1、第三章氮氣防滅火工程設計第一節氮氣防滅火設計技術要求一、設計必須嚴格遵守?煤礦平安規程?第二百三十八條的各項規定.二、設計前要明確防滅火區域的位置、范圍及漏風位置及漏風風量.漏風嚴重時,不得使用氮氣滅火.三、制定預防井下工作人員和進行注氮工作人員吸入氮氣而窒息的平安舉措.四、 注氮量多少的主要根據是采空區內的惰化程度,注氮量過大,也會使采空區內CH4和CO大量外泄.使回風巷道中氧含量急聚減少,要制定相應的防范舉措.五、注氮期間一定要增強氣體監測.第二節氮氣防滅火設計依據及主要內容一、氮氣防滅火設計依據1、當地氣候條件冰凍期、最低溫度等；2、開采深度、礦井開拓方式和采取布置；3、開采方法、工作面

2、配風量及工作面幾何參數；4、煤層賦存條件,地質構造,頂板巖性和丟煤情況；5、防滅火區的自燃條件.詳見第一章二、設計主要內容1、氮氣防滅火工藝系統；2、氮氣的制備與設備；3、氮氣的噴注方法；4、氮氣防滅火參數；5、氮氣防滅火的監測；6、工藝系統圖的繪制及設計說明書的遍寫.第三節氮氣防滅火原理一、氮氣的物理性質1、在空氣中約占79%,無色、無嗅、無毒,與同體積空氣重量比為0、97,在標準氣壓和273K時,氣體密度為1、25g/L.2、不燃燒,也不阻燃,溶水極微,性質穩定,不易于其它化學元素化合,無腐蝕性.二、防滅火原理1、降低采空區或火區內氧氣的含量,使采空區或火區內氣體惰化,降低或阻止煤炭的氧化

3、.2、使采空區或火區形成正壓,減少或杜絕空氣進漏入采空區或火區,形成窒息區域.3、降低采空區或火區的氣體溫度和周圍介質溫度,使煤炭氧化停止.4、使采空區或火區內有爆炸性的混合氣體轉變為無爆炸性的惰性混合氣體,消除爆炸危險性.綜合來講,其防滅火原理為：窒息作用、抑爆作用、冷卻作用.三、氮氣防滅火的優點氮氣可以充滿任何形狀的有限燃燒空間,便于對采空區深部,高冒處等難以接近的地點進行滅火；吸熱降溫,滅火快,不污染設備及工作面環境,且有利于預防瓦斯、煤塵爆炸.由于氮氣來源廣,制取容易.注氮工藝簡單,易于實施,而且氮氣具有防火技術可靠、效果顯著,本錢低廉等優點,因此,應用氮氣作為煤礦防滅火舉措有著廣闊的

4、開展前景.第四節氮氣防滅火工藝原理一、注氮工藝1、注氮方式及管路設置制氮設備安設在采區配電點,氮氣管路采用3寸無縫鋼管,延伸進采空區.1預防性注氮1預防性注氮,即向采空區隨采隨注,必須嚴格限制注氮時間及注氮量.保證采空區氣體逸出不得造成回采工作面有害氣體超限,到達預防自燃的目的.2工作面U型通風,根據通風負壓作用方向,注氮管路鋪設在工作面進風巷.設置要求如下：A、應靠順槽外側底板鋪設,安設牢固,特別是要埋入采空區,預防支架移動掛斷和頂板煤巖冒落破壞,影響注氮效果.B、氮氣釋放口應高于底板,與工作面保持平行,不可孔口向上,并用石塊、木垛等妥善保護.預防煤、巖、泥水等灌入管內封堵孔口.2滅火注氮滅

5、火注氮即封閉注氮.工作面一旦發生自燃發火事故,因設備龐大繁多,不宜撤出.在上下兩巷可對火區采用快速密閉進行封閉,打開閘閥,順風向火區注氮.向采空區注氮,采空區內空間承受充氮增加氣體體積的水平,應由火區密閉設置的調壓管進行調節.應始終使其內保持正壓狀態.3封閉方式根據工作面進、回風順槽實際情況,提出以下幾種方式A、構筑防火門進行封閉注氮：在工作面進風順梢適當位置構筑防火門,把所有設備封閉在內；在工作面回風順槽適當位置設置快速密閉,將工作面進行封閉,實施注氮.B、設置快速密閉進行封閉注氮：在工作面上下兩巷距開切眼較近的適當位置超前支護以外設置快速密閉實施注氮.C、快速密閉的方式可采用充氣氣囊或板閉

6、間填凝膠的方式.無論何種方式,進風巷密閉須留設注氮管孔和觀測孔,回風巷密閉須留設注氮管孔、觀測孔和排氣孔.被密封的電纜或皮帶要落地并掩埋,同時要采取舉措保證密閉不漏風.D、啟封密閉和排放氮氣要制訂專門的平安舉措.2、注氮治理1注氮量的多少,主要是依據采空區內氣體監測成分進行決定它與工作面推進速度和煤的自燃發火期相關,應以距工作面30米處,采空區氣體成分調整注氮量,即氧氣小于10%,一氧化碳小于0、005%,以及工作面各處發現高溫,異味等都應加大注氮量.2增強工作面及回風巷的氧氣檢測,除利用束管監測系統經常監測外,還應用氧氣檢測儀表隨時進行檢測.發現氧氣小于18%時,應立即停止工作,撤出人員,減

7、少注氮量,待風流中氧氣大于18%時,方能恢復工作.3注氮管內的氮氣純度最少不得低于97%.4注意檢查工作面,特別時回風流及回風隅角中瓦斯涌出情況,發現由采空區內大量涌出瓦斯,使風流超限時,可適當減少注氮量或其它有效舉措處理.5利用注氮管第一次向采空區注氮,或停止注氮后再次注氮時,應利用工作面附近的三通閥門,先排出管內空氣,待氮氣出現后,再調整閥門注入采空區,預防將空氣注入采空區.6建立健全注氮治理專業隊伍和各級專業人員的責任范圍、崗位責任制,增強注氮技術治理工作,并作好日常檢查、治理,維護工作.第五節自燃發火期預測預報為有效地預防煤炭的自燃,防患于未然,除對開采煤層進行自燃傾向鑒定外,必須把綜

8、合防滅火放在首位,做到以防為主,以治為輔.在開采期間,還要進行自燃發火預測預報,早期發現,及時撲滅,以保證生產的正常進行.一、煤層自燃發火特征及預報煤炭科學研究總院撫順分院提出采用CO自燃發火預報,它有兩個參數,即發火系數H1、H2；發火系數H1是取樣地點CO含量與風量的乘積,即單位時間內CO的絕對發生量(m3/min)為Hi=CXQ(m3/min)式中：C回風側氣樣中的CO含量Q生產工作面回風側風量m3/min.發火系數H2是單位時間內CO絕對的發生量與氧氣絕對消耗量的比值,即H2=CxQ/gxzQ式中：NQ2氧氣絕對消耗量,%.zdQ采區漏風量,即入、排風量差值m3/min.用發火系數Hi

9、、H2來預報火災：H10、0059m3/min時,視為井下火災臨界值；H11、8時,定為發火預報值；H21、0時,定為平安值；H2=1、01、8時,定為增強觀察值.詳見趙宏珠、石平五編?厚煤層放頂煤開采設備與技術?P123頁二束管監測系統經比擬選用KHY3型礦井火災束管監測系統該系統廣泛用于煤礦自燃火災預報和防治工作,對井下任意地點的.2,N2,CO,CH4,CO2,C2H6,C2H2,SF6等氣體含量實現24小時連續監測,通過烷烯比、鏈烷比的計算,及時預測預報發火點的溫度變化,為煤礦自燃火災和礦井瓦斯事故的防治提供科學依據.系統主要有粉塵過濾器、單管、束管、分路箱、抽氣泵、氣體采樣限制柜、監

10、控微機、束管專用色譜儀、打印輸出設備、網卡,系統軟件等組成.主要功能如下：1束管采樣,色譜儀分析,無需任何電化學傳感器.2自燃火災預報功能.3系統自動限制,24小時在線監測,實現無人職守.4輸出功能齊全：產生正常分析、束管分析,趨勢分析報表及趨勢圖等八種圖象.5具體氣體含量超限自動報警功能.6數據庫記錄個數小于等于108,對歷史數據進行分析比7具有聯網功能,實現分析數據共享,為領導決策提供依第四章阻化劑防滅火工程設計第一節阻化劑防滅火設計技術要求一根據?煤礦平安規程?第235條規定：采用阻化劑防滅火時,應遵守以下規那么：1選用的阻化劑材料不得污染井下空氣和危害人體健康.2必須在設計中對阻化劑的

11、種類和數量、阻化效果等主要參數作出明確規定.3應采取預防阻化劑腐蝕機械設備、支架等金屬構件的舉措.4采用阻化劑防滅火要同其它舉措統籌考慮.5采用阻化劑防滅火要因地制宜.第二節阻化劑防滅火設計依據和主要內容一設計依據和根本資料1煤的物理、化學性質；2礦井周圍地理環境、水源,氣候條件；3煤層頂、底板巖性；4采掘方法、開拓系統,采區布置；5煤的自燃發火期,發火特征.詳見第一章二設計主要內容專門設計中應包括：阻化劑防滅火工藝系統、噴灑或壓注阻化劑操作規程,質量檢查制度,日常觀測制度等,即以下內容：1阻化劑種類及其配置；2噴灑阻化劑的參數計算；3阻化劑噴灑工藝系統；4阻化劑噴灑方法；5阻化劑防滅火治理.

12、三阻化劑滅火機理1阻化劑吸附于煤的外表形成穩定的抗氧化物保護膜,降低煤的吸氧水平.2溶液蒸發吸熱降溫.3降低煤在低溫時的氧化活性.4某些阻化劑如消石灰與煤內一些容易自燃的成分腐植酸化合,生成不易自燃物質.阻化劑以其無毒、價廉、易于制備,加少量于水中就能有效而被廣泛地用于井下防火.第三節阻化劑的種類及選擇一阻化劑的種類用于煤礦防滅火的阻化劑主要有：CaCl2,MgCl2,BaCl2,AgCl3,FeCl2,NaCl,ZnCl2,CaSO4,MgSO4,Na2SO4,CaSO4,CaOH2、二阻化劑的選擇阻化劑選擇遵循以下條件：1阻化率高；2阻化衰退期要長；阻化衰退期即阻化氧化的有效日期,又稱阻化

13、劑的阻化壽命.阻化率高,且阻化壽命長為良好阻化劑.3平安性好；4來源可靠,供給充足,運輸方便.5費用低,價格廉價；6對井下設備、設施腐蝕性小；鑒于有些阻化劑CaCl2,MgCl2溶液一旦失去水分不但阻化氧化的作用停止,而且能轉化為催化劑,促進煤的氧化與自燃,且對金屬有一定的腐蝕作用,本設計選用消石灰CaOH2作為阻化劑.第四節噴灑阻化劑參數計算一阻化劑溶液的濃度p=TCX100%=T+T+VX100%式中：p阻化劑溶液濃度,%；C阻化劑溶液量,kg；T阻化劑用量,kg；V用水量,kg.我國噴灑阻化劑最正確阻化效果濃度為15%20%.在今后的實踐中可根據工作面實際情況調整,設計取15%.二松散煤

14、浮煤的密度這個參數由設計單位實測取得,也可參照鄰近礦.本設計取0、9t/m3.三原煤的吸液量每立方米煤吸收阻化劑溶液量為吸液量,此參數由實測或參考鄰近礦取得.設計取15%阻化溶液濃度時,吸液量為50kg/t參見?煤礦平安工程設計?P383四阻化劑溶液的密度此參數可參照鄰近礦取得,待實測后調整.本設計取15%濃度以上各種參數,目前設計中均為參考其它礦取得.在今后實測中,可根據礦井實際情況予以修正,以便更貼近實際情況.五工作面一次噴灑量工作面一次噴灑量,即工作面一次噴灑范圍內所需的阻化劑溶液量.包括底板浮煤qi和護頂煤的噴灑量q2.本工作面采用一次采全高綜放工藝,不留護頂煤只計算q1.1按浮煤重量計算q1p=KG1A1=KLBM1r1A12按浮煤體積計算q1V=KV1A1=KLBM1A13工作面一次噴灑量為q=q1p=q1v式中：q工作面一次噴灑量,kg；qip按重量計算浮煤一次噴灑量,Kg;q1v按體積計算浮煤一次噴灑量,Kg；K一次噴灑加量系數,一般取1、2;G一次噴灑范圍內的浮煤重量,Kg；V一次噴灑范圍內的浮煤體積,Kg；L工作面長度,m；B一次噴灑寬度,m,取2、4;M1底板浮煤平均厚度,m取0、3；A1底板浮煤原煤吸液量的平均值,Kg/t；貝Uq=q1=1、2X60X2、4X0、3X0、9X50=2275、2(Kg)六工作面一次噴灑所