注氮方案与安全技术措施方案

采空区注氮方案及安全技术措施

一、采空区注氮设计方案

（一）、概况

目前1101采空区密闭已全部封闭，密闭中间充填3米黄土，密闭顶部，密闭严格按照设计要求留设了观测孔、措施孔和反水池。为了防止采空区遗煤自燃，现需向采空区注入氮气。为确保此项工作安全顺利进行，特制定本设计方案。

（二）、成立采空区注氮领导小组

组长：艾合买提.尕依提（总工程师）

副组长：谭金安（通风副矿长）

成员：倪建华（通风副总工程师）、（调度室主任）、（通风科科长）（机电科科长）、（通风科技术员）、其他成员

职责：

（总工程师）：组织开展并全面指挥此次注氮工作。

（通风副矿长）：协助总指挥负责注氮的具体指挥工作；当总指挥不在现场时，自动承担总指挥的一切职责。

（通风副总工程师）负责指导、监督落实此项工作，并保证此项工作安全顺利完成。

（调度室主任）：负责安排调度室监测监控人员实时关注注氮机所在地回风区域的气体变化情况。

（通风科科长）：负责组织实施注氮工作；协调通风科的对外联系。

（机电科科长）：负责注氮机安设、接电、使用和机电现场管理工作。

（通风科技术员）：负责编制、贯彻注氮安全技术措施；安排瓦检员盯防注氮过程中及注氮后分析采空区气体变化情况。

（三）、注氮气可靠性计算：

1、注氮设备主要技术指标

QTD200/97型

氮气产量200m 3/h

出口压力0.6Mpa

氮气纯度≧97%

2、输氮系统

制氮车间→轨道上山→1101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Mpa

P2-管道末端的绝对压力Mpa

Qmax-最大输氮量m 3/h

L-管路当量长度 Km

L 计算式为：

L=∑o)i/(×5)/(λλDi Do ×Li ……………………………②

式中：Do-----基准管径（Do=100mm ）

阻力损失系数：o λ=0.026

Li………………相同直径管路长度km

Di………………实际输氮管路径mm

iλ………………实际输氮管路直径的阻力损失系数

Di=99mm iλ=0.0296将以上数据代入②计算：

L=（100/95）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＋P2

P1=0.204Mpa

根据以上计算，从地面制氮机到1101采空区的输氮管路长度为1300米的情况下，管路初段压力只需0.204Mpa，便可将200m3/h 的氮气输送到1101采空区，末端的绝对压力还有0.2Mpa，因此制氮机氮气出口压力0.6Mpa完全满足要求。

3、注氮地点安全通风量

在输氮管路的沿途或工作面，假设200m3/h的氮气量全部泄漏到巷道里或工作面，是否泄漏氮气的地区缺氧，其安全通风量大可按下式计算：

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3.33m3/min

C1------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＝3.33×（99.95＋18.5－100）/（20.8－18.5）＝

26.71m3/min

根据计算工作面或巷道风量只要是大于26.71m3/min便是安全的，同时可算出3.33m3/min的氮气量全部泄漏到巷道或工作面中，则氧气含量也是安全的。

二、注氮防灭火工艺和方法

1、注氮方式

注氮方式分为开放式注氮和封闭式注氮。

开放式注氮，即是在需要注氮的区域未封闭的情况下，进行的一种注氮方式。一般在不影响工作面正常工作的情况下，利用大量的氮气使得采空区氧化带的氧含量降低到能使浮煤发生自燃的浓度以下，从而达到防灭火的目的。开放式注氮适用于推进中的工作面采空区早期自燃的防灭火工作。

封闭式注氮，为控制火情或防止瓦斯爆炸，将发生火灾或积聚瓦斯的区域先封闭后进行注氮。当封闭的火区漏风严重或者存在有大量高浓度瓦斯时，可采取封闭式注氮来降低氧含量并抑制瓦斯爆炸。

我矿1101工作面回采完毕后采取封闭式注氮方式。

2、我矿氮气防灭火的氮气源由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。此项措施作为采煤工作面采空区防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，采空区遗煤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1101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。

4、注氮防灭火方法

连续性注氮——工作面开采初期和停采撤架期间，或因地质原因，或因机电设备原因造成工作面推进缓慢，宜采用连续性注氮。

间断性注氮——工作面正常回采期间，可采用间断性注氮。

我矿采用连续性注氮。

5、注氮防灭火工艺

防灭火注氮地点选择在1101工作面进风侧，注氮释放管口应处于采空区氧化带。设计采取垮步埋管注氮工艺，即沿工作面运输巷巷道左帮底部埋设一趟注氮管路，其中第一个氮气释放口设在开切眼，其它释放口间距以30m（注氮管口的移动步距暂时选定为30m，可通过实际注氮效果考察进行修正）。当第一个释放口埋入采空区30m后开始注氮，同时埋入第二趟注氮管路。当第二趟注氮管口埋入采空区30m后向采空区注氮，同时停止第一趟管路注氮，并又重新埋设注氮管路，如此循环，直至采空区气体正常为止。如果发现注氮压力异常或管路堵死，必须立即倒换管路。氮气释放口应高于底板，注氮口距底板巷道高度应在300mm以上，90°弯拐向采空区，与工作面保持平行；一般情况下，为防止注氮管口被砸或堵塞，尽量用石块或木垛等加以保护，氮气释放口处管路可打1m花眼，并用铁丝网包裹。

三、防止向注氮区域漏风和氮气泄漏的措施

采空区漏风状态决定了氮气在采空区的滞留时间，同时也决定着间歇性注氮的注氮周期。采空区漏风强度越小，两次注氮的间隔时间就越长，注氮效果好而且经济。同时氮气具有气体共同的性质扩散性。根据气体扩散原理，浓度差是扩散的推动力。而注入到采空区氮气要达到防灭火的目的，根据《煤矿安全规程》规定，其浓度应不低于97%，因此，不可避免地将出现采空区氮气向工作面和两巷扩散的现象。这样，由于氮气泄漏导致采空区氮气浓度降低，从而对采空区防火不利；另一方面，泄漏到工作面及两巷的氮气将污染工作面环境，造成人员的窒息或者瓦斯事故的发生。所以，必须做好防止向注氮区域漏风和采空区氮气泄漏的安全措施。

为保证向注氮区域漏风和氮气泄露，首先，在1101工作面吊挂挡风帘，同时在工作面采取积极的堵漏措施。即每隔30m搭建一个挡风墙，在挡风墙外部设置挡风帘。同时还要加强管理，每班规定专人对挡风墙的质量和挡风帘的悬挂位置进行视察，如出现挡风墙上部不接顶等漏风现象立即组织人员堵漏。

四、注氮操作办法

1、注氮前必须认真检查各项准备工作，注氮埋管期间通风科要与综采队密切配合，确保氮气管路及其附属安全装置完好检查各阀门开闭情况是否符合要求及制氮装置的完好性。

2、各项工作准备就绪后，制氮机组操作人员应通知调度室。

3、调度室同意后，通知采面注氮人员打开注氮阀门，同时通知制氮司机按规定时间及质量要求开机制氮、送氮。

4、制氮机严格按操作规程进行操作，制氮过程中制氮司机必须坚守岗位，随时注意观察氮气的压力、浓度和机组各处的阀门，保证机组的正常运行及氮气质量。

五、注氮安全措施及注意事项

氮气虽无毒无害，但是井下狭窄的巷道或工作面大量泄漏会降低空气中的氧气浓度，使人窒息死亡。因此，必须做好注氮期间的预防和处理措施：

1、为确保安全，注氮前通风队巡查管路人员必须巡查管路完好情况，确认完好后汇报调度室。由调度室通知综采工作面跟班队干和工作面瓦斯员后，方可进行注氮。

2、注氮期间救护队每班派2名救护队员和一名管理干部到现场监护及警戒，负责现场和回风风流的监护工作，瓦斯工、安全员定期配合救护队员监护检查。

3、准备好注氮期间所需使用的相关仪器仪表、工具，做好各项数据的检测、记录、分析工作。专职瓦检员必须佩戴CJG10D瓦检器、测温仪。

4、密闭留设观测孔（采样孔）安设“U”压差计，用以观测密闭墙外压差与气体采样。

5、安排专人校验并操作束管检测系统，在注氮期间，对注氮采空区抽取的气样能及时准确的进行气样分析，保证注氮工作的正常进行。

6、操作人员在上岗前必须经过厂家人员培训合格后，考试通过后方能上岗，必须按制氮设备操作规程正确无误进行操作，严格按时间要求进行巡回检查，并认真填写各项记录。