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综采放顶煤工作面防灭火方法探讨

2020-12-13 来源:好走旅游网
技术与经济(内蒙古煤炭经济》2008年第3.期《技术与经济》综采放顶煤工作面防灭火方法探讨崔立军(内蒙古自治区煤炭科学研究所,内蒙古呼和浩特01010)摘要:对注氮防灭火方法在综采放顶煤工作面的应用进行科学的论述,利用阻化剂防灭火系统和束管监侧系统对注氮防灭火进行了合理的补充。关锐词:综采放顶煤;注氮防灭火;阻化剂防灭火;束管监测系统中图分类号:TD75文献标志码:c‘文章编号:1o08一0155(2oo8)03一017一。兴隆煤炭有限责任公司黑岱沟煤矿位于内蒙整体破坏,瓦斯释放强度增大,并且瓦斯将伴随煤古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内准格尔煤田南流由支架上方漏向工作面,通风效果不如普通综部矿区,设计生产能力为0.gMt/a,矿井目前开采采。5号煤层,布置一个综采放顶煤工作面,工作面割2、采空区注氮防火的机理和作用煤高度2.sm,平均放煤高度1.91m,煤层属于易自(1)采空区中空气含氧量减少,氮气含量增加,燃煤层。本地区植被稀少,土质较差,取土对本地区的环境破坏较为严重,且可用水量较少,从安全、形成窒息性气体,达到阻止煤炭自燃的作用。(2)使采空区呈现正压状态,致使新鲜空气难可靠的角度出发,本次设计采用氮气防灭火系统,以流入采空区内。本系统对环境无破坏性影响,工艺流程简单,操作(3)温度较低的氮气流入采空区,能对围岩和方便,较为适合本地区的实际开采情况。为确保安氧化发热的煤炭起到吸热和降低温度的作用。全,设计配备阻化剂防灭火设备作为辅助防灭火手3、注氮系统及其配套工程段。3.1注氮系统的选择1、综采放顶煤开采工艺防火的特点设计选用井下移动型制氮装置防灭火系统,该(1)采高增加,采空区空间增大,顶板冒落后堆系统具有输氮管路短,泄漏少,机动灵活,可就近放积厚度高,且顶、底板都可能丢煤。置制氮设备,设备维护简单,使用方便等特点。3.2注氮流量(2)采空区的“两道”自燃发火隐患突出。综采放顶煤残留在老塘内的浮煤多,特别是靠“两道”侧按吨煤注氮量计算,并考虑1.2一1.5的安全面及两放煤口间的三角煤丢失严重,丢煤也相对集备用系数,即为采空区防灭火时的最大注氮流量。中。QN=q󰀀A󰀀K/330x60x24(3)煤层开采厚度大,煤层生产能力高,又增加式中:QN一注氮流量,m3/h;了放顶工序,工作面推进速度缓慢。采空区浮煤与q一吨煤需氮量,取5衬;空气接触时间长,易于氧化积热自燃。A一年产量,t;(4)采空区上部一旦发火难以接近不易处理,K一工作面回采率,%;并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。330一年工作日。(5)瓦斯释放强度有所增加。由于上方煤体被QN=5x900000X0.93/330x60x24二8.8收稿B期:2007一11一10作者简介:崔立军(1976一!,男,阜新矿院毕业,工程师,现任内旅古自治区煤炭科学研究所采矿室主任。17。技术与经济(衬/min)《内蒙古煤炭经济》2008年第3期则采空区防灭火时的最大注氮流量为:Qm:1.3x8.8x60=686(m3/h)3.3制氮设备的选择注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮,从时间上分为连续式注氮和间歇式注氮。’_工作面正常生产过程的预防性注氮采用开放式、间歇式注氮;工作面开采初期和停采撤架期间,根据注氮流量的计算,本设计选择JXZD-700型井下移动式变压吸附制氮车,氮气产量070衬/h,氮气纯度97戈,冷却水量23.st/b.功率220kw,电压660V二3.4注氮系统(1)预防性注氮采用埋管注氮方法,在工作面的进风侧采空区埋设1条注氮管,当埋入一定长度后开始注氮,同时再埋入第2条注氮管路。当第2条注氮管路埋入采空区氧化带与冷却带的交界部位时向采空区注氮,同时停止第1条管路的注氮,并重新埋设注氮管路,如此循环,直至工作面采完为止。注氮管路埋设与释放口位置见附图。附图注氮管路埋设与释放口位里注氮管的埋设及氮气释放口的设置应符合以下要求:①氮气释放口应高于底板,以90󰀀弯拐向采空区,与工作面保持平行,并用石块等加以保护。②氮气释放口之间的距离,应根据采空区“三带”宽度、注氮方式、注氮强度、氮气有效扩散半径、工作面通风量、氮气泄漏量、自然发火期、工作面推进度以及采空区冒落情况等因素综合确定。释放口间距一般在30一50m之间。③注氮管一般采用单管,管道中设置三通,从三通上接出短管进行注氮。(2)灭火性注氮采用钻孔注氮、播管注氮和密闭注氮。钻孔注氮:在施注地点附近巷道向井下火区或火灾隐患区域打钻孔,通过钻孔将氮气注入火区。插管注氮:工作面开切眼、停采线或巷道高冒顶火灾,可采用向火源点直接插管的注氮方式进行注氮。密闭注氮:利用密闭墙上预留的注氮管向火灾或火灾隐患区域实施注氮。(3)注氮式18󰀀或因遇地质构造、机电设备等原因造成工作面推进缓慢,采用开放式、连续式注氮;对密闭的火区进行注氮采用封闭式、连续式注氮。4()安全管理._①在注氮过程中,工作场所的氧浓度不得低于18.5%,否则停止作业并撤出人员,同时降低注氮或停止注氮,或增大作业场所的通风量。②制氮设备的管理人员和操作人员,须经理论培训和实际操作培训,考试合格才能上岗。③采空区进行注氮防火或对火区进行注氮灭火时,应编制相应的安全技术措施,并经矿总工程师审批后方可实施。④应建立制氮设备的操作规程,工种岗位责任制和注氮防灭火管理暂行规定等规章制度。⑤应建立和健全注氮防灭火台账。(5)注氮管理①注氮量的多少,应根据采空区中的气体成分来确定,以距工作面20m处采空区中的氧浓度不大于10%作为确定的标准。如果采空区中CO浓度较高(>50ppm),或者工作面co浓度超限,或出现高温、异味等自燃征兆,都应加大注氮浓度。②合理设置监测传感器,加强对采空区、工作面和回风顺槽中q、N:和co的监测;同时,由瓦斯检查员随时对工作面及其回风顺槽的q、NZC()和CH4浓度进行检查,要保证工作面风流中的氧气浓度。发现工作面氧气浓度降低,应暂停注氮或减少注氮强度。③注入氮气的纯度不得低于97%。、④注意检查工作面及回风顺槽风流中的瓦斯涌出情况,若发现采空区大量涌出瓦斯,风流瓦斯⑤第一次向采空区注氮,或停止注氮后再次注氮时,应先排出注氮管内的空气,避免将空气注入采空区。3.5注氮系统配套工程(1)堵漏措施工作面需风量大,是向采空区漏风的主要来源,煤、氧接触又是煤层自燃的根本原因。根据本矿并工作面采空区的“三带”划分,制定有效的防漏风措施是必需的。为了保证注氮防灭火的有效性,应采取严格的堵漏措施,使防灭火区的漏风量降到最低限度。本设计堵漏措施采用凝胶堵漏剂(粉煤灰30%,水玻璃3%,铝酸钠1.5%,其余为水)。超限时,可适当降低注氮强度。技术与经济《内蒙古煤炭经济》2008年第3期(2)注氮气体监测通过束管取样,利用安在地面上的抽气泵、各种气采用在采空区预埋束管监测探头,其数量视取体分析仪器以及微机等,连续监测井下巷道、采空气样点数而定。在注氮管或支管分叉处必须设置区、密闭区中的CoqCqC氏等气体组分浓度,观测点。为了考察注氮的流向与分布,可借助施放根据C〔)变化趋势和格雷哈系数,早期预报煤炭自SF6示踪气体加以检测。燃发火。;4、辅助防火系统(3)观测站、移动和临时观测点布置根据国内煤矿综采放顶煤开采的防火经验证在盘区回风巷、工作面的进、回风巷各建立一明,氮气防火不是万能的。为确保安全,设计配备个观测站,并符合井下测风站的要求,观测站的位阻化剂防灭火设备作为辅助防灭火手段。置应使进风观测点能够控制全部进风流,回风观测由于本矿井阻化剂防灭火仅作为注氮防灭火点能够控制全部回风流;移动观测点布置在工作面的一种辅助防灭火措施,故选用机动性电动喷洒压进回风巷内距工作面10一20m处,临时观测点布注系统,在井下设置药液车(容量为2衬)和注液置在工作面老空区或有异常现象的区域。泵,由D50.smm输液管路从喷射泵沿运输顺槽铺束管监测系统可并入矿井集中监测监控系统,设到工作面或其他防灭火处理地点,并与喷嘴和封作为矿井集中监测监控系统的一个子系统。孔器连接,由注液泵加压后向工作面或其他防灭火6、对综采放顶煤注氮防火工作的建议处理地点压注和喷洒阻化剂。本矿井主要对回采(1)完善通风系统,减少采空区漏风。工作面底板浮煤、采空区以及回采巷道煤壁升温地(2)工作面上、下顺槽老塘一侧及时封闭。段以及其他温度升高区域喷洒阻化剂。(3)在满足人员呼吸和清除有害气体等规定以5、束管监测系统及与注氮量相匹配后应考虑选择其较小的通风量,束管监测系统是利用真空泵,l()系统组成通过一组空心塑。:以减少采空区内氧化带的宽度。(4)加大采区通风巷道的断面,尽可能降低采料管将井下监测地点的空气直接抽至分析单元中区负压。进行监测,由采样器、接管箱、放水器、除尘器、抽气(5)重视氧化带的宽度,确保注氮效果。泵、采样控制柜和分析单元组成。6()加强“两道”及高顶处的检测和处理。.(2)ASZ一n型束管监测系统(7)加强采空区内气体和温度监测。本矿井采用ASZ一1型束管监测系统,系统(贵任编辑:梁亚奋)(上接第21页)一般推荐取1.3。式中Kzdl:lb为低压断路器的长延时脱扣器的可靠系为线路的计算电流:实际上K;也主要是考虑了断路器脱扣器的误差,所以也应根据具体断路器脱扣器的误差确定。数,手册中一般推荐为1.1。对于一般电磁脱扣器,如CMI、Dz20等,其误差一实际上Kzdl主要是考虑了断路器的误差,所般为士02%,为保证断路器的可靠动作,K;应大于以应根据长延时过电流脱扣器的误差确定,对于一1.2,所以Ki一般取1.3。但对于采用电子式等高般的断路器如CMI、DZZO等,长延时过电流脱扣器精度脱扣器的开关如施耐德公司的NS开关配的误差为土10%,所以Kzdl取1.1。但对于如STR脱扣器时,其短路短延时及瞬时脱扣器误差Malier公司的采用数字脱扣器的IZM开关、施耐为士巧德公司的NS开关配备STR53脱扣器时,其脱扣可以了。%K;,K小了,许多电磁脱扣器能保护接地故,只需要大于1.巧即可,K,取1.2就器的误差士5%,此时Kzdl可取1.05。Kzdl取小障的场合就不必要再另加漏电保护(RCD)或增加了,能更好地保护馈电电缆。电缆截面,节省了投资。4、低压断路器动作的灵敏性校验为使低压断路器可靠地切断接地故障,通常按参考文献:下式校验断路器脱扣器动作的灵敏性:〔]1李燕生,杨挂森,陈家修.实用电工问答M.北京:全质K。(Ik‘n/1记出版社,9191.88.式中:1记为断路器瞬时或短延时的脱扣器整定〔]2建筑电气设计手册编写组.建筑电气设计手册M.北动作电流;京:中国建筑工业出版社1991.339。kI‘n为被保护线路末端最小短路电流,一般取「13程志刚,主编.断编电气工程师手册.安徽文化音像出版社,2004.412为单相接地短路电流;K;为断路器脱扣器的动作可靠系,手册中【资任编辑:梁亚奋)19󰀀

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