工作面采空区液态CO2灌注安全技术措施（修改版）

工作面采空区液态CO2灌注安全技术措施工作面采空区液态CO2灌注安全技术措施口孜东矿采煤工作面受DF14断层影响，工作面推进速度较慢，且工作面采空区留有遗煤，现采空区煤层出现氧化征兆，矿决定在工作面下隅角区域对采空区灌注液态CO2，特编制本措施。1说明工作面是矿井首采工作面, 该面西起13-1煤层上山保护煤柱线，东至F13断层保护煤柱线, 工作面整体布置近东西走向，煤层倾角617，沿煤层走向方向布置，采取后退式开采方案。该工作面轨道顺槽长度约1978m，胶带机顺槽长度为1970m，工作面斜长约324m，平均厚度4.5m，采用走向长壁回采法，综合机械化采煤法，一次性采全高。根据现场实测资料: 工作面区域内实测最大瓦斯压力为0.42MPa,瓦斯含量3.57094.7036 m3/t,瓦斯解吸量1.95873.0584m3/t；煤的自然发火倾向性为类，属易自燃煤层，最短自然发火期为36天。2相关单位职责2.1抽排区2.1.1与设备厂家协作进行液态CO2地面灌注工作。2.1.2提前准备注液态CO2设备与井下灌注管路连接装置（1寸高压胶管、快速接头、截止阀、液态CO2防灭火装置等材料、工具）。2.1.3负责井下液态CO2的灌注工作。2.2生产办2.2.1负责安排副井单罐的设备打运工作，具体时间由抽排区提前通知。2.2.2负责移动式液态CO2防灭火装置等相关附属材料的运输协调工作。2.3运输区负责移动式液态CO2防灭火装置等相关附属材料的运输，确保运输路线安全、畅通。2.4通风区灌注液态CO2期间，安排专职瓦斯检查工自下而上检测工作面、上、下隅角以及回风CO2及O2浓度。2.5支护区 液态CO2防灭火装置升井后及时利用叉车将装置叉送至支护场地，液态二氧化碳灌满后，及时将装置叉送至井口附近轨道上。2.6综采一队2.6.1将工作面中部车场注液态CO2设备及材料打运至指定地点，具体位置抽排区现场给定。2.6.2将工作面风、机巷杂物清理干净，确保退路畅通。3.液态CO2特征及防治特点液态CO2汽化和升华时吸热137kcal/kg，温度在15、1个大气压下，1吨液态CO2体积膨胀约640倍（见表1）。表1 液态CO2的基本特征分子质量密度（g/l）汽化热（KJ/kg）汽化后体积（m3/t）相对体积质量液体密度（kg/m3）441.9761376400.976980液态CO2用于煤层火灾防治具有以下特点：CO2比空气密度大，在熄灭底部火灾时，可快速沉入底部而挤出氧气，并在火区内扩散充满其空间，使火区内氧气浓度急速下降。液态CO2内没有O2，向煤层自燃高温火区内灌注时，可完全避免由于注入惰性气体时，可能带入氧气而造成的不利影响。液态CO2汽化吸收大量的热，注入高温火区的CO2气体温度低，不仅具有对火区惰化和抑爆的能力，而且可以吸收大量的热量，从而降低火区温度。4.液态CO2应用工艺及系统装备4.1系统及工艺液态CO2直接灌注系统主要由地面液态CO2槽车、CPW-2.0矿用移动式液态CO2防灭火装置（罐体尺寸：长宽高：3.0m1.5m1.9m）、输送管路等构成。工作流程：液态CO2由专用的液态CO2槽车（约16t）运至矿井，并逐次灌注到容量2m3的CPW-2.0矿用移动式液态CO2防灭火装置，然后运送至井下灌注地点，通过管路注入工作面采空区。4.2主要参数运输：地面低温运输槽车每车最大可储运16t液态CO2；液态CO2温度：-26-30；矿用移动式液态CO2防灭火装置出口压力：0.82.0Mpa；出口流量：0.54.0t/h；最大耐压：3 Mpa；出口温度：-30-20；输送距离：2km。该液态CO2防灭火系统具有稳定性好、操作简便、连续可调等优点，符合现场的实际应用。地面低温运输槽车每车最大可存储16t的液态CO2；出口压力最高可达2 Mpa；能实现大流量压注液态CO2，迅速对火区惰化降温。4.3液态CO2释放口的位置灌注液态CO2时，为减少耗CO2气体量，选择最佳CO2释放口位置，选择原则是使CO2气体在采空区内用最短的路线到达氧化点，冲淡采空区氧气含量，对采空区进行惰化和降温。根据工作面机巷实际情况，原则尽量缩短管路长度，具体以现场拨设位置为准。5.灌注工艺流程及安全技术措施5.1地面低温液体转储流程及安全技术措施5.1.1转储前的准备：检查仪表、液位计、阀门是否灵活可靠打开压力表阀V1；打开液面计三只阀门（液面计上阀V1，液面计下阀V3及液面计平衡阀V2），测量液面时，只要关闭平衡阀V2，不测量液面时，三只阀均处于开启状态，不得随意扳动液面计的三只阀门，否则会损坏仪表。平衡阀关闭，液面计上、下阀处于常开状态，即是液面计使用状态。V18、V19阀处于常开状态，只有安全阀检修时，才关闭其中一个通道，其余情况均常开。检查进出阀V16是否关闭。5.1.2储罐灌充打开液体进口阀V16，气体放空阀V12，气相阀V24，压力表阀V1和液体充满指示阀V14，连接授液罐气相口，使储罐内压力大于1.0Mpa。记录好初始压力值（P0）和液面计读数（L0）。连接输液软管打开液体泵电源进行充液，开始充罐时，气体放空阀V12和液体充满指示阀V14控制的很小，待液体泵工作正常后，可逐渐加大V16开度。按照一次充罐量2t来计，记录好充罐时间和充罐速度。当液体从液体充满指示阀V14喷出时，充满率达到要求（此时注意记录好液面计读数Le和压力值Pe），即关闭液体进气阀V16，关泵，然后开启V13，随后打开V24及放空阀V12使罐内压力降到1.6Mpa。5.2井下灌注工艺流程打开压力表阀V1及液位计下阀V3使其投入使用。关闭放空阀V12，打开液体出口阀，使液体泵开始工作。按5分钟一次读数计，记录好相应的压力值和液面计读数。当罐箱压力下降后，即表明灌内液体已排完，可关泵停车。排放结束前片刻，便可关闭阀V16，打开气体放空阀V12降压至1.6 Mpa。5.3井下灌注安全技术措施5.3.1液态CO2灌注前必须检查各罐体外观，内胆灌装液料无泄漏；安全阀、压力表泄放装置是否完好，各阀门是否关闭严实。灌注液态二氧化碳时，无关工作人员禁止靠近灌注工作区域。必须将防护用具、专用检修工具和备用配件准备到位。综采一队必须将工作面风、机巷内杂物清理干净，保证人员撤离通道畅通。5.3.2液态CO2灌注液态CO2灌注由专门人员操作并佩带相关装置。现场操作人员必须携带便携式O2浓度报警仪，O2浓度低于20%时，必须停止操作，关闭灌注阀门，查明原因进行处理。灌注时要先查看管内压力及液位深度情况，然后打开罐体下部排液阀门。必须保证劳动保护措施齐全，安全措施到位。液态CO2灌注前后必须对工作面下隅角区域进行安全检查，出现问题及时处理。矿井其他地点瓦斯检查工必须随时检查风流中的O2及CO2浓度。采掘工作面的进风流中，O2浓度不低于20%，CO2浓度不超过0.5%；风流中CO2浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。6.安全注意事项6.1储罐充灌作业要求在气密性检查完毕和去除潮湿空气后，进行阀门仪表的检查：阀门是否处于正确位置，仪表是否灵活可靠。阀门操作状态列表中，液面计、压力表的指针是否在零位。检查压力表、液面计的接管是否畅通无阻。6.1.1充罐前充装单位应进行检查，发现下列情况，不得充装：储罐未按规定要求进行定期检验。防护用具、服装、专门检修工具没有携带。首次投入使用或检修后使用的储罐，如对槽内介质有置换要求的，不能提供置换合格分析报告或证明文件。余压低于1.0Mpa时。罐体安全附件或阀门等有异常。6.1.2按指定位置停放固定，储罐连接充罐输液管前，储罐必须处于止动状态，防止滚动，在斜坡处应设挡板。6.1.3储罐充灌时，操作人员必须在现场，充灌操作应按程序进行，防止低温液体外溢。6.1.4储罐充装量不得超过允许的最大充装物料重量。LCO2：:2000kg充装前必须有液位计、流量计、地磅或其它计量装置，严禁超装；充装完毕后复查充装重量或液位，如有超装必须立即妥善处理。6.1.5装卸完毕后，填写装卸记录并妥善保管。6.2充装注意事项6.2.1槽车只有得到有关人员同意后，方可进入充灌场所进行充灌；充灌时，操作人员必须在现场。充灌操作应按操作规程进行，防止低温液体外溢。6.2.2设立20m警戒区，并组织除施工人员外的其他人员向逆风方向疏散。6.2.3槽车在连接充灌输液管前，必须处于制动状态，防治移动；在斜坡处应设置防滑块。6.2.4槽车在充灌装卸作业时，汽车发动机必须关闭。6.2.5槽车充装结束后应及时离开，如充灌工作中断时间过长，应解脱输液管连接。6.2.6容器在初次充装时，开始应缓慢充灌（阀门缓慢打开），然后逐渐加快，以减少对容器的冲击破坏和减少液体蒸发。6.2.7当设备上的阀门和仪表、管道连接接头等处冻结时，严禁敲打或明火加热。宜用70干净无油的热空气（氮气）或温水融化解冻。6.2.8当发现储罐有微小泄漏时应及时检修堵漏，有严重泄漏时，必须将储罐运到人稀、空旷、安全处逐渐排放，并应严格监护；排放时，人应处于上风方向。6.3设备的安全使用6.3.1容器和槽车容器的充满率不得大于0.95，压力不得超过2.2Mpa，严禁过量充装，装卸、搬运时应做到轻装、轻卸。6.3.2容器投入使用前，应按压力容器安全技术监察规程的规定监察各种阀门、仪表、安全装置是否齐全有效、灵敏可靠，以保证安全使用。6.3.3所用压力表必须是禁油压力表；安全阀、防爆装置的材质应选用不锈钢、铜或铝，并必须脱脂去油。6.3.4容器、管路系统在使用前，应用无油干燥空气或氮气，吹除水分或潮湿气。6.3.5容器在初次充灌时，开始应缓慢充灌（阀门应缓慢打开），然后逐渐加快，以减少对容器的热冲击破坏和减少液体蒸发。6.3.6当设备上的阀门和仪表、管道连接头等处被冻结时，严禁用铁锤敲打或明火加热。宜用70-80干净无油的热空气、热氮气或温水进行融化解冻。6.3.7操作人员应熟悉压力容器安全技术监察规程的有关规定和低温液体的特性及其危险性。6.3.8操作人员应熟悉产品使用说明书、设备工艺流程、设备上各种阀门、仪表及其作用和操作程序；在发生故障和意外事故时必须能独立采取紧急安全措施。6.3.9容器和槽车上的其他故障排除应按使用说明书的有关规定来处理。6.4人员安全防护6.4.1操作人员在充灌或处理低温液体时，应戴上干净易脱的皮革、帆布或棉手套。若有产生液体喷射或飞溅可能，应戴上护目镜或面罩。6.4.2操作人员的皮肤因接触低温液体或低温气体而被冻伤时，应及时将受伤部位放入温水中浸泡或冲洗，切勿干加热。严重的冻伤应迅速到医院治疗。6.4.3出现人员吸入过量CO2时，其他人员应迅速将伤者脱离现场，转移至空气新鲜处，呼吸困难时输氧，如呼吸和心跳停止，立即进行人工呼吸并及时就医。6.5事故处理6.5.1槽车管路系统有微小泄漏时，应及时检修处理；有严重泄漏时，必须将槽车开到人稀、空旷安全处，逐渐排放，并应严格监控；排放时，人、车应处于上风向。6.5.2容器附近发生火灾，若环境温度有可能加速液体汽化时，可使用冷却水喷射到容器外壳上进行降温。6.6其他安全技术措施6.6.1平巷、斜井及井筒打运期间速度不得超过1m/s，打运期间严禁进行剧烈撞击和晃动。6.6.2打运期间，抽排区、运输区必须安排专人跟班。6.6.3工作面注CO2期间，瓦斯检查工加强工作面上、下隅角及工作面CO2及O2浓度检查，发现CO2浓度大于或等于1.5%时，必须立即停止液态二氧化碳的灌注工作，将工作面人员撤到新鲜风流中，并汇报调度室。6.6.4矿山救护队根据矿安排，需要现场看护时安排人员进行看护。6.6.5工作面上隅角及工作面风巷有人作业地点，必须悬挂甲烷氧气两用仪。6.6.6工作面及回风流中所有作业人员必须佩戴隔离式自救器，并熟练掌握自救器使用方法。7避灾路线施工地点工作面胶带机顺槽中央（13-1）采区轨道上山中央采区下部车场北翼轨道石门-967m水平井底车场副井地面。8附图附图1：工作面注液态CO2施工避灾路线图附图2：CO2储气罐示意图附图3：CO2储气罐操作示意图附件：注液态二氧化碳操作规程注液态二氧化碳操作规程一、操作前的准备1、操作人员在充灌或处理低温液体时，应戴上干净易脱的皮革、帆布或棉手套。若有产生液体喷射或飞溅可能，应戴上护目镜或面罩。2、在气密性检查完毕和去除潮湿空气后，进行阀门仪表的检查：阀门是否处于正确位置，仪表是否灵活可靠。阀门操作状态列入表中，液面计、压力表的指针是否在零位。检查压力表、液面计的接管是否畅通无阻。二、地面低温液体转储操作1、地面低温液体转储前的准备：检查仪表、液位计、阀门是否灵活可靠。1.1、打开压力表阀V1。1.2、打开液面计三只阀门（液面计上阀V1，液面计下阀V3及液面计平衡阀V2），测量液面时只要关闭平衡阀V2，不测量液面时，三只阀均处于开启状态，不得随意扳动液面计的三只阀门，否则会损坏仪表。平衡阀关闭，液面计上、下阀处于常开状态，即是液面计使用状态。1.3、V18、V19阀处于常开状态，只有安全阀检修时，才关闭其中一个通道，其余情况均常开。1.4、检查进出阀V16是否关闭。2、储罐灌充气操作2.1、打开液体进口阀V16，气体放空阀V12。气相阀V24，压力表阀V1和液体充满指示阀V14，连接授液罐气相口，使储罐内压力大于1.0MPa。记录好初始压力值（P0）和液面计读数（L0）.2.2、连接输液软管打开液体泵电源进行充液，开始充灌时，气体放空阀V12和液体充满指示阀V14控制的很小，待液体泵正常工作后，可逐渐加大V16开度。按照一次充灌量2t来计，记录好时间和充灌速度。2.3、当液体从液体充满指示阀V14喷出时，充满率达到要求（此时注意记录好液面计读数Le和压力值Pe），即关闭液体进口阀V16，关泵，然后开启V13，随后打开V24及放空阀V12使罐内压力降到1.6MPa。3、充灌前充装单位应进行检查，发现下列情况，不得充装：3.1、储罐未按规定要求进行定期检验。3.2、防护用具、服装、专门检修工具没有携带。3.3、首次投入使用或检修后使用的储罐，如对槽内介质有置换要求的，不能提供置换合格分析报告或证明文件。3.4、余压低于1.0MPa。3.5、罐体安全附件或阀门等有异常。3.6、按指定位置停放固定，储罐连接充灌输液管前，储罐必须处于止动状态，防止滚动，在斜坡处应设挡块。3.7、储罐充灌时，操作人员必须在现场，充灌操作应按程序进行，防止低温液体外溢。3.8、储罐充装量不得超过允许的最大充装物料重量。LCO22000kg充装前必须有液位计、流量计、地磅或其它计量装置，严禁超装；充装完毕复查充装重量或液位，如有超装必须立即妥善处理。3.9、装卸完毕后填写装卸记录并妥善保存。三、液态二氧化碳启动和停止操作（储气罐闸阀示意图附后）1、打开压力表阀V1及液位计下阀V3使其投入使用。2、关闭放空阀V12，打开液体出口阀V16，使液体泵开始工作。按5分钟一次读数计，记录好相应的压力值和液面计读数。当罐箱压力下降后，即表明罐内液体已排完，可关泵停车。3、排放结束前片刻，便可关闭阀V16，打开气体放空阀V12降低压到1.6MPa。四、液态二氧化碳储气罐使用要求1、容器和槽车容器的充满率不得大于0.95，压力不得超过2.2kpa，严禁过量充装，装卸、搬运时应做到轻装、轻卸。2、容器投入使用前，应按压力容器安全技术监察规程的规定监察各种阀门、仪表、安全装置是否齐全有效、灵敏可靠。以保证安全使用。3、所用压力表必须是禁油压力表；安全阀、防爆装置的材质应选用不锈钢、铜或铝，并必须脱脂去油。4、容器、管路系统在使用前，应用无油干燥空气或氮气，吹除水分或潮湿气。5、容器在初次充灌时，开始应缓慢充灌（阀门应缓慢打开），然后逐渐加快，以减少对容器的热冲击破坏和减少液体蒸发。6、当设备上的阀门和仪表、管道连接头等处被冻结时，严禁用铁锤敲打或明火加热。宜用70-80干净无油的热空气、热氮气或温水进行融化解冻。7、操作人员应熟悉压力容器安全技术监察规程的有关规定和低温液体的特性及其危险性。8、操作人员应熟悉产品使用说明书、设备工艺流程、设备上各种阀门、仪表及其作用和操作程序；在发生故障和意外事故时必须能独立采取紧急安全措施。9、容器和槽车上的其他故障排除应按使用说明书的有关规定