煤礦防止自燃發(fā)火技術(shù)措施

一、采面生產(chǎn)接繼情況：
??????? 2010年度我礦正常生產(chǎn)時(shí)有二個(gè)回采工作面和5個(gè)掘進(jìn)工作面，42201回采工作面10月正式開(kāi)始回采，預(yù)計(jì)2010年12月份底回采完畢，1005運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面預(yù)計(jì)于2010年12月與回風(fēng)巷貫通，8101-1掘進(jìn)工作面計(jì)劃于2010年4月下旬開(kāi)始，于2010年7月份形成工作面。
??????? 二、采空區(qū)發(fā)火重點(diǎn)預(yù)防區(qū)域
??????? 工作面和下列地段有煤層自燃發(fā)火的可能：
??????? １、1003采煤面2009年5月份投產(chǎn)，目前正在回采，計(jì)劃2010年5月份采完，如果采空區(qū)浮煤清理不干凈，再者工作面推進(jìn)速度緩慢，采空區(qū)封閉不嚴(yán)實(shí)，工作面采空區(qū)就有可能發(fā)生自燃發(fā)火。
??????? ２、8101首采面與現(xiàn)1003工作面存在相同問(wèn)題，也有自燃發(fā)火的可能性。
??????? 3、已封閉的老采空區(qū)由于漏風(fēng)通道存在有自燃發(fā)火的可能。
??????? 三、氮?dú)夥罍缁鹪O(shè)計(jì)方案
??????? (一)、概況：
??????? 現(xiàn)我礦煤礦井田內(nèi)主采下10#煤層，屬自燃的特厚煤層，礦井采煤工作面采空區(qū)采用以注氮為主的防滅火系統(tǒng)。礦井已購(gòu)置 一臺(tái)DQ-200的地面制氮設(shè)備，能滿足井下小時(shí)注氮200m3的要求。
??????? (二)、氮?dú)夥罍缁鸸に?br /> ??????? 1、我礦氮?dú)夥罍缁鸬牡獨(dú)庠从删现频獧C(jī)經(jīng)已輔設(shè)好的φ100mm管道將純度97%以上氮?dú)庾⑷氲讲煽諈^(qū)以達(dá)到防滅火的目的。
??????? 此項(xiàng)措施作為采煤工作面采空區(qū)防治煤層自然發(fā)火的主要措施之一，礦井在工作面推進(jìn)速度慢，采空區(qū)自燃發(fā)火隱患大的前題下，則必須采取向采空區(qū)實(shí)施注氮。
??????? 具體實(shí)施方案如下：在1003回采工作面上、下順槽埋設(shè)直徑為108mm（或70 mm）鋼管，每隔30米設(shè)置一個(gè)三通，注氮嚴(yán)格按照規(guī)定的操作規(guī)程執(zhí)行，一旦需要注氮?jiǎng)t接通埋管與主管，對(duì)采空區(qū)實(shí)施注氮。埋管期間采煤隊(duì)要注意保護(hù)好注氮管，嚴(yán)禁注氮管被撞開(kāi)，影響埋管質(zhì)量。
??????? 1003工作面通風(fēng)
??????? 通風(fēng)路線為：主斜井→井底車場(chǎng)→軌、皮下山→1003進(jìn)風(fēng)順槽→工作面→1003回風(fēng)順槽→回風(fēng)下山→總回斜井→地面。
??????? (三)、注氮?dú)饪煽啃杂?jì)算：
??????? 1、制氮設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)
??????? DQ-200型
??????? 氮?dú)猱a(chǎn)量200m3/h
??????? 出口壓力 0.8MPa
??????? 氮?dú)饧兌取?7%，
??????? 2、輸?shù)到y(tǒng)
??????? 從地面制氮機(jī)→1003進(jìn)風(fēng)順槽，均采用直徑為 100mm的鋼管。
??????? 注氮管路能否滿足輸送氮?dú)庖笸ㄟ^(guò)下式計(jì)算
??????? P21-P22=0.0056(Qmax/1000)*L………………①
??????? 式中:P1-管道始端的絕對(duì)壓力MPa
??????? P2-管道末端的絕對(duì)壓力MPa
??????? Qmax-最大輸?shù)縨3/h
??????? L-管路當(dāng)量長(zhǎng)度 km
??????? L計(jì)算式為：
??????? L=∑(D0/Di)5×(λi/λo )× Li……………②
??????? 式中:D0------基準(zhǔn)管徑(D0=100mm)
??????? 阻力損失系數(shù): λo =0.026
??????? Li-----相同直徑管路長(zhǎng)度 km
??????? Di----實(shí)際輸?shù)苈穬?nèi)徑 mm
??????? λi----實(shí)際輸?shù)苈分睆降淖枇p失系數(shù)
??????? Di=99mm，λi=0.0296將以上數(shù)據(jù)代入②計(jì)算：
??????? L=（100/95）5×（0.0296/0.026）×1.10=1.597km
??????? 假設(shè)管路未端絕對(duì)壓力0.2 Mpa
??????? 將以上數(shù)據(jù)代入①計(jì)算得:
??????? P21= 0.0056(200/1000)2×1.597+P22
??????? P1=0.21Mpa
??????? 根據(jù)以上計(jì)算,從地面制氮機(jī)到1003采空區(qū)的輸?shù)苈烽L(zhǎng)度為1100米的情況下,管路初端壓力只需0.21Mpa，便可將200 m3/h的氮?dú)廨斔偷?003采空區(qū)內(nèi)，未端的絕對(duì)壓力還有0.2 Mpa,因此制氮機(jī)氮?dú)獬隹趬毫?.8Mpa完全能滿足要求。
??????? 3、注氮地點(diǎn)安全通風(fēng)量
??????? 在輸?shù)苈返难赝净蚬ぷ髅?，假設(shè)200m3/h的氮?dú)饬咳啃孤┑较锏览锘蚬ぷ髅?，是否漏氮的地區(qū)缺氧，其安全通風(fēng)量是多大可按下式計(jì)算：
??????? Q≧Qn(Cn+C2-100)/( C1- C2) m3/min
??????? 式中：Q----安全通風(fēng)量
??????? Qn----氮?dú)庾畲笮孤┝?3.33 m3/min
??????? C1----工作面或進(jìn)風(fēng)巷中的氧含量20.8%
??????? C2----注氮時(shí)采掘工作面安全氧含量>18.5%
??????? Cn----氮?dú)饧兌?99.95%
??????? 計(jì)算得: Q=3.33×(99.95+18.5-100)/(20.8-18.5)=26.7m3/min
??????? 根據(jù)計(jì)算工作面或巷道風(fēng)量只要是大于26.7 m3/min便是安全的，同時(shí)可算出3.33m3/min的氮?dú)饬咳啃孤┑较锏览锘蚬ぷ髅嬷?，則氧氣含量只降到20.44%也是安全的。
??????? 井下日注氮量計(jì)算：
??????? （1）火區(qū)空間體積計(jì)算：Vk=LI[h(1-a)+m]
??????? 式中Vk----火區(qū)空間體積 m3
??????? L----火區(qū)走向長(zhǎng)度m 取L=15m
??????? I----火區(qū)傾斜長(zhǎng)度m 取I=72m
??????? a----取冒落體碎裂系數(shù)取 a=1.3
??????? h----頂板冒落高度 取煤層厚的3倍（本地點(diǎn)為0）
??????? m----采高m 取m=6m
??????? 所以Vk=LI[h(1-a)+m]=15×72×[3×6×0+6]=6480 m3
??????? 根據(jù)防火空間的大小及燃燒程度，注氮量應(yīng)按防火空間的0.37-2.5倍計(jì)算,我礦暫定注氮量為防火空間體積的1.5倍。Q=kVk=1.5×6480=9720m3
??????? 采空區(qū)注氮量為注氮機(jī)工作49小時(shí)。