淺談綜采放頂煤注氮防火

摘要:采用向采空區(qū)注氮?dú)獾姆椒ㄊ蔷C采放頂煤工作面防火的主要技術(shù)措施之一，本文介紹了氮?dú)夥罍缁鸬奶攸c(diǎn)、機(jī)理作用，并應(yīng)用于朱仙莊礦II863工作面，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞:放頂煤 綜采工作面 采空區(qū) 注氮防火

0 引言

目前國(guó)內(nèi)綜采放頂煤工藝存在一個(gè)關(guān)鍵性的問題，即工作面和采空區(qū)的防火問題。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，采用向采空區(qū)注氮?dú)獾姆椒ㄊ蔷C采放頂煤工作面防火的主要技術(shù)措施之一。下面筆者結(jié)合如何向綜采工作面采空區(qū)注氮防火談點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，以供行探討:

1 綜采放頂煤防火的特點(diǎn)

1.1 采空區(qū)上部一旦發(fā)火難以接近不易處理，并且可隨放頂煤向下滑落而蔓延。

1.2 采空區(qū)的“兩道”自燃發(fā)火隱患突出。綜采放頂煤殘留在采空區(qū)內(nèi)的浮煤多;特別是靠“兩道”側(cè)及兩放煤口間的三角煤丟失嚴(yán)重，丟煤也相對(duì)集中。

1.3 煤層開采厚度大，煤層生產(chǎn)能力高，又增加了放頂工序，工作面推進(jìn)速度緩慢。采空區(qū)浮煤與空氣接觸時(shí)間長(zhǎng)，易于氧化積熱自燃。

1.4 隨著采高增加，采空區(qū)空間增大，頂板冒后堆積厚度高，且頂、底板丟煤，采用常規(guī)的灌漿方法難以處理。

1.5 瓦斯釋放強(qiáng)度有所增加。綜采放頂煤由于上方煤體被整體破壞，瓦斯釋放強(qiáng)度增大，并且瓦斯將伴隨煤流由支架上方漏向工作面，通風(fēng)效果不如普通綜采。

2 采空區(qū)注氮防火的機(jī)理和作用

2.1 消除瓦斯爆炸危險(xiǎn)。

2.2 溫度較低的氮?dú)饬魅氩煽諈^(qū)，能對(duì)周圍圍巖和氧化發(fā)熱的煤炭起到吸熱和降低溫度的作用。

2.3 使采空區(qū)呈現(xiàn)正壓狀態(tài)，致使新鮮空氣難以流入采空區(qū)內(nèi)。

2.4 采空區(qū)空氣中氧含量減少，氮?dú)夂吭黾樱纬芍舷⑿詺怏w，達(dá)到阻止煤炭自燃的作用。

3 工作面概況

II863工作面位于II86采區(qū)二階段，上鄰尚未開采的II861工作面，下鄰II865工作面采空區(qū)，南以東大巷煤柱為界，北鄰II861回風(fēng)聯(lián)巷。工作面走向長(zhǎng)692米;傾斜寬123米;傾角130;煤層厚度平均8.5米，自然發(fā)火期為1-3個(gè)月左右。工作面采用綜采放頂煤回采。

4 注氮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 注氮管路布置在II86運(yùn)輸上山上口新鮮風(fēng)流中安裝移動(dòng)式制氮機(jī)，取其氮源。將其生產(chǎn)出的氮?dú)饨?jīng)敷設(shè)的管路直接輸送到采空區(qū)。敷設(shè)路線:II86運(yùn)輸上山→II863集中巷→II863機(jī)巷(見上附圖)

4.2 注氮量的確定

如果采用噸煤耗氮量計(jì)算，按采空區(qū)注氮后氧含量降到5.0%以下，II863這個(gè)工作面設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為120萬(wàn)噸，月產(chǎn)10萬(wàn)噸，日產(chǎn)3300噸計(jì)算:Qh=×(-1)

式中Qh———日耗氮量，m3/d;

r———煤的密度，t/m3;

n1———管路輸?shù)?0%;

n2———工作面輸?shù)剩?0%;

A———II863工作面年生產(chǎn)能力，t;

m1———氧的含量，21%;

m2———氮的含量5%;

t———每年工作日，300d

則Qh=×(-1)=32820(m3/d)

按日產(chǎn)3300t計(jì)算，噸煤耗氮量為

Qd===9.9(m3/t)

4.3 實(shí)踐中如何選擇制氮設(shè)備

根據(jù)噸煤耗氮量的計(jì)算，選擇煤炭科學(xué)研究總院撫順分院制造的型號(hào)為MD-600井下移動(dòng)式膜分離制氮機(jī)，該制氮機(jī)日產(chǎn)氮?dú)?3000m3(按20h計(jì)算)。氮?dú)饧兌冗_(dá)99.18%，出口壓力為0.1-0.4MPa，即能夠滿足礦井注氮?dú)獾男枰獨(dú)饧兌纫卜献⒌囊蟆?/p>

4.4 注氮管網(wǎng)系統(tǒng)

注氮干管選用4寸鐵皮管，支管選用2寸鐵皮管。

4.4.1 工作面管路的布置。II863工作面機(jī)巷內(nèi)共布置兩條巷道，第一趟布置到工作面下隅角處，第二趟管路滯后20m。

4.4.2 注氮工藝。當(dāng)工作面推進(jìn)20m后，將第一根注氮管埋入采空區(qū)，這時(shí)第一根注氮管開始向采空區(qū)注氮?dú)狻．?dāng)工作面推進(jìn)40m后，將第二根注氮管埋入采空區(qū)。這時(shí)將第一根注氮管掐斷，做為第三根注氮管。將第二根注氮管的閥門打開向采空區(qū)注氮。這樣依此類推。

5 效果分析

II863工作面遇斷層、停產(chǎn)檢修及推進(jìn)速度緩慢期間，上隅角CO有明顯上升趨勢(shì)，超過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的24m，通過預(yù)埋的注氮管路向采空區(qū)連續(xù)注氮，可將CO濃度逐漸穩(wěn)定在5m以下，消除發(fā)火隱患，確保了II863工作面的安全生產(chǎn)。

6 幾點(diǎn)建議

6.1 加強(qiáng)采空區(qū)內(nèi)氣體和溫度監(jiān)測(cè)檢查。

6.2 在滿足人員呼吸和清除有害氣體等規(guī)定以及與注氮量相匹配后應(yīng)考慮選擇其較小的通風(fēng)量，以減少采空區(qū)內(nèi)氧化帶的寬度。

6.3 完善通風(fēng)系統(tǒng)，減少采空區(qū)漏風(fēng)。

6.4 加大采區(qū)通風(fēng)巷道的斷面，盡可能降低采區(qū)負(fù)壓。

6.5 實(shí)際中重視氧化帶的寬度，確保注氮效果。

6.6 加強(qiáng)機(jī)風(fēng)巷及冒高處的探查和處理。