生产系统一通三防与安全监控作业规程(编辑修改稿)

生产系统一通三防与安全监控作业规程(编辑修改稿)内容摘要：

灾监测系统的布设 从 8301 综放工作面回风侧采空区、上隅角、顶回风巷共布置 6 个测点， 对8301 工作面及采空区的气体进行抽样检测，包括 5301 上隅角一路、古塘四路，实现 60m间隔， 2301 古塘四路，实现 60m 间隔，顶回风巷 1 路。 6个测点分别用单管铺设到 西辅运 大巷口 沿 南运输巷 至 副 斜 井，进入真空泵房，抽出的气体进入气体分析采样控制柜，再接入气相色谱仪分析，分析数据由数据工作站进行数据处理、自动存贮，打印报表。 实时监测数据进入 同发东周窑 矿井综合自动控制系统。 见 附 图 424： 8301工作面束管监测系统示意图 见 附图 425： 8301工作面束管采样 点 布置示意图 （ 4） 人工检测 人工检测是指每班派专人使用便携仪 及取气球胆 巡回测定工作面、上隅角、回风巷等处的 O CH CO、 CO2 和放顶煤温，发现问题及时报告，以便采取相应措施进行处 理。 综合防灭火措施 （ 1） 注氮防灭火 氮气防灭火技术的实质是将氮气送入拟处理区，使该区域空气惰化，氧气浓度降低到煤自然发火的临界浓度以下，以抑制煤的氧化自燃，直到火区窒息的防灭火技术。 根据塔山矿、同忻矿防灭火技术经验，注氮防灭火目前是同煤集团石炭二叠纪特厚煤层防治自然发火的有效技术手段。 14 ○ 1 制氮能力的确定 a． 设计依据 根据 同发公司 设计年 生 产能力为 10Mt ，其中 2 个综放工作面 ， 按 8301 综放工作面的生产能力来计算注氮防灭火流量，在实际生产实际中，为了保障 工作面的顺利投产 及安全推进，本着满足 8301 综放面 注氮防灭火需要， 又兼顾 全矿达产后防灭火 的 需 要， 制氮能力的确定主要依据 MT/T 7011997《 煤矿用氮气防灭火技术规范 》 ，现依据 8301 综放面的设计能力为 万吨， “ 三八 ” 工作制，按 330 天计算，日产原煤 万 t。 b． 防灭火注氮流量的计算 氮气防灭火技术已作为综采和综放工作面的主要防灭火措施，由于每个矿井的地质条件、煤层开采条件及外围因素各不相同，因此，确定防灭火注氮流量就成为一个比较 棘手 的问题。 从理论上讲，注氮流量越大，防灭火（特别是灭火）的效果就越好，反之 就越差，甚至不起作用。 要使选用的制氮能力既能满足防灭火所需注氮流量的要求，又能充分体现经济技术上的合理性，根据我国应用氮气防灭火的经验，在设计时着重考虑以下几个指标。 Ⅰ 采空区防火惰化指标 预防综放面采空区内煤炭自然发火，重点是将采空区氧化 自燃 带进行惰化，使氧含量降到阻止煤炭氧化自燃的临界值以下，从而达到使氧化带内的煤炭处于不氧化或减缓氧化的状态。 按煤炭氧化自燃的观点，采空区气体除氧气外，氮气、二氧化碳等均可视为惰性气体，对煤炭的氧化起抑制作用。 氧气是煤炭自燃的助燃剂，注氮后采空区氧化带内氧气浓度的高低反 映出注氮效果的好坏，把氧含量临界值作为惰化指标是合理的。 当空气中氧含量降到 7%— 10%时煤不易被氧化，煤矿安全规程也明确规定，注氮后采空区氧化带内氧含量应小于 7%，因此煤矿安全规程将采空区防火惰化指标定为 7%是合理的，并将其指标作为设计依据。 Ⅱ 火区惰化指标 采空区或巷道一旦发生火灾，采用注氮方法灭火时，在注氮的初期注氮流量要大，这是因为：一方面要迅速将火区空间惰化，另一方面注入的氮气还要惰化漏进的新鲜风流。 火区惰化后，继续注入的氮气主要起惰化漏风的作用，注氮流 15 量就相应减少。 通常灭火注氮量可按封闭火区体积的 3 倍计算。 实验研究表明：气体成分中当氧含量低于 5%时就能阻止煤炭的氧化和燃烧，为防止采空区内可燃气体因明火而发生爆炸，因此，煤矿安全规程将火区惰化指标定为以氧含量低于 3%是合理的，并将其作为设计依据。 Ⅲ 预防性 注氮防火流量的计算 工作面防火注氮流量的大小主要取决于采空区的几何形状、氧化带空间大小、岩石冒落程度、漏风量大小及 采空 区内气体成分的变化等诸多因素。 MT/T7011997 标准中推荐的计算方法为按采空区氧化带氧含量计算，其余的计算方法仅作参考。 ⅰ、 按采空区氧化带氧含量计算（ MT/T7011997 标准中推荐的计算方法） 此法计算的实质是将采空区氧化带内的原始氧含量降到防火惰化指标以下，按下式计算注氮流量。 hmCC CCk NN / 32 210    式中： QN—— 注氮流量， m3/h； Q0—— 采空区氧化带内漏风量， m3/min，现取 20m3/min； C1—— 采空区氧化带内平均氧浓度， 20%～ 10%，取 15%； C2—— 采空区惰化防火指标，取 7%； CN—— 注入氮气中的氮气浓度， 98%； K—— 备用系数， 一般取 ~， 现 取。 ⅱ、 按产量计算 按 产量计算的实质就是向采空区注入一定流量的氮气，以惰化每天采煤所形成的空间体积，使其氧气浓度降到惰化指标所需要的注氮流量，按下式计算。 hmCCtNNAkQN/1 0 7 9 3 0 2 4 0 0 12432121    式中： QN—— 注氮流量， m3/h； A—— 年产量， t，取 3024kt/a； 16 t—— 年工作日，取 330d； ρ—— 煤的密度， t/m3，取 ； N1—— 管路输氮效率，一般取 ； N2—— 采空区注氮效率，一般为 — ，取 ； C1—— 空气中的氧含量，取 %； C2—— 采空区防火惰化指标， 规程定为 7%。 K—— 备用系数，一般 ～ ，取。 ⅲ、 按瓦斯量计算 hmCC N /3 0 6 5 0 0601060 30   式中： QN—— 注氮流量， m3/h； Q0—— 综放通风量， m3/min； 工作面通风量 2500m3/min； C—— 综放面回风巷瓦斯浓度， %，按 %计 算。 ○ 2 灭火注氮流量 扑灭采空区火区或巷道发火点所需氮气量，主要取决于发火区域的几何形状、空间大小、漏风量、火源范围和燃烧时间的长短等因素。 a． 扑灭巷道火灾所需氮气量 对于巷道火灾，可主要按空间量及漏风 量计算，国内外试验表明，灭火用氮量为巷道空间的 3 倍。 b． 扑灭巷道火灾所需氮气量 扑灭采空区火灾可按下式进行估算：   1210 CCVQN 式中： QN—— 注氮量， m3； V0—— 火区体积， m3； C1—— 火区原始氧浓度， %； C2—— 注氮区 域 达到的氧浓度，取 3%。 一般按灭火时间 5～ 10d 确定灭火注氮流量，即为   )/(10524 3 hmQN。 ○ 3 防灭火注氮流量的确定 ，见表 44 防灭火注氮流量 表。 17 表 44 防灭火注氮流量 表 理论计 算结 果 按采空区氧化 带氧含量计算 按工作面 产量计算 按瓦斯 量计算 防灭火注氮流量的确定 注氮流量（ m3/h） 2496 1079 3061 3700 通过上述计算， 依据同忻、塔山综放面 应用氮气防灭火的经验， 结合我 公司的 开采条件，将 8301 工作面 防灭火注氮流量确定为 3700 m3/h。 （ 2） 输氮管路 注氮机设在地面。 注氮路线为： 地面制氮机房→副立井注氮管→ 859 运输大巷→西辅运巷→ 2301 巷 (铺设至停采线位置）→工作面古塘氧化带。 主要管路直径、管材及长度 8301 工作面注氮需要的管路直径、管材及长 度见表 1 所示。 表 1注氮管路参数 管路名称 管 材 管路直径(mm) 壁 厚（ mm） 管路长度（ m） 备 注 副立井管路 无缝钢管 273 7 480 管路直径为外径 859运输巷 无缝钢管 273 7 1350 管路直径为外径 西辅运巷 无缝钢管 219 6 500 管路直径为外径 2301 巷 无缝钢管 159 1940 管路直径为外径 ○ 2 注氮工艺和方法 采空区防火注氮，采用 预 埋 双 管 或局部三管 注氮工艺。 具体作法是：在 8301综放面的进风侧沿 进风顺槽 埋设 1趟注氮管路。 当埋入 采空区 30m后开始注氮，同时又埋入第二趟注氮管路。 当第二趟注氮 的 管口埋入采空区 30m 时向采空区注氮，同时埋设第 3 趟注氮管路， 当第一趟管路埋入采空区 90m 时停止注氮。 如此循环，直止工作面采完为止。 根据塔山、同忻工作面防灭火经验迈步式注氮管口的错距定为 30m。 见附图 426： 8301 工作面注氮系统示意图 8301 综放工作面注氮方式采取开放性注氮方式，即向进风顺槽埋管注氮工艺。 工作面停采撤架封闭后向采空区采取封闭注氮工艺。 注氮方式根据对火情的预测情况， 当工作面推进正常的情况下，由于是开 放 18 性注氮，因此， 采取 不间断性注氮，即每天注氮 24h。 为保证注入采空区氮气纯度达到《煤矿安全规程》所规定的 97％的浓度，将注氮浓度定为大于 98％。 （ 2） 注浆防灭火 灌浆防灭火方法是将注浆材料（黄土、页岩、矸石、粉煤灰、尾矿等）细粒化后加水制备成浆，用水力输送到煤矿井下注入需要防灭火区域内，封堵漏风通道、包裹煤岩阻止氧化、冷却煤岩温度而预防或扑灭矿井火灾的一项技术措施。 8301 综放面开采煤层的特点：一是煤层倾角小于 5176。 ，不利于浆体沿倾斜方向的扩散；二是工作面倾斜长度达 ，注浆管口在进、回风侧采空 区，浆体很难到达采空区中部，更不用说充满采空区。 三 是大同矿 区冬季寒冷，水土冻结，不能 正常 开展防灭火灌浆工作。 综上所述 ， 建立注浆系统主要是 为工作面停采撤架后对停采线及密闭内的巷道进行大量灌浆充填， 并 作为抢险救灾时， 快速处理火灾。 ○ 1 灌浆防灭火作用机理 灌浆的防灭火作用机理有以下 3 点： a． 浆体灌入采空区后，借助其粘结性将浮煤和其他可燃物包裹起来，隔绝空气与可燃物接触的机会，防止其氧化发热而发生自然发火。 b． 浆体灌入采空区或火区的周围煤岩冒落体的裂隙中，使其形成再生整体，加强 了采空区或火区的密闭性，减少了漏风。 c． 浆体直接灌入火源点或高温煤体时，浆水能冷却煤体和围岩，起冷却降温作用，能快速扑灭火源。 ○ 2 灌 浆材料 的选择 灌浆材料主要采用黄土，火力发电厂的粉煤灰。 ○ 3 输浆方式 注浆方式有两种，即静压注浆和动压注浆： 静压注浆是利用制浆点与灌浆地点标高不同而产生的自然压差，借助输浆管路（钻孔）将泥浆输送到灌浆区，最后通过采空区埋管将泥浆注入采空区内。 由于 回 风立井的垂深达 480m，该垂深 应 能满足静压输注浆的要求，因此设计采 用静压输浆方。