注氮安全系统技术要求措施修改.docx

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注氮安全系统技术要求措施修改

18101采空区预防性注氮安全技术措施

一、工作面简介

18101综放工作面为本矿的首采工作面，采用“两进两回单切眼”布置方式，煤层平均厚度7.75m，倾角4～9°，工作面沿煤层倾斜布置，走向推进，沿4#煤底板回采，采高一般控制在3.5±100mm，循环进度及放煤步距都为800mm，采放比为1：

1.214。

采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板。

18101工作面6月下旬开始试生产，7月18日停止回采，累计回采进尺48米。

矿井4号煤层为自燃煤层，最短发火期64天，为防止停采期间18101工作面采空区遗煤氧化自燃，需对采空区采取预防性注氮措施，为确保注氮期间安全，并达到预期效果，根据《矿井防灭火专项设计》结合矿井实际，特编制本措施。

工作面回采情况和注氮管路铺设位置见附图。

二、成立注氮领导组

组长：

录

成员：

裴建、徐利华、致周、穆成、学斌

于林

成员单位：

一通三防部、调度室、机电部、安全监察部、综采队、机运队

职责分工：

一通三防部分三个工作组：

第一组：

负责注氮期间进风

侧和工作面气体检查工作（包括采样）；第二组：

负责注氮期间上隅角、24号横贯密闭处、回风流气体检查工作（包括采样）；第三组：

负责注氮过程束管监测和气样分析。

机运队：

负责注氮机的开关及安全操作，并根据一通三防部要求调整注氮流量，负责注氮管路的巡查，保证管路无漏气现象。

负责注氮期间矿井上下通讯及联络系统畅通。

机电部：

协调中煤向采空区延伸注氮管路。

综采队：

负责工作面上下隅角挡风帘的吊挂以及工作面人员的撤离和警戒。

调度室：

负责注氮相关工作的上传下达。

安监部：

负责监督注氮工作全过程，监督检查撤人、警戒等工作。

三、注氮前的准备工作

1、机运队检查注氮机、压风机等设备，保证设备正常运转。

检查注氮管路的完好情况，确保注氮期间严密不漏气。

2、机运队对井上下通讯系统进行检查，在注氮车间安装一部能和调度、井下相通的。

检查监测监控系统运行状况。

3、综采队确保工作面上下隅角挡风帘吊挂到位。

4、由于目前注氮管出口伸入采空区较短，氮气不能影响采空区深部，所以机电部协调中煤将目前的管路往里延伸10米左右（为了操作方便，加工一个Φ273mm变Φ108mm的变径，用108的钢丝软管往采空区伸）。

5、一通三防部调试好束管监测系统和色谱分析系统，检查好上隅角一氧化碳和甲烷传感器工作状态，提前准备好打气筒、比长管、氧气测定仪、便携、5米手杖等工具。

四、注氮参数

1、注氮系统

采用地面固定式制氮系统，制氮机型号DTG-1500/6.5，共3台，每台最大制氮能力1500m3/h，制氮管路为Φ273mm×6无缝钢管铺设。

2、注氮防灭火惰化指标

注氮防灭火惰化指标氧气浓度不得大于7%，注入氮气浓度不小于97%。

3、注氮量计算

按下式计算注氮流量。

式中：

QN——注氮流量，m3/h；

Q0——采空区氧化带漏风量，m3/min；根据矿井防灭火专项设计取为25m3/min；

C1——采空区氧化带平均氧浓度，目前国应用较普遍的是将采空区氧气浓度在7%～18%之间的区域视为氧化带，一般可选为13%；

C2——采空区惰化防火指标，根据矿井防灭火专项设计取7%；

CN——注入氮气中的氮气浓度，取98%；

K——备用系数，一般取1.2～1.5，现取1.2。

通过上述计算，综放工作面的防火注氮流量最少为2160m3/h。

根据国外注氮灭火经验，原则上最初的注氮强度要大，然后逐渐降低注氮强度。

4、输氮线路及压力计算

1）输氮线路

压风制氮车间→主斜井井筒→主斜井联络巷→辅运大巷→胶带大巷检修联络巷→胶带大巷→胶带顺槽→工作面。

2）输送压力计算

输氮主管路采用采用Φ273×6mm无缝钢管铺设，长度约为4200m。

输氮管路的直径应能满足最大输氮流量和压力的要求，其供氮压力：

式中：

P2——管路末端的绝对压力，0.2Mpa；

Qmax——最大输氮流量，按3000m3/h计；

D0——基准管径，273mm；

Di——实际输氮管径，273mm；

Li——相同直径管径的长度，km；

λ0——基准管径的阻力损失系数，0.023；

λi——实际输氮管径的阻力损失系数。

表1不同管径的阻力损失系数

管径Di，mm

70

80

100

150

200

250

300

400

阻力系数λi

0.032

0.031

0.029

0.026

0.024

0.023

0.022

0.020

上述计算说明：

管口末端压力为0.2Mpa的情况下，制氮设备的供氮压力需0.5017Mpa。

5、注氮工艺和时间

本次注氮为回采工作面首次注氮，利用已经埋设好的注氮管路对采空区进行连续注氮。

通过向采空区注入大量高浓度的氮气后，氧气浓度相对减小，氮气部分地替代氧气而进入到煤体裂隙表面，使煤体对氧气的吸附量便降低，在很大程度上抑制或减缓遗煤的氧化速度。

从2014年月日开始，每天早班进行注氮，直至工作面正常回采。

6、注氮效果评估

注氮期间，利用地面束管监测系统连续不断的对采空区进行气体采集分析，利用色谱分析系统进行定期采样分析，当采空区氧气浓度低于7%时方可停止注氮。

五、注氮过程

1、注氮前

（1）机电部协调中煤提前加工变径，并在指定位置（见附图）将管路换为Φ108钢丝软管（Φ273mm变Φ108mm），提前三天将管路延伸至采空区（后溜向里15米左右）。

（2）机运队提前一天对管路进行打压，并安排专人巡查管路气密性，发现问题向公司调度汇报并立即处理。

提前一天检查井下工作面、地面压风制氮车间和调度室之间的通信是否正常、工作面（包括上隅角和回风流）甲烷传感器、一氧化碳传感器工作是否正常。

（3）一通三防部提前一天检查束管监测系统的有效性，并调试好色谱分析仪器。

提前一天准备好光瓦（10%4台、100%2台）、瓦斯检查手杖（5米2根、3米4根）、多功能氧气便携仪4台、50ml和100ml比长管各1盒、50ml打气筒4个，并将以上物品作为注氮期间专用工具，统一存放在副斜井库房，比长管根据使用量及时补充。

（4）井下注氮人员到位后第一组和第二组在指定位置（见附图）分别吊挂一台多功能氧气便携仪。

（5）综采队当班人员入井后将工作面和回风流中人员全部撤出，并设立警戒（见附图）。

（6）工程公司前一班下班时将钻机、水泵开关打到零位并闭锁。

2、注氮中

（1）井下注氮人员和地面制氮人员准备到位后向公司调度室汇报，调度室通知制氮司机开机制氮、送氮。

（2）注氮初期先对管路进行排空，第一组人员测量管路中氧气低于3%时方可向采空区注氮，并向公司调度室汇报。

（3）制氮司机接到调度室通知后，通过控制空气进气阀和氮气产气阀使氮气纯度达到实际需要水平，并根据用气压力和用气量调节调压阀和流量计,操作完成后汇报调度室。

（4）调度室通知井下现场负责人流量、压力情况，由现场负责人安排人员测量气体。

第一组指定专人连续检查氧气便携仪附近的氧气浓度，指定两名瓦检员每半小时检查一次下隅角和工作面瓦斯、氧气、一氧化碳浓度（0、1、2、3号测点）；第二组指定两名瓦检员每半小时检查一次上隅角、回风流以及2#回风顺槽密闭外瓦斯、氧气、一氧化碳等气体浓度（4、5、6、7号测点）。

（5）调度室同时通知地面束管监测员对井下各测点进行连续观察测定，发现某种气体有上升或下降趋势时及时汇报调度室。

（6）每次气体检查情况要及时向公司调度室汇报。

（7）每天14：

00左右对2号回风顺槽密闭（7号测点）气体取样一次，升井后进行色谱分析。

（8）每天注氮时间为早班10：

00-15：

00，初期注氮量按计算值操作，后期可根据注氮指标气体浓度情况逐步减少。

3、注氮后

每天注氮结束后，两组瓦检员观察各自区域的瓦斯、氧气、一氧化碳情况半小时，并向调度室汇报，无异常后方可升井。

束管监测24小时不间断。

六、安全技术措施与管理

1、注氮设备操作安全注意事项

（1）注氮前必须认真检查各项准备工作，确保制氮机、注氮管路及其附属安全装置完好，检查各阀门开闭状况是否符合要求。

（2）调试人员调节好的阀门不要随意转动，以免影响纯度。

（3）不要随意动制氮机电控制柜的电气件。

（4）操作人员定时查看设备上压力表，并对压力变化作一个日常记录，以备设备故障分析。

（5）操作人员做好制氮机及其附属设施运行记录。

2、注氮安全注意事项

（1）定期对氮气出口安全阀进行可靠性检查。

（2）注氮过程中，工作场所（上下隅角、工作面、回风流）的氧气浓度不得低于18.5％，否则应立即停止作业撤出人员，同时降低注氮流量或停止注氮。

（3）为保证采空区氮气不泄露或少泄漏，在上下隅角分别吊挂一组挡风帘。

（4）为了安全，初次注氮时工作面、回风流停止作业，撤出所有人员。

（5）井下注氮作业场所瓦检员要携带多功能气体检测仪，随时检查作业场所氧气、一氧化碳、瓦斯等，发现氧气低于18%或其他气体超过规程规定时，立即通知注氮工停止注氮，同时将人员撤至新鲜风流中，发现有工作人员呼吸急促等缺氧征兆时，立即撤至新鲜风流安全地点。

（6）地面束管监测系统操作人员随时观察、分析采空区、上隅角气体成分，监测采空区氧气浓度是否控制在3%-7%，以便验证注氮效果。

（7）注氮过程中，如发生主扇停风，瓦检员以及注氮有关人员立即撤至进风巷，并向公司调度室汇报，调度室指挥停止注氮。

（8）注意检查工作面及回风顺槽风流中的瓦斯涌出情况，若发现采空区大量涌出瓦斯，风流瓦斯超限时，可适当降低注氮强度。

（9）瓦检员检查瓦斯时必须两人作业，并距离保持在5米左右，靠前的一人随身佩戴氧气多功能便携仪。

（10）注氮结束后，束管继续监测工作面、上隅角以及回风流汇总各种气体浓度，井下瓦检员用球胆、抽气筒抽取2#回风顺槽和辅运顺槽闭墙气体送至地面通风实验室进行分析，检验注氮效果。

（11）由综采队负责注氮期间的警戒工作，在辅运顺槽和主斜井联络巷口各设置一名警戒人员，注氮期间严禁无关人员进入注氮区域。

（12）本措施中注氮量和注氮压力为理论计算值，可能和实际有所出入，注氮过程中根据实际情况随时调整。

（13）所有参与注氮的相关人员，必须由各部门（队）组织学习，并严格按措施执行。

（14）注氮地点及与其相连巷道的安全通风量，按下式计算：

式中：

Q0——工作场所的安全通风量，m3／min：

QN——最大氮气泄漏量，m3／min，取完全泄漏量75m3／min；

CN——泄漏氮气中的氮气浓度，％，取98%；

C1——工作面或巷道中原始氧气浓度，一般取20.8％；

C2——工作场所的安全氧浓度指标，18.5％。

经上式计算工作场所的安全通风量为613.04m3／min，工作面风量为3500m3/min左右，完全满足安全要求。