防治採空區自燃發火的設計方案及措施
一、採面生產接繼情況：
2023年度我礦正常生產時有二個回採工作面和5個掘進工作面，42201回採工作面10月正式開始回採，預計2023年12月份底回採完畢，1005運輸巷掘進工作面預計於2023年12月與回風巷貫通，8101-1掘進工作面計畫於2023年4月下旬開始，於2023年7月份形成工作面。
二、採空區發火重點預防區域
工作面和下列地段有煤層自燃發火的可能：
１、1003採煤面2023年5月份投產，目前正在回採，計畫2023年5月份採完，如果採空區浮煤清理不乾淨，再者工作面推進速度緩慢，採空區封閉不嚴實，工作面採空區就有可能發生自燃發火。
２、8101首採面與現1003工作面存在相同問題，也有自燃發火的可能性。
3、已封閉的老採空區由於漏風通道存在有自燃發火的可能。
三、氮氣防滅火設計方案
(一)、概況：
現我礦煤礦井田內主採下10#煤層，屬自燃的特厚煤層，礦井採煤工作面採空區採用以注氮為主的防滅火系統。礦井已購置一台dq-200的地面制氮裝置，能滿足井下小時注氮200m3的要求。
(二)、氮氣防滅火工藝
1、我礦氮氣防滅火的氮氣源由井上製氮機經已輔設好的φ100mm管道將純度97%以上氮氣注入到採空區以達到防滅火的目的。
此項措施作為採煤工作面採空區防治煤層自然發火的主要措施之一，礦井在工作面推進速度慢，採空區自燃發火隱患大的前題下，則必須採取向採空區實施注氮。
具體實施方案如下：在1003回採工作面上、下順槽埋設直徑為108mm（或70 mm）鋼管，每隔30公尺設定乙個三通，注氮嚴格按照規定的操作規程執行，一旦需要注氮則接通埋管與主管，對採空區實施注氮。埋管期間採煤隊要注意保護好注氮管，嚴禁注氮管被撞開，影響埋管質量。
1003工作面通風
通風路線為：主斜井→井底車場→軌、皮下山→1003進風順槽→工作面→1003回風順槽→回風下山→總回斜井→地面。
(三)、注氮氣可靠性計算：
1、制氮裝置主要技術指標
dq-200型
氮氣產量200m3/h
出口壓力 0.8mpa
氮氣純度≥97%，
2、輸氮系統
從地面製氮機→1003進風順槽，均採用直徑為 100mm的鋼管。
注氮管路能否滿足輸送氮氣要求通過下式計算
p21-p22=0.0056(qmax/1000)*l………………①
式中:p1—管道始端的絕對壓力mpa
p2—管道末端的絕對壓力mpa
qmax—最大輸氮量m3/h
l—管路當量長度 km
l計算式為：
l=∑(d0/di)5×(λi/λo )× li……………②
式中:d0------基準管徑(d0=100mm)
阻力損失係數: λo =0.026
li-----相同直徑管路長度 km
di----實際輸氮管路內徑 mm
λi----實際輸氮管路直徑的阻力損失係數
di=99mm，λi=0.0296將以上資料代入②計算：
l=（100/95）5×（0.0296/0.026）×1.10=1.597km
假設管路未端絕對壓力0.2 mpa
將以上資料代入①計算得:
p21= 0.0056(200/1000)2×1.597+p22
p1=0.21mpa
根據以上計算,從地面製氮機到1003採空區的輸氮管路長度為1100公尺的情況下,管路初端壓力只需0.21mpa，便可將200 m3/h的氮氣輸送到1003採空區內，未端的絕對壓力還有0.2 mpa,因此製氮機氮氣出口壓力0.
8mpa完全能滿足要求。
3、注氮地點安全通風量
在輸氮管路的沿途或工作面，假設200m3/h的氮氣量全部洩漏到巷道裡或工作面，是否漏氮的地區缺氧，其安全通風量是多大可按下式計算：
q≧qn(cn+c2-100)/( c1- c2) m3/min
式中：q----安全通風量
qn----氮氣最大洩漏量 3.33 m3/min
c1----工作面或進風巷中的氧含量20.8%
c2----注氮時採掘工作面安全氧含量》18.5%
cn----氮氣純度 99.95%
計算得: q=3.33×(99.95+18.5-100)/(20.8-18.5)=26.7m3/min
根據計算工作面或巷道風量只要是大於26.7 m3/min便是安全的，同時可算出3.33m3/min的氮氣量全部洩漏到巷道裡或工作面中，則氧氣含量只降到20.44%也是安全的。
井下日註氮量計算：
（1）火區空間體積計算：vk=li[h(1-a)+m]
式中vk----火區空間體積 m3
l----火區走向長度m 取l=15m
i----火區傾斜長度m 取i=72m
a----取冒落體碎裂係數取 a=1.3
h----頂板冒落高度取煤層厚的3倍（本地點為0）
m----採高m 取m=6m
所以vk=li[h(1-a)+m]=15×72×[3×6×0+6]=6480 m3
根據防火空間的大小及燃燒程度，注氮量應按防火空間的0.37-2.5倍計算,我礦暫定注氮量為防火空間體積的1.5倍。q=kvk=1.5×6480=9720m3
採空區注氮量為注氮機工作49小時。
(四)、注氮操作辦法
1、注氮前必須認真檢查各項準備工作，注氮埋管期間通風部要與採煤隊密切配合好，確保氮氣管路及其附屬安全裝置完好，檢查各閥門開閉狀況是否符合要求，制氮裝置完好性。
2、各項準備工作就緒後，製氮機組操作人員應通知排程室。
3、排程室同意後，通知採面注氮人員開啟注氮閥門，同時通知製氮機司機按規定時間及質量要求開機制氮、送氮。
4、製氮機嚴格按操作規程進行操作，制氮過程中要司機必須監守
崗位，隨時注意觀查氮氣的壓力、濃度和機組各處的閥門等，保證機組的正常執行及氮氣質量。
(五)、注氮安全措施：
氮氣（窒息性氣體）雖無毒無害，但是井下狹窄的巷道或工作面內大量洩漏會降低空氣中的氧氣濃度，使人窒息死亡。因此，必須做好注氮期間的預防和處理措施。
1、為確保安全，注氮前通風部巡管路人員必須巡視管路的完好情況，確認完好匯報排程室。由排程室通知採煤隊工作面當班第一安全負責人和採面專職瓦檢員後，方可進行注氮。
2、注氮前必須認真檢查管路、注氮位置和各閥門開關狀況是否符合要求。
3、為防止注氮管路開關被隨意開和關應在閥門上掛上「注氮危險，勿動」文字警告牌，並對所有開關加鎖。
4、定期對氮氣出口的安全閥進行可靠性檢測。
5、採空區防火注氮時，應在進風順槽掛上「工作面正在注氮」的文字警告牌，並通知三班作業工人。專職瓦檢員進行工作面上隅角、工作面回風順槽的氧氣濃度，一旦氧濃度降到18.5%時，立即通知製氮機司機停止注氮，及時尋找原因和撤離人員。
6、同時測定好工作面、回風流及採面上隅角一氧化碳、二氧化碳、沼氣以及氣溫。一旦發現異常立即匯報排程室、通風部。
7、注氮期間，通風部安排專人攜帶測氧儀全面檢查輸氮管路的嚴密性，每次開始注氮後，必須有兩人一起沿管路仔細進行管路與閥門的檢漏，在注氮期間，每人巡視一遍管路，一經發現氮氣洩漏時，應立即組織人員及時排除故障，漏氣嚴重時，應立即停止注氮並關閉最近閥門，防止氮氣大量洩漏。同時通排程室停止注氮，處理時嚴禁人員口鼻正對漏氣點。
8、在注氮過程中，如發生主扇停風，造成工作面停風，瓦斯檢查員或採一隊值班隊長應立即將人撤至進風巷，並通知制氮車間立即停止注氮。
9、注氮結束後，繼續檢測工作面及回風流的各種氣體濃度。
10、採煤工作面大面積垮落可能造成工作面採空區注入的氮氣大量湧出，給採面工作人員帶來危害，為此要做好採面頂板垮落的**預報工作，在頂板大面積誇落前，要加強氣體監測，頂板大面積誇落時工作面及回風巷人員可由工作面撤到採面進風巷安全處。
11、所有參與注氮及相關的人員，必須由各有關部（隊）組織學習，並嚴格按措施執行。
四、1003工作面防治煤層自燃發火的措施
1、工作面採取快速推進的方式杜絕採空區浮煤自然。
在工作面月推進速度不低於25公尺/月前提下，此項措施作1003回採工作面防治煤層自燃發火的主要措施之一。
2、採取採空區埋管注氮（注漿或注水）的防滅火措施。
此項措施作為1003回採工作面防治煤層自燃發火的主要措施之一，在受煤炭減產或其它因素的影響下，工作面推進速度達不到25公尺/月的前題下，則必須採取向採空區實施注氮（注漿或注水）的防滅火措施，在1003順槽埋設直徑為50mm鋼管，每隔30公尺設定乙個三通，注氮嚴格按照規定的操作規程執行，制氮濃度必須達到規程要求。一旦需要注氮（注漿或注水）則接通埋管與主管，對採空區實施注氮（注漿或注水）。埋管期間綜採隊要注意保護好注氮管，嚴禁注氮管被撞開，影響埋管質量。
3、工作面回採期間，加強對採空區遺煤管理，盡量少向採空區丟煤。
為此採面放頂煤時必須保證打眼深度及爆破的裝藥量，採空區、支架之間的浮煤做到班班清掃乾淨。此項措施必須由採煤隊制定嚴格的考核制度進行落實。
4、減少採空區漏風。在工作面採完後，及時封閉採空區，封閉必須符合要求，減少向採空區的漏風。
5、工作面推進緩慢，如採空區或工作面煤層頂板發生自燃發火，則及時採取如下防滅火應急措施：
1）、嚴格執行礦井災害預防處理計畫所規定的災害預防處理措施，迅速組織好搶險救災人員和物資**，以及組織好工作面人員和受co波及範圍內人員的安全撤離，並迅速向集團公司排程室匯報。
2）、成立防滅火特別領導小組組織搶險救災。
3）、採取如下技術措施迅速滅火：
a、當工作面頂底板或採空區區域性發生火災時，可採取注氮或灌漿直接滅火方法。
b、當工作面火勢太大，其它滅火方法無效的情況下，採取在1003進、回風順槽迅速打防火牆的辦法，切斷工作面的供風，封閉採面。利用1003進風順槽的氮氣管路與密閉上預埋管接通向工作面、採空區實施注氮。封閉採面注氮滅火技術安全措施如下：
在工作面發火的情況下砌築上下密閉工作必須由礦山救護隊隊員負責。通風部門及礦其它單位做好配合工作，嚴禁人員在有co氣體超限的地點作業。
6、採煤工作面防治自然發火其它措施
⑴、加強採面檢測、匯報記錄工作（特別是採面過斷層或遇煤體破碎時），現有的各類通風安全儀器儀表必須保證完好，測量資料要準確可靠。認真填寫自燃發火**預報記錄，做好匯報。下隅角co氣體超過0.
0024%必須立即向排程室、總工匯報。
⑵、加強採面上隅角氣體管理，瓦斯檢查員執行24小時現場盯崗制度，連續不斷地檢測氣體，每次檢查結果必須立即向排程室匯報，氣體一旦超限立即停止人員作業。
⑶、使用和維護好kj73n系統，系統出現故障要立即進行處理。排程員要密切注意觀察採面氣體變化情況，探頭報警要通知總工及礦通風科，以便採取措施進行處理。
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