防治采空区自燃发火的设计方案及措施

PAGEPAGE6防治采空区自燃发火的设计方案及措施一、采面生产接继情况：2022年度我矿正常生产时有一个回采工作面和2个掘进工作面，1860水平南翼回采工作面三月正式开始回采，预计2022年4月份回采完毕，1860水平北翼运输大巷掘进工作面预计于2022年5月与二巷贯穿，1860水平南翼掘进工作面方案于2022年4月下旬开始，于2022年7月份形成工作面。二、采空区发火重点预防区域工作面和以下地段有煤层自燃发火的可能：１、1860水平南翼回采工作面2022年5月份投产，目前正在回采，方案2022年4月份采完，如果采空区浮煤清理不干净，再者工作面推进速度缓慢，采空区封闭不严实，工作面采空区就有可能发生自燃发火。２、1860水平北翼首采面与现北翼二巷存在相同问题，也有自燃发火的可能性。3、已封闭的老采空区由于漏风通道存在有自燃发火的可能。三、氮气防灭火设计方(一)、概况：现我矿煤矿井田内主采下10#煤层，属自燃的特厚煤层，矿井采煤工作面采空区采用以注氮为主的防灭火系统。矿井已购置一台DQ-200的地面制氮设备，能满足井下小时注氮200m3的要求。(二)、氮气防灭火工艺1、我矿氮气防灭火的氮气源由井上制氮机经已辅设好的φ100mm管道将纯度97%以上氮气注入到采空区以到达防灭火的目的。此项措施作为采煤工作面采空区防治煤层自然发火的主要措施之一，矿井在工作面推进速度慢，采空区自燃发火隐患大的前题下，那么必须采取向采空区实施注氮。具体实施方案如下：在1003回采工作面上、下顺槽埋设直径为108mm〔或70mm〕钢管，每隔30米设置一个三通，注氮严格按照规定的操作规程执行，一旦需要注氮那么接通埋管与主管，对采空区实施注氮。埋管期间采煤队要注意保护好注氮管，严禁注氮管被撞开，影响埋管质量。1003工作面通风通风路线为：主斜井→井底车场→轨、皮下山→1003进风顺槽→工作面→1003回风顺槽→回风下山→总回斜井→地面。(三)、注氮气可靠性计算：1、制氮设备主要技术指标DQ-200型氮气产量200m3/h出口压力0.8MPa氮气纯度≥97%，2、输氮系统从地面制氮机→1003进风顺槽，均采用直径为100mm的钢管。注氮管路能否满足输送氮气要求通过下式计算P21-P22=0.0056(Qmax/1000)*L………………①式中:P1-管道始端的绝对压力MPaP2-管道末端的绝对压力MPaQmax-最大输氮量m3/hL-管路当量长度kmL计算式为：L=∑(D0/Di)5×(λi/λo)×Li……………②式中:D0基准管径(D0=100mm)阻力损失系数:λo=0.026Li相同直径管路长度kmDi实际输氮管路内径mmλi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=〔100/95〕5×〔0.0296/0.026〕×1.10=1.597km假设管路未端绝对压力0.2Mpa将以上数据代入①计算得:P21=0.0056(200/1000)2×1.597+P22P1=0.21Mpa根据以上计算,从地面制氮机到1003采空区的输氮管路长度为1100米的情况下,管路初端压力只需0.21Mpa，便可将200m3/h的氮气输送到1003采空区内，未端的绝对压力还有0.2Mpa,因此制氮机氮气出口压力0.8Mpa完全能满足要求。3、注氮地点平安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，是否漏氮的地区缺氧，其平安通风量是多大可按下式计算：Q≧Qn(Cn+C2-100)/(C1-C2)m3/min式中：Q平安通风量Qn氮气最大泄漏量3.33m3/minC1工作面或进风巷中的氧含量20.8%C2注氮时采掘工作面平安氧含量18.5%Cn氮气纯度99.95%计算得:Q=3.33×(99.95+18.5-100)/(20.8-18.5)=26.7m3/min根据计算工作面或巷道风量只要是大于26.7m3/min便是平安的，同时可算出3.33m3/min的氮气量全部泄漏到巷道里或工作面中，那么氧气含量只降到20.44%也是平安的。井下日注氮量计算：〔1〕火区空间体积计算：Vk=LI[h(1-a)+m]式中Vk火区空间体积m3L火区走向长度m取L=15mI火区倾斜长度m取I=72ma取冒落体碎裂系数取a=1.3h顶板冒落高度取煤层厚的3倍〔本地点为0〕m采高m取m=6m所以Vk=LI[h(1-a)+m]=15×72×[3×6×0+6]=6480m3根据防火空间的大小及燃烧程度，注氮量应按防火空间的0.37-2.5倍计算,我矿暂定注氮量为防火空间体积的1.5倍。Q=kVk=1.5×6480=9720m3采空区注氮量为注氮机工作49小时。内容总结

〔1〕防治采空区自燃发火的设计方案及措施

一、采面生产接继情况：

2022年度我矿正常生产时有一个回采工作面和2个掘进工作面，1860