综采放顶煤注氮防火.doc

综采放顶煤注氮防火0引言目前国内综采放顶煤工艺存在一个关键性的问题，即工作面和采空区的防火问题。根据国外经验，采用向采空区注氮气的方法是综采放顶煤工作面防火的主要技术措施之一。下面笔者结合如何向综采工作面采空区注氮防火谈点经验，以供行探讨：1综采放顶煤防火的特点1.1采空区上部一旦发火难以接近不易处理，并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。1.2采空区的“两道”自燃发火隐患突出。综采放顶煤残留在采空区内的浮煤多；特别是靠“两道”侧及两放煤口间的三角煤丢失严重，丢煤也相对集中。1.3煤层开采厚度大，煤层生产能力高，又增加了放顶工序，工作面推进速度缓慢。采空区浮煤与空气接触时间长，易于氧化积热自燃。1.4随着采高增加，采空区空间增大，顶板冒后堆积厚度高，且顶、底板丢煤，采用常规的灌浆方法难以处理。1.5瓦斯释放强度有所增加。综采放顶煤由于上方煤体被整体破坏，瓦斯释放强度增大，并且瓦斯将伴随煤流由支架上方漏向工作面，通风效果不如普通综采。2采空区注氮防火的机理和作用2.1消除瓦斯爆炸危险。2.2温度较低的氮气流入采空区，能对周围围岩和氧化发热的煤炭起到吸热和降低温度的作用。2.3使采空区呈现正压状态，致使新鲜空气难以流入采空区内。2.4采空区空气中氧含量减少，氮气含量增加，形成窒息性气体，达到阻止煤炭自燃的作用。3工作面概况II863工作面位于II86采区二阶段，上邻尚未开采的II861工作面，下邻II865工作面采空区，南以东大巷煤柱为界，北邻II861回风联巷。工作面走向长692米；倾斜宽123米；倾角130；煤层厚度平均8.5米，自然发火期为1-3个月左右。工作面采用综采放顶煤回采。4注氮系统设计4.1注氮管路布置在II86运输上山上口新鲜风流中安装移动式制氮机，取其氮源。将其生产出的氮气经敷设的管路直接输送到采空区。敷设路线：II86运输上山II863集中巷II863机巷（见上附图）4.2注氮量的确定如果采用吨煤耗氮量计算，按采空区注氮后氧含量降到5.0%以下，II863这个工作面设计年生产能力为120万吨，月产10万吨，日产3300吨计算：Qh=（-1）式中Qh日耗氮量，m3/d；r煤的密度，t/m3；n1管路输氮效率60%；n2工作面输氮效率，50%；AII863工作面年生产能力，t；m1氧的含量，21%；m2氮的含量5%；t每年工作日，300d则Qh=（-1）=32820(m3/d)按日产3300t计算，吨煤耗氮量为Qd=9.9(m3/t)4.3实践中如何选择制氮设备根据吨煤耗氮量的计算，选择煤炭科学研究总院抚顺分院制造的型号为MD-600井下移动式膜分离制氮机，该制氮机日产氮气33000m3(按20h计算)。氮气纯度达99.18%，出口压力为0.1-0.4MPa，即能够满足矿井注氮气的需要，氮气纯度也符合注氮的要求。4.4注氮管网系统注氮干管选用4寸铁皮管，支管选用2寸铁皮管。4.4.1工作面管路的布置。II863工作面机巷内共布置两条巷道，第一趟布置到工作面下隅角处，第二趟管路滞后20m。4.4.2注氮工艺。当工作面推进20m后，将第一根注氮管埋入采空区，这时第一根注氮管开始向采空区注氮气。当工作面推进40m后，将第二根注氮管埋入采空区。这时将第一根注氮管掐断，做为第三根注氮管。将第二根注氮管的阀门打开向采空区注氮。这样依此类推。5效果分析II863工作面遇断层、停产检修及推进速度缓慢期间，上隅角CO有明显上升趋势，超过煤矿安全规程规定的24m，通过预埋的注氮管路向采空区连续注氮，可将CO浓度逐渐稳定在5m以下，消除发火隐患，确保了II863工作面的安全生产。6几点建议6.1加强采空区内气体和温度监测检查。6.2在满足人员呼吸和清除有害气体等规定以及与注氮量相匹配后应考虑选择其较小的通风量，以减少采空区内氧化带的宽度。6.3完善通风系统，减少采空区漏风。6.4加大采区通风巷道的断面，尽可能降低采区负压。6.5实际中重视氧化带的宽度，确保注氮效果。6.6加强机风巷及冒高处的探查和处理。第 4 页 共 4 页