采煤工作面下隅角瓦斯管理规定

1、采煤工作面下隅角瓦斯管理规定编制：通风部2005 年1月21日会签栏编制：通风部：安检部：调度室：综采队：总工：采煤工作面采用下行通风，下隅角是采空区各种气体的主要集中点，瓦斯等有害气体有时超限。为加强下隅角瓦斯管理，特制定如下措施：一、 在采煤工作面进风顺槽距上出口10 米外，安设一台11KW 局扇，风筒沿支架前立柱顶梁悬挂，沿工作面倾向铺设至下隅角，对下隅角气体进行稀释，防止瓦斯积聚；二、 在采煤工作面1支架后立柱正对的转载机刮板上方，距顶板 300mm 处 ,挂设一台便携式瓦斯检测仪，携式瓦斯检测仪报警点：1% ；三、 瓦斯检查员每天早班必须利用采煤工作面强制检修时间，把下隅角风筒顺到下

2、顺槽回风，对下隅角 CH 4 、 CO 2、 CO 、 O2 、温度等情况进行检测，检测结果如实汇报调度室，调度员必须认真作好记录；四、 采煤工作面局扇因故停运，必须严格执行 局扇管理制度的相关规定；五、 采煤队必须根据工作面推进情况，及时爬移转载机，回收下隅角，下隅角滞后于后溜机头的距离不得超过1.5米，防止瓦斯积聚；六、 瓦检员对下隅角瓦斯浓度的检测结果，必须与携式瓦斯检测仪显示的浓度进行比对，如果误差超过0.05% ，必须立即更换携式瓦斯检测仪；七、 如果下隅角便携式瓦斯检测仪报警后，经瓦斯检查员测定瓦斯浓度达到并超过1.5% 时，附近 20 米内必须停止工作，采取措施处理； 经瓦斯检查

3、员测定瓦斯浓度达到并超过 2.0% 时，附近 20 米内必须停止工作， 切断电源，撤出人员，进行处理；八、 经瓦检员检测瓦斯浓度小于1% 且持续稳定后，汇报调度室，经请示总工同意后，方可按规定程序送电，恢复生产；九、 下隅角气体浓度每班检查汇报四次，特殊情况由通风部根据具体情况另行规定检测次数，报总工同意后严格执行；十、 本规定自下发之日起执行。W（9-15）101 工作面防止自然发火专门设计通风部2004 年 11 月会 签 栏设计：通风部：总工：经理：概况W （9-15 ） 101 工作面为矿井西翼第一个工作面，位于（ 9-15）煤层中，走向长1147m，倾向长72m，煤层平均厚度 34.

4、1m，通风方式采用下行通风，自然发火期 3 6 个月，属自燃 易自燃煤层，采用综采放顶煤一次采全高采煤方法。根据煤矿安全规程 142 条和综合机械化放顶煤开采技术暂行规定 13 条的规定： 采用放顶煤采煤方法开采容易自然和自然的厚及特厚煤层时，必须编制采空区自然发火设计，并遵守下列规定：一、 应选用注入惰性气体、灌注泥浆、 压注阻化剂等综合防灭火措施；二、 有可靠的防止漏风和有害气体泄漏的措施；三、 建立完善的火灾监测系统。结合本 1 矿井的实际情况，本设计采用氮气防灭火和喷洒阻化剂综合防灭火措施，以氮气防灭火为主。氮气防灭火设计第一节 氮气防灭火原理一、氮气的物理性质：1、 在空气中约占 7

5、9%，无色、无嗅、无味、无毒，与同体积的空气重量比为 0.97，在标准气压和 273K 时，气体密度为 1025g/L 。2、 不燃烧，也不助燃，溶水极微，性质稳定，不易与其它元素化合，无腐蚀性。二、防灭火原理：1、降低采空区或火区内氧气的含量，使采空区或火区内气体惰化，降低或阻止煤炭的氧化；2、使采空区或火区形成正压，减少或杜绝空气进（漏）入采空区或火区，形成窒息区域；3、降低采空区或火区气体温度和周围介质的温度，使煤炭氧化停止；4、使采空区或火区有爆炸的混合气体转变为无爆炸性的惰性混合气体，消除爆炸危险性。综合来讲，其防灭火原理为：窒息作用、抑爆作用、冷却作用。三、氮气防灭火的优点：氮气可

6、以充满任何形状的有限燃烧空间，便于对采空区深部、高冒处等难以接近的地点进行灭火，吸热降温，灭火快，不污染环境，且有利于防止瓦斯煤尘爆炸。由于氮气来源广， 制取容易， 制氮工艺简单， 易于实施，而且具有防火技术可靠、效果显著、成本低廉等优点。因此本设计选用氮气防灭火作为主要措施。第二节注氮工艺一、注氮方式及其管路设置：预防性注氮：1、预防性注氮，即开放性注氮，回采期间，在不封闭工作面的情况下， 向采空区间歇性注氮，必须严格控制注氮时间和注氮流量， 确保采空区气体逸出不得造成回采工作面或回风流中有害气体超限，达到防止自燃的目的。2、管路设置：（ 1）、应尽量靠巷道非行人侧，安设牢固，不得影响过车或

7、其它设施的安全；（ 2）、根据通风负压作用方向，工作面氮气管路铺设在工作面进风巷非行人侧，离底板 200 300mm，吊挂牢固；（ 3）、从工作面上口到制氮机的氮气管路均采用108 钢管，沿工作面倾向铺设的氮气管路采用 50 钢管，留有 20的小眼，每次等工作面后部运输机爬移完后，埋在后部运输机里侧，避免挂断；（ 4）、当第一趟沿倾向铺设的氮气管路埋入采空区15 米后，开始注氮，当第一趟沿倾向铺设的氮气管路埋入采空区30米后，开始铺设第二趟氮气管路，当第二趟沿倾向铺设的氮气管路埋入采空区15 米后，开始铺设第三趟氮气管路，同时断开第一趟氮气管路，由第二趟氮气管路对采空区实施注氮；（ 5）、以此

8、类推，分别埋设第四趟、第五趟氮气管路，始终保持氮气释放口的距离为30 米。灭火注氮：灭火注氮也即封闭注氮，工作面一旦发生自然发火事故或因故封闭时，因设备庞大繁重，不宜撤出，在上、下两巷适当位置设置密闭，对工作面实施封闭，顺风向对封闭区注氮，封闭区内空间承受注氮增加气体体积的能力，由密闭调节管上的阀门进行调节，并始终保持封闭区内正压状态。二、注氮管理：1、注氮量的多少，主要依据采空区内气体监测成份决定，与工作面推进度和煤的自然发火期有关。本设计以距工作面 30 米处采空区内气体成份进行调整， 确保 O2 浓度小于 10%， CO 浓度小于 0.005%。当工作面出现高温、异味等情况时，都应加大注

9、氮量。2、加强工作面及回风流的氧气检测，发现O2浓度小于18%，必须立即停止工作，减小注氮量，待O2浓度大于 18%后，方可恢复工作。3、氮气纯度不得低于97%。4、注意检查工作面、 回风流，特别是回风隅角的瓦斯浓度，发现上述地点瓦斯浓度超限时，可适当减小或停止注氮，并采取其它措施处理。5、利用氮气管路第一次向采空区注氮，或停止注氮后恢复注氮，必须先排出管路中的空气，避免将空气注入采空区。第三节氮气防灭火参数计算及确定一、注氮量：1、防火注氮量：工作面防火注氮量的大小，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份的变化等诸多因素。由于煤矿条件各异，目前

10、尚无公认的计算方法，可参考下列公式并按国内外实际参比而定。（1） 按产量计算煤矿设计 1996 年第四期 11 页 QN = A/r × N 1× N2×24÷（ C1/C2）1 m3/h式中： A- 日产量。取2000 吨r- 煤的容重。取1.29t/m3N1- 管路输氮效率。一般取0.9N2- 采空区注氮效率。0.3 0.7，取 0.3C1- 空气中的氧含量。取20.9%C2- 采空区防火惰化指标。取7%则 QN = 2000/1.29×0.9×0.3×24×（20.9/7） 1=475m3/h（ 2）、根据国

11、内外经验估算（吨煤需 5m3）QN=5× A/24式中： A- 日产量。取2000 吨则 QN =5× 2000/24=417 m3/h3、灭火注氮量：扑灭采空区火灾的工艺比较复杂，且需氮量也大，主要取决于发火区域的几何形状、氧化带空间大小、漏风量大小、火源范围和燃烧时间的长短等诸多因素。扑灭采空区火灾的注氮量可按下式估算：煤矿设计 1996 年第 4 期 12 页QN=V 0×（ C1/C2） 1式中：QN- 注氮量。 m3V 0- 火区体积。 m3c1- 火区原始氧含量。取 7%c2- 注氮区欲达到的氧含量。取 3%火区体积按下式估算： 煤矿安全工程设计391

12、 页V 0=LI h（ a 1） m式中：V 0- 火区体积。 m3L- 防火区的走向长度。取66 米I- 防火区的倾向长度。取70 米h- 顶板岩石冒落高度。H= m - 采高倍数。取平均值8m- 采高。取2.8 米则 V 0=66×70× 8× 2.8×（ 1.3 1） 2.8=43982.4m3其中封闭区内两巷的空间未计。则 QN=43982.4 ×（ 7/3） 1 =58643.2 m3一般按 5 7 天扑灭火灾，则氮气流量如下：5 天时：Q=QN/5×24=489m3/h7 天时：Q=QN/7×24=349m3/h

13、3、防灭火注氮量的确定：决定注氮量的多少主要依据采空区的惰化程度，即工作面的推进度以外，惰化带距离在煤的自然发火期内，也就是O2 浓度小于 10%，CO 浓度小于 0.005%，能够满足采煤工作面防火需要和一般灭火需要。本矿井选用的制氮机能力为 900 m3/h，可单机启动，单机额定制氮能力为 450 m 3/h，考虑到工作面的实际情况和制氮机在运行中的效率， （ 75% 80%）单机启动的流量最低应为 337.5 m3/h，双机启动的流量最低应为 675 m3/h。根据灭火注氮量的计算结果，可确定以下原则：（ 1）、工作面正常生产期间， 双机启动， 流量控制在 475m3/h 即可满足防火需

14、要；出现发火征兆时，由总工确定立即加大注氮量；（ 2）、当工作面因故封闭但未发火期间，单机启动，对封闭区实施注氮，出现发火征兆时双机启动，由总工确定立即加大注氮量；（ 3）、当工作面因自燃而被迫封闭后，立即双机启动对封闭区实施注氮，当封闭区内各项指标达到启封条件后，由总工确定改为单机启动，减小注氮量，防止复燃，如果复燃，由总工确定立即加大注氮量；第四节制氮机设置方案的比较与选择方案一、设在 W（ 9-15）101 上顺槽距工作面 650 米处，L1=650优点： 1、离采空区距离较近，不用单独供风，2、沿程和局部阻力较小，3、冬季停机期间不必采取防冻措施，夏季开机期间不必采取降温措施，循环冷却

15、水降温速度相对较快，缺点： 1、随工作面的推进需进行移设和重新安装，2、冷却水池的尺寸受空间限制相对较小，3、专用电缆长度较大，约1000 米，具体方案：将制氮机安设在 W（ 9-15） 101 上顺槽距工作面 650 米处的车场内，然后根据现场尺寸设置一个循环冷却水池，一头与制氮机相连，一头与清水管相连，设阀门控制。电源由井下变电所单设，不得因工作面停电而造成制氮机停运。方案二：安设在现制氮机硐室处， L 2=1375优点： 1、可利用现有制氮机硐室的设施及管路，安装方便，且不须移设，2、开停机期间无须采取降温及防冻措施，3、冷却水池不受条件限制，专用电缆短，约30 米，缺点： 1、距工作面

16、相对较远，且需单独供风，需铺设 108新管路 1335 米，2、沿程和局部阻力较大，3、受风门尺寸限制，制氮机到达硐室比较困难，具体方案：将制氮机设在现制氮机硐室，氮气管路经925 调车线和主井联络巷沿主井筒至主井与皮带下山第一联络巷，然后经W（ 9-15） 101 上顺槽与轨道下山联络巷铺至工作面，可利原有设施，从井下变电所引专用电缆到制氮机。方案三、安设在副井人车棚内， L 3=1585 优点： 1、位置固定，不需移设和重新安装，2、专用电缆短，从地面变电所到制氮机约100 米，3、场地宽敞，不受环境条件的制约，冷却水罐体积可达 5m3 ，空气质量好， 杂质少，对制氮机磨损小。缺点： 1、

17、距工作面距离长，需铺设 108 新管路 1335 米，2、沿程和局部阻力较大，3、冬季停机期间需采取防冻措施，夏季开机期间需采取降温措施，具体方案：制氮机安设在副井人车棚内，氮气管路经钻孔沿筒至主井与皮带下山第一联络巷，然后经 W（9-15）101 上顺槽与轨道下山联络巷铺至工作面，循环冷却水接入副井清水管路，安设一个5m3 循环水罐，专用电缆经地面变电所接到制氮机。阻力计算：如前所述，为满足基本灭火需要，工作面正常生产时，氮气流量为Q=450 m3/h，氮气比重r=0.9672 当管路直径D 1=10.8 时，阻力系数为K 1=0.62 。根据公式 R 阻=R 摩+R 局式中： R 阻 -

18、管路阻力 MPaR 摩- 沿程摩擦阻力MPaR 局- 局部阻力，如拐弯、阀门等处的阻力MPaR 局=0.1 R 摩则 R 阻 =1.1R 摩 =(9.8 ×10-6× Q2×L× r)÷ (KD 5)式中： Q-氮气流量 m3/hL-氮气管路长度mr-氮气比重 0.9672D-氮气管路直径K-阻力系数则： R 摩 1=(9.8× 10-6× 4502× 650×0.9672)÷ (0.62× 10.85)=0.136 MPaR 阻 1=1.1R 摩 1=1.1× 0.136=

19、0.15 MPa则： R 摩 2=(9.8× 10-6× 4502× 1375×0.9672)÷(0.62× 10.85)=0.28 MPaR 阻 2=1.1R 摩 2=1.1× 0.28=0.31MPa则： R 摩 3=(9.8× 10-6× 4502× 1585×0.9672)÷(0.62× 10.85)=0.33 MPaR 阻 3=1.1R 摩 3=1.1× 0.33=0.36MPa经比较选用第方案三阻化剂防灭火设计第一节阻化剂的防灭火原理一、阻化剂

20、吸附于煤的表面， 形成稳定的抗氧化保护膜， 降低煤的吸氧能力；二、 阻化剂溶液蒸发吸热降温；三、 降低煤在低温时的氧化活性；四、 某些阻化剂（如消石灰） 与煤内一些容易自燃的成份（如腐植酸）化合，生成不易自燃的物质阻化剂以其无毒、价廉、易于制取，加少量于水中就能有效而被广泛运用。第二节阻化剂的种类及其选择一、 种类：用于煤矿防灭火的阻化剂主要有CaCl 2MgCl2BaCl 2A gCl3FeCl2N aClZnCl 2CaSO4Mg SO 4NaSO4CaSO4Ca(OH) 2二、选择：阻化剂的选择遵循以下原则1阻化效率。2阻化剂衰退期长。阻化剂衰退期即阻止氧化的有效日期，有称阻化剂的阻化寿

21、命。 阻化率高，且阻化寿命长为良好阻化剂。3安全性好。4费用低，价格便宜。5来源可靠，供应充足，运输方便。6对井下设备、设施腐蚀性小。鉴于有些阻化剂 （如 CaCl2MgCl 2）溶液一旦失去水分，不但阻止氧化的作用停止，而且能转化为催化剂，促进煤的氧化与自燃，且对金属有一定的腐蚀性。本设计选用消石灰 Ca(OH) 2作为阻化剂。第三节喷洒阻化剂的参数计算一、阻化剂溶液的浓度 =(T/C ）× 100 =(T/(T+V)× 100式中 : -阻化剂溶液浓度C-阻化剂溶液量T-阻化剂用量V-用水量 目前我国喷洒阻化剂的最佳阻化效果浓度15 -20 ，设计取值15，在今后的实践

22、中可根据情况调整。二、松散煤（浮煤）的密度本参煤应由实测取得，本设计取0.9t/m3(经验值 )。三、原煤吸液量每立方米吸收阻化剂溶液量为吸液量，应实测取得，本设计根据经验值，当阻化剂溶液浓度取15时，吸液量为50 / t（参见煤矿安全工程设计P383）。四、阻化剂溶液的密度本参数应由实测取得，当阻化剂溶液浓度取15时，其密度为 1.05 t/m3五、工作面一次喷洒量：即工作面一次喷洒的范围内阻化剂的溶液量，包括顶板浮煤 g1 和护顶煤 g2 的喷洒量， 本工作面采用一次采全高综放工艺，不留护顶煤，故只计算g11g1P=KG1A1 =KLBM1 A 按浮煤重量计算G=V2g1V=KV1A1=K

23、LBM1A1 按浮煤体积计算3工作量一次喷洒量为 g g= gP=gV11式中 g-工作量一次喷洒量kgP按重量计算浮煤一次喷洒量g1-g1V-按体积计算浮煤一次喷洒量K -一次喷洒量系数一般取 1.2G-一次喷洒范围内的浮煤重量V -一次喷洒范围内的浮煤体积m3L -工作面长度米取 72米B-一次喷洒宽度米取 2.41-底板浮煤平均厚度米取0.3MA1- 底板浮煤原煤吸液量的平均值取 50 / t -松散煤的密度t/m3取 0.9则 g= gP1 =1.2 ×72×2.4 × 0.3 × 50× 0.9=2799.36六、工作面一次喷洒所需的阻化剂用量本设计只计算工作面浮煤一次喷洒所需的阻化剂用量Q= g1P× ×式中： Q- 工作面一次喷洒所需的阻化剂用量则 Q=2799.36× 1.05 × 15 440( )第四节阻化剂喷洒工艺及喷洒方法根据目前我国常用的喷洒工艺，结合矿实际情况选用机动性工艺。一、用两个普通汽油桶作为阻化剂溶液的容器， 底部分别安设 40 铁管连接头，一头