防治采空区自燃发火的设计方案及措施.doc

5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：2012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2012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2013年5月与二巷贯通1860水平南翼掘进工作面计划于2013年4月下旬开始于2013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下列地段有煤层自燃发火的可能：１、1860水平南翼回采工作面2010年5月份投产目前正在回采计划2013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则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则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=99mmλi=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漏氮的地区缺氧其安全通风量是多大可按下式计算：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/minC1----工作面或进风巷中的氧含量20.8%C2----注氮时采掘工作面安全氧含量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便是安全的同时可算出3.33m3/min的氮气量全部泄漏到巷道里或工作面中则氧气含量只降到20.44%也是安全的。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