注氮防灭火措施.docx

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注氮防灭火措施

注氮防灭火系统试运转安全技术措施

一、工程概况

为了有效抑制采空区遗煤自燃，做好采空区防灭火工作,公司在地面已建立了注氮车间，注氮设备已安装完毕，注氮管路已连接到位，注氮防灭火系统已经形成，即将进行试运转。

经公司专业会议研究决定，对采空区采取注氮措施，为确保注氮防灭火系统试运转期间的安全，并达到预期注氮效果，特编制本措施。

二、成立注氮领导组

1.注氮领导组

组长：

杜斌

副组长：

周炳陶应刚王仲军吕孝军李拉庆

崔学良年斌

成员：

朱茂林张海城陈明白艾李琪

赵海杜文魁苏亮郭志峰张坚

马明宇尹国成刘茂军候伟东寇亮

纪翔尹志伟

2.领导组职责和分工

⑴领导组负责注氮防灭火系统试运转期间安全工作的指挥协调，具体处理注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮问题，并负责贯彻落实本措施。

⑵组长负责注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮工作的统一指挥、全面协调。

⑶副组长负责注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮工作可能出现的各种问题做好预处理准备，并及时采取措施，具体处理注氮防灭火系统试运转期间出现的各种问题并负责本措施的贯彻落实。

⑷成员负责注氮防灭火系统试运转工作中各分管专业和部门工作：

a.调度室负责注氮防灭火系统试运转期间矿井上下通讯及联络工作，保证通讯畅通；

b.通风科负责注氮防灭火系统试运转期间通风管理及一氧化碳、瓦斯、氧气的检查工作和综采工作面上隅角、下隅角挡风帘的吊挂；负责地面束管监测监控系统的操作及气样分析；

c.机电科负责注氮机的安全操作，根据氮气浓度适当调整注氮流量，负责注氮机的开关，保证注氮设备正常运转；

d.管路队负责巡查注氮管路完好情况，保证管路无漏气现象；

e.安全科负责注氮防灭火系统试运转期间安全管理及安全警戒和撤人。

三、注氮前的准备工作

1.注氮前首先检查注氮机、压风机等设备，保证各设备正常运转。

2.调度室保证注氮期间通讯系统畅通，在注氮机房和综采工作面各安装一部电话，以便井下人员反馈信息。

3.检查综采工作面上隅角挡风帘吊挂是否到位。

4.检查束管检测监控系统、综采工作面上隅角一氧化碳传感器及瓦斯传感器，确保正常工作。

5.由管路队人员检查注氮管路的完好情况，确保注氮期间严密不漏气。

6.在正式注氮前，用压缩空气进行注氮防灭火系统的管路耐压试验及管路连接的严密性试验。

四、施工技术措施

1.注氮防灭火惰化指标

注氮防火惰化指标，即注氮后采空区域内的氧气浓度不得大于7%；注氮灭火惰化指标，即着火区域内氧气浓度不得大于3%。

注入的氮气浓度不小于97%。

2.注氮系统

根据注氮系统方案设计，选择的制氮设备产氮量应不低于1073m3/h，综合考虑本矿井防灭火要求，设计选用PSA-198-1200型制氮设备，制氮量为1200m3/h，能满足我矿注氮需求。

采用地面固定式制氮设备，将制氮设备安装在地面的注氮车间内，制取的氮气通过管路输送至井下火区。

3.注氮量计算

确定注氮量主要是根据防灭火区的空间大小及自燃程度确定，我矿注氮量分别按产量、吨煤注氮量、采空区氧化带氧含量进行计算。

⑴按吨煤注氮量计算

工作面每采出1t煤所需的防火注氮量，根据国内外的经验，每吨煤需5m3氮气量。

计算公式如下：

式中:

QN—注氮流量，m3/min；

A—年产量，8号煤层0.30Mt/a；9号煤层1.50Mt/a；

K—工作面回采率，8号煤层97%;9号煤层83%。

则:

●8号煤层:

QN=（5×0.3×106×97%）/（330×60×24）=3.06m3/min

●9号煤层:

QN=（5×1.5×106×83%）/（330×60×24）=13.10m3/min

⑵按产量计算

在单位时间内注氮充满采煤所形成的空间，使氧气浓度降到防灭火惰化指标以下，计算公式如下：

式中:

QN—注氮流量，m3/min；

A—年产量，8号煤层0.30Mt/a；9号煤层1.50Mt/a；

ρ—煤的密度，8号煤层1.40t/m3；9号煤层1.48t/m3；

t—年工作日，330d；

n1—管路输氮效率，90%；

n2—采空区注氮效率，80%；

C1—空气中氧的含量，20.8%；

C2—注氮防火惰化指标，7%。

则：

●8号煤层：

●9号煤层：

⑶按采空区氧化带氧含量计算注氮量

计算公式如下：

式中:

QN—注氮流量，m3/min；

C1—采空区氧化带内原始氧浓度，18%；

C2—注氮防火惰化指标，7%；

Qv—采空区氧化带漏风量，5m3/min；

CN—注入氮气中的氮气浓度，97%。

取以上计算的最大值，再考虑1.3的安全备用系数，采空区防灭火的最大注氮量为13.75×1.3=17.87m3/min=1073m3/h。

4.管路选型及铺设

我矿选用PSA-198-1200型地面固定式制氮设备，注氮管路从地面注氮车间到井下均选用D114×4mm无缝钢管。

注氮管路敷设路线：

●8号煤层：

制氮车间→行人斜井→9#集中轨道巷→80101胶运顺槽→80101采空区

●9号煤层：

制氮车间→行人斜井→9#集中轨道巷→90101胶运顺槽→90101采空区

地面管道采用埋设方式铺设，埋深为冻结深度以下。

行人斜井井筒内的管道采用托架沿顶部敷设。

工作面胶运顺槽内的管道在帮部吊挂铺设。

5.注氮方式及方法

当采空区一氧化碳经连续观测持续升高并超过24ppm时，采用埋管式间断性注氮，当推进缓慢时改用连续性注氮。

6.注氮工艺

设计工作面采空区防火采用拖管注氮工艺。

当监测系统提供出有发火征兆时开始实施注氮。

在工作面进风侧（胶运顺槽）沿采空区埋设一定长度的钢管作为注氮管，它的移动主要利用工作面端头液压支架牵引，注氮管路随工作面的推移而移动，使其始终埋入采空区一定深度。

注氮方法如下：

将5节10m长的D89×4.5mm的地质钻杆用丝扣连接，然后将钻杆管路沿运输顺槽铺设到工作面下隅角，当工作面推移时管路便逐渐埋入采空区，管路埋入采空区长度应始终保持在15m～35m之间，以便拉管。

为防止采空区碎矸堵塞出氮口，可预先将距出氮口2m内的钻杆上钻许多小孔，以使氮气流动畅通。

当工作面出现发火征兆时，将埋入采空区内的钻杆拉至距切顶线15m处，然后用20m长的橡胶软管将其与顺槽管路接通，此后即可注氮。

随着工作面的推进，当出氮口距工作面切顶线35m左右时，切断氮气，拔掉橡胶软管，用绞车将钻杆再拉至距切顶线15m处，连接好橡胶软管继续注氮，如此反复，直到把有发火征兆的范围甩入采空区窒息带为止。

7.注氮效果的评估

注氮期间，从地面束管监测监控站连续不断的对采空区进行气体采集分析（束管检测监控系统正在更换新设备，更换完毕后投入使用。

），当采空区氧气浓度低于7％时方可停止注氮。

五、安全技术措施

（一）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，注氮埋管期间管路队要与综采队密切配合好，确保氮气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，制氮装置完好性。

2.各项准备工作就绪后，制氮机操作人员应通知调度室。

3.调度室同意后，通知采面注氮人员打开注氮阀门，同时通知制氮机司机按规定时间及质量要求开机制氮、送氮。

4.制氮机根据用气压力和用气量调节流量计前面的调压阀和流量计后的产氮阀,不要随意调大流量，以保证设备的正常运转。

5.空气进气阀和氮气产气阀开度不宜过大，以保证纯度达到最佳。

6.调试人员调节好的阀门不要随意转动，以免影响纯度。

7.不要随意动制氮机电控柜内的电器件，不要随意拆动气动管道阀门。

8.操作人员要定时察看制氮机上压力表，对其压力变化作一个日常纪录以备设备故障分析。

9.注氮机操作人员做好注氮机运行记录。

（二）注氮安全注意事项

1.为确保安全，注氮前管路队巡管路人员必须巡视管路的完好情况，确认完好汇报调度室。

由调度室通知综采队工作面当班第一安全负责人和采面专职瓦检员后，方可进行注氮。

2.注氮前管路队必须认真检查管路、注氮位置和各阀门开关状况是否符合要求。

3.在注氮防灭火系统试运转前，管路队在行人斜井头、中、尾部各设一名管路工，在行人联巷设一名管路工，在9#集中轨道巷与9#集中回风联巷交叉口设一名管路工，在90101胶运顺槽运料斜巷口设一名管路工，在90101胶运顺槽头、中、尾部各设一名管路工，在80101胶运顺槽运料斜巷口设一名管路工，在80101胶运顺槽头、中、尾部各设一名管路工。

在注氮防灭火系统试运转期间，各地点所设管路工要认真、细致观察所分管范围内注氮管路的情况，发现管路漏气、管路裂隙等异常情况时，及时向调度室汇报，停止注氮，采取安全措施。

4.为了检验注氮管路的承压能力和注氮管路连接的严密性，我们用压缩空气进行管路耐压试验和管路连接的严密性试验。

将综采工作面所有注氮管路的出口控制阀关闭，将注氮管路的总管道进气口连接到空压机，在注氮管路中充入压缩空气，当注氮管路中气体压力达到设计压力的1.5倍，并不得低于0.4MPa时，停止充气，关闭进气阀，保持30分钟，查看注氮管路是否漏气，并检查注氮管路中的气体压力是否明显下降，是否能保持在一定的压力。

5.注氮初期，管路队指定专人迅速巡视注氮管路系统检查有无漏气，发现漏气立即处理。

系统无问题后先进行排空，管路中O2低于3%时方可向采空区内注氮。

6.定期对氮气出口的安全阀进行可靠性检测。

7.为了防止氮气涌出造成人员窒息，在综采面安排专职瓦斯检查员，携带多功能气体测量仪随时进行检测瓦斯、CO、O2等气体浓度。

检查地点包括架间、上隅角、轨道顺槽回风流，当检查发现CO浓度超过24ppm或氧气浓度小于18.5%时，必须立即撤离受威胁地点，并汇报调度室，根据现场情况采取措施、进行处理。

8.巡视管路工要保证注氮管路三通阀门关闭，不被人打开，以免发生氮气泄露，造成人员伤害。

9.为保证采空区氮气不泄露或少泄露，在下隅角和上隅角分别吊挂一组挡风帘。

10.轨道顺槽内工作人员一旦有呼吸急促等缺氧征兆时，要立即外撤到新鲜风流中。

11.地面束管监测系统监控分析综采工作面上隅角、采空区等处的气体成分，监测采空区内氧气浓度是否控制在7％以下，以便验证注氮效果。

12.管路队负责对注氮管路进行巡视，一旦有问题立即处理。

13.在注氮过程中，如发生主扇停风，造成工作面停风，瓦斯检查员或综采队值班队长应立即将人撤至进风巷的新鲜风流处，并通知制氮车间立即停止注氮。

14.注氮结束后，继续检测工作面及回风流的各种气体浓度。

15.所有参与注氮及相关的人员，必须由各有关部门（队组）组织学习，并严格按措施执行。

六、避灾路线

注氮期间受威胁区域：

9#层：

90101综采工作面上隅角、90101轨道顺槽、9#集中回风巷、9#北集中回风巷、9#总回风巷、回风立井。

8#层：

80101综采工作面上隅角、80101轨道顺槽、8#—4#回风联络斜巷、4#北集中回风巷、4#总回风巷、回风立井。

避灾路线：

9#层：

90101综采工作面→90101胶运顺槽新鲜风流中（其他地点注氮工作人员就近进入进风流中）

8#层：

80101综采工作面→80101胶运顺槽新鲜风流中（其他地点注氮工作人员就近进入进风流中）。