。对于防火区域，则缩小了氧化带，扩大了窒熄带，有利地抑制了煤的氧化自燃。 (2)抑爆作用 由于这种气体遇高温(火区)其成分不变，与可燃物质及可燃气体不产生化学反应，所以，注入氮气后冲淡了可燃气体与氧的含量，使其形成惰化气，从而使混合气体失去可爆性。 采用氮气防灭火不仅效果好，而且也较经济，具体有以下优点： (1)氮气是制氧过程中的另一产品，也可从空气中专门提取，因此来源方便，可供量大，单位产气成本比液态二氧化碳低。 (2)注氮后，氮气可以充满任何形状的有限燃烧空间和预防自燃空间，便于对煤矿采空区深部、高冒之处以及人们难以接近的地点进行防灭火。 (3)使火区气体惰性化，防止瓦斯和煤尘爆炸。 (4)注氮防灭火不损坏和不污染机械设备及井下设施，灭火后恢复工作量少且容易。 氮气灭火的缺点是：氮气在采空区停滞时间短，在矿井负压作用下易散失。 三、注氮工艺 利用制氮机房直接铺设到井下综采工作面注氮防灭火的管路进行注氮。矿井两台注氮机产氮量是750 m3/h。由制氮机房铺设了一条DN159管路至八号井主井口。 四、注氮路线 八号井主井口--主斜井--1154运输大巷--B51106回风联络巷--B51106轨道联络巷--B1106轨道顺槽--B1106采煤工作面上隅角，管路伸入采空区长度为30m左右。 五、注氮气可靠性计算： 1. 制氮设备主要技术指标 采用ZH-800-98型地面固定碳分子筛制氮机制氮，该机型碳分子筛制氮机具有结构合理，操作简单，维护容易，能耗低等优点。特别适合于煤层自然发火的采煤工作面氮气防灭火的地面氮源设备使用。具体参数如下表所示： ZH-800-98制氮机的相关参数 型 号 产气量 m3/h 氮气 纯度% 氮气出口 压力MPa 启动时 间min 装机功率Kw 电源电压V 制氮能耗(Kw.h/m3) ZH-800-98 750 ≥98 0.2-0.8 ≤30 250 380 ＜0.28 2 .输氮系统 从制氮机房→八号井主井口→主斜井→1154运输大巷，采用直径为 159mm的钢管，B51106回风联络巷→B51106轨道联络巷→B1106轨道顺槽→B1106采煤工作面上隅角，采用直径为 108mm的钢管；从制氮机房到B1106工作面上隅角，全长约1720m。 注氮管路能否满足输送氮气要求通过下式计算 P1-P2=0.0056×(Qmax/1000)×2×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=150mm) 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=（150/99）×5×（0.0296/0.026）×1.8= 14.85km 假设管路未端绝对压力0.2 Mpa 将以上数据代入①计算得: P1= 0.0056×(800/1000)×2×14.85+P2 P1=0.33 Mpa 根据以上计算,从地面制氮机到八号井B1106采煤工作面采空区的输氮管路长度为1100m的情况下,管路初端压力只需0.33Mpa，便可将750 m3/h的氮气输送到B1106工作面采空区内，末端的绝对压力还有0.2 Mpa,因此制氮机氮气出口压力0.6 Mpa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，假设7