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。
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