工作面采空區(qū)注氮防火研究

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1、工作面采空區(qū)注氮防火試驗(yàn)研究太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院安全工程系邢玉忠教授內(nèi)容綱要一、緒論二、試驗(yàn)條件三、氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)四、注氮防（滅）火檢測系統(tǒng)五、防漏工藝六、氮?dú)夥阑鹪囼?yàn)七、氮?dú)夥阑疬\(yùn)行成本估算八、結(jié)論一、緒論1、本文的研究目的及意義2、國內(nèi)外氮?dú)夥罍缁鹧芯繝顩r3、論文的研究方法和主要內(nèi)容1、本文的研究目的及意義礦井火災(zāi)是直接威脅礦井安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一，本論文主要探討了注氮防滅火技術(shù)的應(yīng)用，研究了如何提高制氮裝備的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)一步完善采空區(qū)氮?dú)鉂舛茸詣颖O(jiān)控與制氮裝置聯(lián)動系統(tǒng)，并完成信號自動分析與傳輸，優(yōu)化注氮工藝，使氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)更加完善。2、國內(nèi)外氮?dú)夥罍?/p>

2、火研究狀況我國防滅火設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r50年代起在煤礦推廣黃泥灌漿防火技術(shù)60年代至70年代研究出了阻化劑防火、均壓通風(fēng)高倍數(shù)泡沫滅火等技術(shù)80年代至90年代則研究了礦井自然發(fā)火預(yù)測系統(tǒng)、惰氣防滅火、快速高效堵漏風(fēng)、帶式輸送機(jī)火災(zāi)防治等技術(shù)，并逐步形成適應(yīng)普通采煤法和高產(chǎn)高效采煤法的綜合防滅火技術(shù)我國火災(zāi)基礎(chǔ)理論研究起步晚，防滅火關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)有待完善和配套，面臨一批亟待解決的技術(shù)問題氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)概述注氮防滅火技術(shù)已被列入《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)條文。注氮從理論上分析是降低了采空區(qū)的氧濃度，縮小氧化帶范圍，使采空區(qū)浮煤的氧化速度降低，煤氧化產(chǎn)生熱量減少，自然發(fā)火期延長，

3、從而達(dá)到預(yù)防和治理采空區(qū)自然發(fā)火的目的，并且采空區(qū)注氮除了能惰化采空區(qū)氣體外，還能降低采空區(qū)瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性和可能性。3、論文的研究方法在前人對注氮防滅火工藝研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用流體力學(xué)、空氣動力學(xué)和數(shù)值模擬方法及相關(guān)理論，系統(tǒng)的開展采場氮?dú)膺\(yùn)移規(guī)律與煤層最短自然發(fā)火期的預(yù)測研究，進(jìn)行注氮防火技術(shù)研究。論文的主要內(nèi)容本文采用理論分析、現(xiàn)場測試相結(jié)合的方法，以井下實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對采場風(fēng)流流動過程的理論分析，研究采場氮?dú)膺\(yùn)移規(guī)律；用現(xiàn)場測試結(jié)果驗(yàn)證理論分析和數(shù)值模擬的正確性；同時根據(jù)采空區(qū)“三帶”的范圍，確定出保障工作面安全的最小推進(jìn)速度；選擇注氮方案，優(yōu)化注氮工藝。二

4、、試驗(yàn)條件制氮機(jī)組：制氮機(jī)組下井后，根據(jù)機(jī)組在地面中檢驗(yàn)收的意見，新裝了消音器；同時為避免空壓機(jī)冷卻油污染碳分子篩，在空氣儲罐中添加了活性碳。試驗(yàn)區(qū)概況：項(xiàng)目工業(yè)性試驗(yàn)在陽方口礦北坑52采區(qū)的5210放頂煤采煤工作面進(jìn)行；該區(qū)5#煤層厚度為12.43m，傾角8°左右，采用長壁式滑移支架放頂煤采煤法，采區(qū)采用前進(jìn)式，工作面采用后退式開采。制氮機(jī)組制氮機(jī)組地面檢測根據(jù)《井下移動式制氮機(jī)組中期驗(yàn)收意見》在空壓機(jī)改為原設(shè)計(jì)的風(fēng)冷方式和又配備1臺空壓機(jī)的基礎(chǔ)上，對機(jī)組進(jìn)行了連續(xù)24小時的檢測。制氮機(jī)組地面檢測結(jié)論①制氮機(jī)組產(chǎn)氮（氣）量基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求200m3/h；②氮?dú)廨敵鰤?/p>

5、力最大可達(dá)0.7Mpa（設(shè)計(jì)要求0～0.3可調(diào)），且在0～0.7Mpa之間可調(diào)；③當(dāng)?shù)獨(dú)廨敵鰤毫?.3Mpa時，氮?dú)饬髁繛?88.92～216.9m3/h，平均流量202.91m3/h，氮?dú)饧兌葹?8%～99.3%；④當(dāng)?shù)獨(dú)廨敵鰤毫椋?.5Mpa時，氮?dú)饬髁繛?19.35～275.45m3/h，平均流量247.4m3/h，氮?dú)饧兌葹?7.5%～99.5%；⑤氮?dú)饧兌冗_(dá)到設(shè)計(jì)要求≥97%（以實(shí)測測氧儀檢測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)）；⑥新安裝的空壓機(jī)冷卻（風(fēng)冷）系統(tǒng)，可以滿足空壓機(jī)冷卻要求，溫度最高為92℃，小于空壓機(jī)供氣溫度額定值（95℃）；⑦機(jī)組噪音102～129dB。適用于煤礦井

6、下采空區(qū)防滅火，使用地點(diǎn)濃度＜0.5%，環(huán)境溫度≤26℃；相對濕度90%。三、氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)1、注氮工藝設(shè)計(jì)注氮系統(tǒng)布置注氮管網(wǎng)系統(tǒng)安裝注氮量的確定注氮參數(shù)的估算氮?dú)廨斔拖到y(tǒng)2、注氮管理1、注氮工藝設(shè)計(jì)氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)包括氮?dú)獾闹迫『洼斔?，即產(chǎn)氮和注氮。氮?dú)夥罍缁鸬膶?shí)質(zhì)是向采空區(qū)氧化帶內(nèi)或火區(qū)內(nèi)注入一定量的氮?dú)?，使其氧含量降?％以下，從而抑制煤炭的氧化自燃，達(dá)到防滅火的目的。本次試驗(yàn)采用井下移動式制氮機(jī)組產(chǎn)氮，然后將氮?dú)饧訅和ㄟ^管路注入北坑5210放頂煤采煤工作面采空區(qū)進(jìn)行防（滅）火。注氮系統(tǒng)布置制氮機(jī)組安裝在石門運(yùn)輸大巷中，制出的氮?dú)馔ㄟ^輸?shù)摴埽?0mm），經(jīng)116

7、9水平軌道下山、521采區(qū)皮帶上山，至5210工作面進(jìn)風(fēng)順槽，并伸入采空區(qū)。在進(jìn)風(fēng)順槽中，注氮鋼管沿底板下幫按單管加分支的方法，每隔30m安裝一個三通注氮管和氮?dú)忉尫趴凇５獨(dú)忉尫趴谝哂诘装?，?0°彎管拐向采空區(qū)，于工作面平行，不可孔口向上，并用石塊、木垛等妥善保護(hù)，防止煤、巖、泥、水等灌入管內(nèi)或封堵孔口。當(dāng)工作面推過一定距離，并形成明顯的窒息帶后，再打開在氧化帶內(nèi)的第二組三通檔板注氮。注氮時，要求氮?dú)忉尫趴祝冢┡c工作面始終保持30m的距離。1--氮?dú)夤埽?--釋放窗；3--釋放室；4--網(wǎng)罩；5--木垛進(jìn)風(fēng)順槽氮?dú)夤苈泛歪尫趴资疽鈭D