某矿防治采空区自燃发火的设计方案及措施.doc

某矿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：2010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，1003回采工作面三月正式开始回采，预计2010年5月份回采完毕，1005运输巷掘进工作面预计于2010年12月与回风巷贯通，8101-1掘进工作面计划于2010年4月下旬开始，于2010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：、1003采煤面2009年5月份投产，目前正在回采，计划2010年5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。、8101首采面与现1003工作面存在相同问题，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、氮气防灭火设计方案(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100mm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70 mm）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×(i/o )× Li式中:D0-基准管径(D0=100mm)阻力损失系数: o =0.026Li-相同直径管路长度 kmDi-实际输氮管路内径 mmi-实际输氮管路直径的阻力损失系数Di=99mm，i=0.0296将以上数据代入计算：L=（100/95）5×（0.0296/0.026）×1.10=1.597km假设管路未端绝对压力0.2 Mpa将以上数据代入计算得: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200 m3/h的氮气输送到1003采空区内，未端的绝对压力还有0.2 Mpa,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：QRQn(Cn+C2-100)/( C1- C2) m3/min式中：Q-安全通风量Qn-氮气最大泄漏量 3.33 m3/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26.7 m3/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。5