注氮方案及安全技术措施.docx

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注氮方案及安全技术措施

东川矿业有限公司

5107采空区注氮方案及安全技术措施

编制人：

编制单位：

编制日期：

安全技术措施审核表

审核人员签字

通风科

机电科

安检科

调度室

生产技术科

安全副矿长

机电副矿长

生产副矿长

总工程师

审批意见：

5107采空区注氮方案及安全技术措施

一、采空区注氮设计

（一）、概况

东川煤矿现开采的5-2煤层为容易自然发火煤层，根据专项防灭火设计要求，我矿采用拖管注氮和采后集中注氮的方式对采空区进行防灭火处理。

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：

汪西荣

副组长：

何明亮

成员：

郜宗刚孙光军李跃进李树利尹逊波鲍丙强张传生阴发勇董庆勇宗西建贾红祥李庆木及其他有关人员。

职责：

组长：

组织开展并全面指挥注氮工作。

副组长：

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。

成员：

（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；安排瓦斯检查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

DT700/8型

氮气产量700m3/h

出口压力0.8Mpa

氮气纯度≧97%

2、输氮系统

制氮硐室→胶带运输大巷→5107皮带机头→5107上分层运输顺槽→5107上分层采空区，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m3/h

L-管路当量长度km

L计算式为：

L=

×Li……………………………②

式中：

Do-----基准管径（Do=100mm）

阻力损失系数：

=0.026

Li………………相同直径管路长度km

Di………………实际输氮管路内径mm

………………实际输氮管路直径的阻力损失系数

Di=99mm

=0.0296将以上数据代入②计算：

L=（100/99）×（0.0296/0.026）×1.8=2.07km

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（700/1000）×2.07＋P2

P1=0.209Mpa

根据以上计算，从制氮硐室到5107采空区的输氮管路长度为1800米的情况下，管路初段压力只需0.209Mpa，便可将700m3/h的氮气输送到5107采空区内，末端的绝对压力还有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700m3/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11.67m3/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＝11.67×（99.95＋18.5－100）/（20.8－18.5）＝93.61m3/min

根据计算工作面或巷道风量只要是大于93.61m3/min便是安全的，同时可算出11.67m3/min的氮气量全部泄漏到巷道内或工作面中，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内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。

当封闭的火区内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5107工作面采取开放式拖管注氮与采后封闭式注氮方式。

2、我矿氮气防灭火的氮气源由5102辅回撤通道制氮硐室经已铺设好的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，采取向采空区实施注氮。

3、具体方案为：

（1）拖管注氮

在5107综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寸无缝钢管（固定在转载机上），中间采用高压软管连接，随着工作面的推进，注氮管路跟随移动，可随时对采空区实施注氮。

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。

（2）采后集中注氮

采面回采完毕，停采线处封闭采空区的密闭施工完毕后，将运输顺槽的措施孔与5107皮带机头的注氮管路相连接，通过措施孔对5107采空区进行集中注氮。

4、注氮防灭火方法

间断性注氮——工作面正常回采期间，可采用间断性注氮，即出现发火征兆时进行注氮。

连续性注氮——工作面回采完毕，封闭完毕后，宜采用连续性注氮。

我矿采用回采期间间歇性和回采完毕连续性注氮相结合的方式。

三、防止向注氮区域内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内的滞留时间，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。

而注入到采空区内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内漏风和采空区氮气泄漏的安全措施。

为防止向注氮区域内漏风和氮气泄露，采取以下措施。

1、在5107工作面下隅角吊挂挡风帘，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。

2、在5107工作面支架后悬挂多功能气体检测仪，在5107工作面上隅角设置氧气传感器，实时检测氧气浓度，若氧气浓度低于18.5%，立即组织人员撤离，并汇报调度室。

3、5107工作面推进过程中，提前将5107工作面运输和辅运之间的联络巷按照标准进行封闭，减少漏风通道。

4、下分层巷道掘进过程中，顶板可能与上分层导通，上分层泄露的氮气可能会影响下分层工作面掘进，下分层掘进过程中，在掘进工作面迎头安装氧气传感器，用于检测氮气浓度，当氧气浓度低于18.5%时，必须撤离人员，汇报调度室，查明原因，对漏风的地点进行喷浆封堵，隐患消除后方能继续掘进。

5、注氮期间瓦斯检查员要重点检查工作面上隅角及架后氧气浓度，一有异常撤出人员，汇报调度室进行处理。

四、注氮操作办法

1、注氮前综采队要对5107皮带机头至工作面采空区的注氮管路及其附属阀门进行检查，确保氮气管路及其附属阀门完好不漏气。

2、注氮前通风科巡查管路人员必须巡查管路完好情况，确保制氮装置至综采皮带机头段的注氮管路及其附属阀门完好不漏气。

3、各项工作准备就绪后，制氮机操作人员应通知调度室。

4、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。

5、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内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，注氮前通风科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长和工作面瓦斯检查员后，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，瓦斯检查工、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。

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

5、安排专人校验并操作束管检测系统，在注氮期间，对注氮采空区内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。

7、注氮期间，每班安排专人负责注氮采空区内的气样采集及分析，并将结果汇报通风科，做到注氮工作的动态跟踪管理。

8、对注氮密闭及采空区气样采集、巡查工作，必须二人同行，严禁单人作业。

9、注氮操作人员处操作外其他时间必须站在注氮机上风侧，防止氮气泄漏伤害操作人员，发现氮气泄漏要立即停止注氮设备，停止注氮。

10、为防止注氮管路开关被随意打开和关闭应在阀门上挂上“注氮危险，勿动”文字警告牌，并对所有开关加锁。

11、定期对氮气出口的安全阀门进行可靠性检测。

12、工作面采空区注氮时，应在进风顺槽挂上“工作面正在注氮”的文字警告牌，并通知三班作业人员，一旦氧气浓度降到18.5%时，立即通知制氮司机停止注氮，及时寻找原因和撤离人员。

13、同时测定好工作面、回风流一氧化碳、二氧化碳、瓦斯以及温度情况。

一旦发现异常立即汇报调度室、通风科。

14、注氮期间，通风科安排专人携带测氧仪器全面检查输氮管路的严密性，每次注氮后，必须有两人一起沿管路铺设巷道仔细进行管路与阀门的检漏工作，在注氮期间，每人巡视一遍管路，一经发现氮气泄漏时，应立即组织人员及时排除故障，漏气严重时，应立即停止注氮并关闭最近阀门，防止氮气大量泄漏。

同时调度室通知停止注氮，处理时严禁人员口鼻正对漏气点。

15、当空压机及制氮装置任何仪表有报警时，都应停机检查，制氮机在运行过程中应每隔60min作一次运行记录。

16、在注氮过程中，如发生主扇停风，造成工作面停风，瓦斯、安全员或工作面跟班队干应立即组织将工作面人员撤离至进风大巷，并通知制氮硐室或调度室立即停止注氮。

17、经通风科专职采样分析人员汇报采空区氧气浓度不大于7％的情况下，氮管路沿线巷道内风流、注氮地点所有下风侧区域内风流中CH4＜1.0%、CO＜24PPm时，经通风科下达停止注氮的通知时方可停止注氮工作。

18、注氮结束后，继续检测工作面及回风流的各种气体浓度和温度情况。

19、采煤工作面大面积垮落可能造成工作面采空区注入的氮气大量涌出，给工作面人员带来危害，为此要做好采面顶板垮落的预测预报工作，在顶板大面积垮落前，要加强气体监测，顶板大面积垮落时工作面及回风巷人员可由工作面撤离至采面进风巷安全处。

20、必须建立制氮设备的操作规程、工种岗位责任制、注氮防灭火台帐，做好日常管理、检查、维护等工作。

21、使用注氮防灭火系统前，必须建立完善的束管监测系统和矿井安全监测系统，并保证其连续正常工作。

并设置专职瓦斯检查员，加强工作面和进回风顺槽的氧气监测，发现氧气浓度低于18.5%时立即停止工作，撤出人员，减少注氮量，待风流中氧气浓度大于18.5%时，方能恢复工作。

22、注意检查工作面及回风巷道风流中瓦斯涌出情况，若发现采空区大量涌出瓦斯，风流中瓦斯超限时，可适当降低注氮强度。

23、注氮管第一次向采空区注氮，或停止注氮后再次注氮时，应利用工作面附近的三通阀门，先排出管内空气，避免将空气注入采空区中去。

24、操作过程中要经常注意制氮机运行状态，检查制氮机各部位接头、管路的密封情况，加强维护。

任何人员不得私自拆移、破坏注氮设施。

认真作好制氮装置的运行记录，每小时记录一次制氮机的压力和温度，每两小时记录一次制氮机出口氮气压力、流量和浓度。

发现异常及时处理，当发生故障又无法处理时应先停机。

注氮系统、设施的拆移必须由通风科注氮组进行作业。

25、所有参与注氮及相关人员，必须由相关部门认真组织学习，并严格执行本措施规定。

26、其他执行《煤矿安全规程》等有关规定和制氮装置使用说明书。

六、避灾路线

水灾避灾路线：

注氮地点→工作面回风顺槽→盘区集中回风大巷→回风斜井→安全出口→地面

火灾、爆炸、氮气泄漏避灾路线：

注氮地点→工作面运输顺槽→5107工作面进风联巷→盘区集中辅运大巷→副斜井→地面

七、附图

1、注氮管路系统图

2、避灾路线图