注氮施工组织设计方案书方案.docVIP

一采区下组煤（8#煤）采空区密闭 注氮设计 一、氮气防火 1、设计依据 （1）矿井开拓方式、采区布置 矿井采用斜井单水平开拓，矿井布置3条大巷，1条为运输大巷，铺设胶带运送机运输煤炭，1条为辅助运输大巷，铺设轨道运输材料、设备，另一条为专用回风巷。全井田划分三个盘区，首采区为一盘区为于进回风斜井井底车场附近，利用矿井3条大巷开采，采煤工作面分布于3条大巷的两侧。垂直开采深度170m~480m。 （2）采煤方法 采煤方法为倾斜长壁综合机械化采煤法，首采工作面长80m，采高2.2m，倾斜长度1000m.工作面回踩率0.95.工作面采用“三八”作业制度，二班采煤，一班准备，日完成9个循环，循环进尺0.6m。 （3）煤层赋存条件 4-2煤层稳定，煤层倾角2~4°，井田内地质构造简单，局部有小断层。煤层顶板为粉砂岩和泥岩，容易冒落，地板为黑色碳质泥岩，遇水膨胀。 （4）煤层自燃倾向性 4-2煤层经鉴定自燃倾向性为容易自燃。 2、注氮防火系统 （1）注氮设备 由于矿井产量不大，一个工作面生产，注氮量小，因此选用井下移动式注氮设备，比地面固定式注氮设备投资小，灵活机动。因此选用井下移动式注氮设备。 （2）为了渐少制氮设备的移动次数，制氮设备安装在辅助运输大巷旁侧的制氮硐室中，输啖管路从制氮硐室、辅助运输大巷、经联络巷铺设到采煤工作面运输顺槽口，运输顺槽并列铺设两趟等直径的钢管，一趟铺设到工作面开切眼附近，另一趟铺设到离第一趟管口30m处，随工作面推进注氮管路被埋入采空区内。每趟管路在运输顺槽口安装一个阀门，管路的出口端 式中 K——工作面回采率，95%。 ③按瓦斯量计算 式中 ——工作面通风量，m3/min； C——采煤工作面回风流中瓦斯浓度，%。 ④按采空区氧化带氧浓度计算 式中 C1——采空区氧化带内原始氧浓度，%； C2——注氮防火惰化指标，取7%； QV——采空区氧化带的漏风量，m3/min； CNC——注入氮气中的氮气纯度，%。 从以上四方面计算，选取最大值，QN=3.75 m3/min。 采煤工作面采空区防火最大注氮量 QNmax=1.2 QN =1.25×3.75≈m3/min 选用煤炭科学总院抚顺分院生产的DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置两套，1套工作，1套备用。DM-300型移动式制氮装置的技术参数见下表： DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置技术参数表 型号 产氮量 /m3h-1 氮气纯度 /% 氮气压力 /MPa 电机功率 /KW 额定电压 /V 轨距 /mm 外形尺寸 /mm 最大单段质量 /kg DM-300 300 ≥97 ≥0.8 132 1140(660) 600(900) 3540×1300×1700×2 4000 （2）输氮管道选型 输氮管道选用热轧无缝钢管，连接方式采用法兰连接。 ①管道内径 式中 d——输氮管内径，m； V——输氮管内流速，取15m3/s。 选取外径102mm热轧无缝钢管。 ②管道壁厚 式中 δ——输氮管路壁厚，cm； P——管路最大工作压力，MPa； dw——氮气管外径，cm； [σ]——允许压力，80Pa。 辅助运输大巷管路选δ=3.5mm，采煤工作面运输顺槽选δ=5mm。输氮管道参数见下表： 输氮管路一览表 序号 管道规格 单位 长度 连接方式 1 102×3.5热轧无缝钢管 m 130 法兰 2 102×5热轧无缝钢管 m 1823 法兰 （3）输氮压力验算 式中 P1——管路初始端的压力，MPa； P2——管路末端的绝对压力，MPa； Qmax——最大输氮流量，m3/min； D0——基准管径，150mm； Di——相同直径输氮管径，mm； Li——相同直径管路长度，km； λi——实际输氮管径的阻力系数； λ0——基准管径的阻力系数，0.026。 选择的DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置输出的大气压力大于输氮压力，满足输氮要求。 注氮应达到的技术要求 2009-02-13 11:47 1、工作面开放性注氮时，采空区内距工作面30m以后，O2浓度在7%以下，工作面上隅角Q2浓度不低于18%。2、采空区封闭注氮时，采空区内O2浓度在5%以下。五、注氮流量的确定按产量计算：在单位时间内注氮充满采空空间，使氧气浓度降低到惰化指标以下，其计算公式为：QN=[A/（1440PTn1n2）]×[C1/C2-1]式中：QN———注氮流量 m/minA--------年产量P--------煤的容量，取1.3t/m3T--------年工作日，取300dn1 管路注氮效率，取0.8n2 采空区注氮效率，取0.6C1 空气中氧气含量，