注氮防灭火实施方案.doc

井下移动式防灭火注氮系统实施方案 一、实施背景 综采放顶煤开采方法是当今我公司15#煤层的主要采煤方法。与分层开采相比较，不但可以大幅度提高采煤工作面的单产，而且还能降低吨煤掘进率和工作面的搬家次数，降低吨煤成本实现高产高效。但从防治采空区自然发火的角度来看，由于综采放顶煤工序较多，推进速度相对较慢，回采率较低，采空区丢煤较多，漏风空间较大等，这些因素都明显增加了采空区自然发火的危险。而综采放顶煤开采所形成的采空区空间体积较大，使得注粉煤灰浆、喷洒阻化剂等防灭火措施难以取得预期的效果。 二、目的和任务 注氮防灭火技术是防治综放工作面采空区自然发火的有效方法之一。由于氮气比空气轻，所以当氮气注入采空区后，不但可以向上浮动而且可以向四周扩散并充满整个采空区，降低采空区的氧气浓度，从而达到抑制采空区自然发火的目的。 三、实施方案依据 采用注氮防灭火技术防治综放工作面采空区自然发火，首先要掌握采空区的“三带”分布状况，它对于选择合理的注氮防灭火工艺是至关重要的。因此要求我们在实施注氮防灭火工作之前，首先要观测分析出综采放顶煤工作面开采区域的采空区“三带”分布规律，从而相应地做出注氮防灭火工艺设计，使氮气注入到采空区最容易自然发火的区域，并且形成合理的氮气惰化带，达到抑制采空区自然发火的目的。采空“三带”分布规律采空区“三带”划分“散热带”与“氧化带”之间的主要区别主要是看漏风量的大小能否形成聚热条件，如果漏风量过大，破坏了聚热条件，则处于“散热带”范围。如果漏风量适中，具备了聚热条件，则处于“氧化带”范围。因此“散热带”与“氧化带”之间的界线应以漏风量作为主要指标来划分。在实践中我们通常选取O2浓度18%作为“散热带”的划分范围。“氧化带”与“窒息带”之间的主要区别是看浮煤周围的氧气浓度能够否满足采空区浮煤氧化的需要，这就有一个临界氧浓度的概念(即能够使浮煤氧化自燃的最低氧浓度值)。如果浮煤周围的氧气浓度高于临界氧浓度，浮煤的氧化就能够持续进行，此时则处于“氧化带”范围。反之，如果浮煤周围的O2浓度低于临界O2浓度，浮煤的氧化就会因缺氧而停止，此时则处于“窒息带”范围。因此，确定“氧化带”与“窒息带”的划分范围应以临界氧浓度为主要指标进行划分为宜。在实践中我们通常选取18%≥O2浓度≥10%作为“氧化带”的划分范围。以O2浓度10%作为“窒息带”的划分范围。采空区“氧化带”自燃危险分析众所周知，采空区浮煤氧化自燃，必须同时具备以下4个条件：煤层具有自燃倾向性；具有连续不断的供氧条件；具有持续的蓄热环境；氧化时间超过自然发火期。而采空区“氧化带”则存在自然发火的危险性。采空区“氧化带”是指具有一定量的浮煤、氧气浓度大于临界氧浓度的区域。我们也可以这样理解“氧化带”的含义：“氧化带”区域具有浮煤氧化自燃的条件，但并不一定会自然发火。因为煤的自燃还需要经历一个缓慢氧化蓄热和氧化加速发展的过程，也就是说还需要一定的时间，这就是通常所说的自然发火期。当工作面以推进速度V向前推进时，工作面后部采空区中某一点也以相同的速度远离工作面，这个固定点要在一定的时间(т)内依次经过采空区“散热带”和“氧化带”进入“窒息带”。如果开采煤层的最短自然发火期为тmin，则当ттmin时，则时间超过了自然发火期，采空区中这个固定点仍位于“氧化带”内，因此采空区自然发火的危险性较大；当ттmin时，则在自然发火期内工作面后部采空区中这个固定点已经进入“窒息带”，所以采空区自然发火危险性较小。因此加快综放面的推进度，使工作面后部采空区原“氧化带”在自然发火期内进入新形成的“窒息带”内，同样也是防治综放面采空区自然发火的有效方法。综采放顶煤工作面采空区注氮防灭火工艺注氮方法及注氮方式注氮方法埋管式注氮方法。。注氮方式可分为连续式和间歇式两种。采用哪一种方式，主要取决于氮气在采空区内的滞留时间和惰化效果。一般注氮灭火宜采用连续式注氮方式，注氮防火宜采用间歇式注氮方式。间歇式注氮方式即在采空区“氧化带”区域注入氮气，考察氮气在该区域内的滞留时间和情化效果，当该区域O2浓度降低至自然发火临界O2浓度之下时停止注氮；随着氮气的泄漏，采空区内的O2浓度会逐渐回升，当O2浓度回升至自然发火临界O2浓度之上时，重新开始新一轮的注氮。当注氮口推移至“氧化带”以外而进入“窒息带”时，停止注氮。 ）——采面采空区注氮强度，m3/min； Q漏——采空区氧化带漏风量，m3/min； C1——采空区氧化带内初始氧含量； C2——采空区氧化带内二氧化碳、甲烷等气体含量； C3——采空区氧化带惰化指标规定的氧含量，可取10%； 5.2.1.2按作业场所氧含量计算允许最大注氮量： Q≤60×Q×（C1-C2）——按采面回风巷允许氧浓度19%计算的采空区允许最大注氮量，m3/h； Q——工作面风量