吉新煤礦11A704綜放工作麵氮氣防滅火措施
兗礦新疆礦業公司吉新煤礦
2012年3月
第一章 11A704采煤工作麵概況
一、工作麵範圍
吉新礦11A704工作麵是繼11A601首采工作麵第一個接續工作麵，該工作麵位於一采區西翼北部，其北部未回采，西部與紅山窪礦煤礦相接，南部為煤層實體，東部為副井筒、回風上山及其煤柱。工作麵開采煤層底板等高線標高為+910---+990米。自西向東逐漸增高。
二、工作麵基本參數
工作麵走向長1100m，傾斜長178m;開采上限標高為+980m，下限標高為+900m。工作麵麵積為195800m2 ,地質儲量為1130887噸，可采儲量為897659噸。
工作麵地表標高+1050米-+1160米，工作麵地表地形為山體丘陵及，溝底坡度約5°~7°，溝穀寬度30-150m。兩側山頂呈半圓——渾圓狀，山體比高約80——150m，山坡基岩裸露，植被生長稀疏，無牧民區等建築。
從已揭露的A6、A7煤層及地質勘察資料03manbetx ，該采區為單斜構造，產狀220°∠10-20°。地層沿傾向有微弱的波狀起伏，沿北西向傾角逐漸減緩，表現在掘進巷道時以7°--14°斜巷為主，礦區內沒有成形的斷裂構造。
從現有地質資料及已揭露巷道圍岩03manbetx ，回風巷掘進至100米左右會遇到DF34號斷層，該斷層性質為逆斷層，斷距為0-8米;走向EW,傾向NS,傾角65°，延展長度約95米。該斷層對11A704工作麵及進、回風巷均有影響，進風巷掘進至約460米左右受DF28斷層影響，該斷層為逆斷層，斷距0-5米，走向SN,傾向EW傾角50°，由於該斷層與巷道僅為末段相交，故推斷對施工影響較小。進風巷在掘進至700米處會與DF24逆斷層相遇，斷距在0-5米，傾角40°，對掘進將產生一定影響。
除該工作麵向西掘進中呈現一個緩背斜外，未見其它褶皺構造或岩溶或陷落柱構造存在。
第二章 注氮係統設計
根據吉新煤礦A7煤層自燃傾向性鑒定結果，自燃傾向性等級為Ⅱ類。
該工作麵推進長度長，因此工作麵防治自然發火工作重點在上下順槽頂板和采空區。11A704回采工作麵以灌漿防滅火為主，注氮防滅火為輔的防滅火措施，現製定工作麵采取注氮時的安全技術措施。
一、氮氣防滅火設計
一)注氮方式及其管路設置：
1.注氮方式分為預防性注氮和滅火注氮：
預防性注氮，即開放性注氮，回采期間，在不封閉工作麵的情況下，向采空區間歇性注氮，必須嚴格控製注氮時間和注氮流量，確保采空區氣體逸出不得造成回采工作麵或回風流中有害氣體超限，達到防止自燃的目的。
滅火注氮也即封閉注氮，封閉區內空間承受注氮增加氣體體積的能力，由密閉調節管上的閥門進行調節，並始終保持封閉區內正壓狀態。
2.管路設置：
(1)注氮釋放口位置的選擇
對綜采放頂煤采空區的注氮，其注氮釋放口應設置在采空區氧化帶內，注氮釋放口距工作麵的最大距離為：
Lmax=Le+Rn
式中：Le——采空區漏風帶寬度，取10m;Rn——氮氣有效擴散半徑，取5m。
則Lmax=Le+Rn=10+5=15m
故注氮釋放口設置於離工作麵15m的進風側采空區底板上。
(2)管路布置
①根據通風負壓作用方向，工作麵氮氣管路鋪設在工作麵進風巷非行人側，離底板200～300mm，吊掛牢固;
②從工作麵下口到製氮機的氮氣管路均采用Φ108聚乙烯膠管，工作麵下口埋入至采空區一根Φ108加厚100mm鋼管，鋼管與下順槽管路采用高壓軟管連接，加厚100mm鋼管固定在下部端頭支架上，隨下部端頭支架爬移。
二)滅火注氮：
1.滅火注氮也即封閉注氮，工作麵一旦發生自然發火02manbetx.com 或因故封閉時，因設備龐大繁重，不宜撤出，在上、下兩巷適當位置設置密閉，對工作麵實施封閉，順風向對封閉區注氮，封閉區內空間承受注氮增加氣體體積的能力，由密閉調節管上的閥門進行調節，並始終保持封閉區內正壓狀態。
2.注氮管理：
(1)注氮量的多少，主要依據采空區內氣體監測成份決定，與工作麵推進度和煤的自然發火期有關。該措施以距工作麵30米處采空區內氣體成份進行調整，確保O2濃度小於10%，CO濃度小於0.005%。當工作麵出現高溫、異味等情況時，都應加大注氮量。
(2)加強工作麵及回風流的氧氣檢測，發現O2濃度小於18%，必須立即停止工作，減小注氮量，待O2濃度大於18%後，方可恢複工作。
(3)氮氣純度不得低於97%。
(4)注意檢查工作麵、回風流，特別是回風隅角的瓦斯濃度，發現上述地點瓦斯濃度超限時，可適當減小或停止注氮。
(5)利用氮氣管路第一次向采空區注氮，或停止注氮後恢複注氮，必須先排出管路中的空氣，避免將空氣注入采空區。
三)氮氣防滅火參數計算及確定
1.注氮量：
(1)防火注氮量：
工作麵防火注氮量的大小，主要取決於采空區的幾何形狀、氧化帶空間大小、岩石冒落程度、漏風量大小及采空區內氣體成份的變化等諸多因素。由於煤礦條件各異，目前尚無公認的計算方法，可參考下列公式並按國內外實際參數比較而定。
按產量計算
QN=〖A/r×N1×N2÷24〗X〖(C1/C2)-1〗 m3/h
式中：A------日產量。取1746噸
r------煤的容重。取1.31t/m3
N1----管路輸氮效率。一般取0.9
N2----采空區注氮效率。0.3～0.7，取0.5
C1-----空氣中的氧含量。取20.9%
C2-------采空區防火惰化指標。取7%
則QN=〖1746/1.31×0.9×0.5÷24〗×〖(20.9/7)-1〗=49.6 m3/h
(2)根據國內外經驗估算 (噸煤需5m3)
QN=5×A/24
式中：A------日產量。取1746噸
則QN=5×1746/24=363.75 m3/h
2.滅火注氮量：
撲滅采空區火災的工藝比較複雜，且需氮量也大，主要取決於發火區域的幾何形狀、氧化帶空間大小、漏風量大小、火源範圍和燃燒時間的長短等諸多因素。
撲滅采空區火災的注氮量可按下式估算：
QN=V0×〖(C1/C2)-1〗
式中： QN-----注氮量。m3
V0------火區體積。m3
c1--------火區原始氧含量。取7%
c2--------注氮區欲達到的氧含量。取3%
火區體積按下式估算：
V0=LI〖h(a-1)+m〗
式中： V0------火區體積。m3
L------防火區的走向長度。取60m
I--------防火區的傾向長度。取176m
h-------頂板岩石冒落高度。H=βm
β------采高倍數。取平均值8
m-------采高。取3m
則V0=60×178×〖8×3×(1.3-1)+3〗
=108936m3
其中封閉區內兩巷的空間未計。
則QN=108936×〖(7/3)-1〗
=141616.8m3
一般按5～7天撲滅火災，則氮氣流量如下：
5天時：Q=QN÷5÷24=769 m3/h
6天時：Q=QN÷6÷24=493m3/h
7天時：Q=QN÷7÷24=423m3/h
3.製氮機設置
礦井選用的製氮機能力為2x600 m3/h，可單機啟動，單機額定製氮能力為600 m3/h，考慮到工作麵的實際情況和製氮機在運行中的效率，(75%～80%)單機啟動的流量最低應為450m3/h，雙機啟動的流量最低應為900 m3/h。
管路係統：
氮氣管路經製氮機房→風井井筒→933車場→800回風上山→11A704甩車場→11A704進風順槽→至工作麵采空區。
二、井下火災束管監測係統
為摸清11A704工作麵采空區“三帶”關係，檢驗注氮效果，確定采煤工作麵最小安全推進度、氮氣釋放口的最佳距離以及最安全、經濟的注氮方案，為煤礦自燃火災和礦井瓦斯02manbetx.com 的防治提供科學依據，依照《煤礦安全01manbetx 》和《礦井防滅火規範》的規定，結合礦井實際情況，編製了束管監測係統設計。
一)設計方案
礦井安裝了SG—2003礦井火災束管監測係統，由GC4085色譜係03manbetx 儀、SG—2003係統03manbetx 軟件、工控機(P4、2.4G// 1G/160G/17液晶)、四通道24位A/D轉換器、激光打印機A3 1台、氫氣發生器、空氣發生器、淨化穩壓電源、束管抽氣泵(水循環真空泵7.5KW 2BE1)、12分路箱、濾塵器、濾水器、管接頭等組成。
1.在工作麵回風順槽向采空區埋設監測束管，用一根φ8mm束管穿入φ50鋼管中，每根束管負責一個測點的監測。為防止監測管堵塞，埋入采空區的φ50鋼管頭必須焊擋欄，並用物件蓋好。
2.采空區的氣體成分用埋管真空泵抽氣法進行分析，目前暫定50米設一探頭，當第一個探頭埋入采空區50米後，開始埋設第二個探頭，當第一個探頭埋入采空區100米後，開始埋設第三個探頭，當第一個探頭埋入采空區超過150米後，斷開第一根束管，撤消該測點，開始埋設第四個探頭，依此類推，始終保持采空區內有三個探頭，監測範圍為150米。
3.其它地點監測探頭布置方案：
其它地點(如永久密閉、臨時密閉)因客觀條件較好，可根據實際情況布置，隻需將φ8mm束管及探頭通過觀測管伸入密閉內，然後將φ8mm束管就近接入附近巷道的分路箱。
二)預測預報工作
1.在下順槽皮帶機頭設KJ73N監測係統的一氧化碳傳感器和溫度傳感器，傳感器每7天調校一次，用來檢測工作麵的有害氣體。
2.工作麵生產後每隔2天在工作麵下順槽和回風隅角取樣化驗分析一次，並視防滅火要求增加取樣點和縮短取樣的間隔時間。
3.瓦檢員每班對回風隅角和回風流用一氧化碳檢測管或一氧化碳便攜儀檢查一次一氧化碳濃度情況。
4.工作麵回風隅角采空區布置一路地麵抽氣的束管監測點，連續監測采空區內一氧化碳的變化情況;銅鼓以上手段，做出工作麵是否有發火隱患。
三、其它防止自燃發火措施
為了防止采空區浮煤氧化升溫，降低采空區氧濃度和漏風強度，對綜放工作麵如下專項措施：
1.確保采空區頂板及時垮落，提高頂煤回收率，減少采空區的浮煤量，采用超前頂煤鬆動爆破進行頂煤弱化，使頂煤和頂板及時冒落，從而減少采空區浮煤與氧的接觸空間，減少了采空區浮煤氧化的機遇。
2.每次放頂，移架、回柱前，必須用清水先將隅角頂、幫衝洗一遍,然後再移架、回柱。
3.采煤隊負責班班衝洗采麵端頭架子附近頂幫及隅角，要做到頂幫煤體和老塘碎煤的水分始終處於飽和狀態。
4.隅角浮煤必須班班清掃幹淨，後部溜子機尾浮煤每次移溜前必須攉幹淨，嚴禁浮煤壓入老塘內。在隅角攉浮煤、支護等工作人員嚴禁就地坐下休息。
5.工作麵結束生產時的防滅火措施
(1)考慮到停采線防滅火的需要、停采線地勢及停采線建密閉位置等綜合因素，確定11A704停采線的每次實際注漿量為3000m3，采用多輪反複灌漿的方式。
(2)工作麵停產後,要立即對工作麵進行限風處理，並在工作回風端頭各施工一道隔離牆。
(3)工作麵停采後必須在45天內撤出並封閉。封閉前先施工5米沙袋牆後，再施工永久密閉，並預埋注漿管路後封閉。封閉後及時對停采線進行預防性灌注黃土泥漿。
(4)必要時利用11A704皮帶順槽的注氮管路進行注氮。
6.提高工作麵推進速度，保證月推進速度不低於50m。
四、 隊伍組織
注氮過程中，各種各樣的情況都有可能發生，如管路漏氣、堵塞、致使注氮量下降現象。因此，必須有專職人員定期下井檢查，發現問題及時處理，確保注氮係統不間斷工作。因此必須有專業隊伍和技術管理人員。
必須配備專業技術人員，負責注氮的日常管理，其任務包括製定注氮時的各項安全措施，檢查工程實施情況。總結分析注氮效果，研究和改進注氮技術方案，組織實施新技術、新工藝的推廣等。
五、避災路線
1.所有入井人員必須經過安全知識培訓，熟悉避災路線及避災方法，知道應急措施且能自救互救。
2.發生水、火、瓦斯、煤塵02manbetx.com 時沿如下路線撤離，當有害氣體超限或發生火災、瓦斯、煤塵02manbetx.com 時，應馬上佩戴好自救器撤離。
3.工作麵發生瓦斯、煤塵和火災的避災原則：
逆著風流向近處地麵撤退。
軌道順槽的人員迅速戴上自救器：
11A704工作麵軌道順槽→11A704上部車場→副井→地麵。
皮帶順槽及工作麵人員：
11A704作麵→11A704下部車場→副井→地麵。
4.水災時避災路線：
軌道順槽的人員：
11A704工作麵軌道順槽→11A704上部車場→副井→地麵。
皮帶順槽的人員：
11A704工作麵→11A704下部車場→副井→地麵。
