注氮防灭火系统试运转安全技术措施
一、工程概况
为了有效抑制采空区遗煤自燃，做好采空区防灭火工作,公司在地面已建立了注氮车间，注氮设备已安装完毕，注氮管路已连接到位，注氮防灭火系统已经形成，即将进行试运转。经公司专业会议研究决定，对采空区采取注氮措施，为确保注氮防灭火系统试运转期间的安全，并达到预期注氮效果，特编制本措施。
二、成立注氮领导组
1.注氮领导组
组长：杜斌
副组
周炳陶应刚王仲军吕孝军李拉庆长：
崔学良年斌
成员：朱茂林张海城陈明白艾李琪
赵海杜文魁苏亮郭志峰张坚
马明宇尹国成刘茂军候伟东寇亮
纪翔尹志伟
2. 领导组职责和分工
⑴领导组负责注氮防灭火系统试运转期间安全工作的指挥协调，具体处理注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮问题，并负责贯彻落实本措施。
⑵组长负责注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮工作的统一指挥、全面协调。
⑶副组长负责注氮防灭火系统试运转期间通风安全及注氮工作可能出现的各种问题做好预处理准备，并及时采取措施，具体处理注氮防灭火系统试运转期间出现的各种问题并负责本措施的贯彻落实。
⑷成员负责注氮防灭火系统试运转工作中各分管专业和部门工作：
a. 调度室负责注氮防灭火系统试运转期间矿井上下通讯及联络工
作，保证通讯畅通；
b. 通风科负责注氮防灭火系统试运转期间通风管理及一氧化
碳、瓦斯、氧气的检查工作和综采工作面上隅角、下隅角挡风帘的吊挂；负责地面束管监测监控系统的操作及气样分析；
c. 机电科负责注氮机的安全操作，根据氮气浓度适当调整注氮
流量，负责注氮机的开关，保证注氮设备正常运转；
d. 管路队负责巡查注氮管路完好情况，保证管路无漏气现象；
e. 安全科负责注氮防灭火系统试运转期间安全管理及安全警戒
和撤人。
三、注氮前的准备工作
1. 注氮前首先检查注氮机、压风机等设备，保证各设备正常运转。
2. 调度室保证注氮期间通讯系统畅通，在注氮机房和综采工作
面各安装一部电话，以便井下人员反馈信息。
3. 检查综采工作面上隅角挡风帘吊挂是否到位。
4. 检查束管检测监控系统、综采工作面上隅角一氧化碳传感器及瓦斯传感器，确保正常工作
5. 由管路队人员检查注氮管路的完好情况，确保注氮期间严密
不漏气。
6. 在正式注氮前，用压缩空气进行注氮防灭火系统的管路耐压 试验及管
路连接的严密性试验。 四、施工技术措施
1. 注氮防灭火惰化指标
注氮防火惰化指标，即注氮后采空区域内的氧气浓度不得大于
7% ;注氮灭火惰化指标， 即着火区域内氧气浓度不得大于
3%。注
入的氮气浓度不小于 97%。
2. 注氮系统
根据注氮系统方案设计，选择的制氮设备产氮量应不低于
1073
m 3/h ，综合考虑本矿井防灭火要求，
设计选用PSA-198-1200 型制
氮设备，制氮量为 1200m 3/h ，能满足我矿注氮需求。采用地面固 定式制氮设备，将制氮设备安装在地面的注氮车间内，制取的氮气 通过管路输送至井下火区。
3. 注氮量计算
确定注氮量主要是根据防灭火区的空间大小及自燃程度确定， 我矿注氮量分别按产量、吨煤注氮量、采空区氧化带氧含量进行计算
⑴按吨煤注氮量计算
工作面每采出1t 煤所需的防火注氮量，根据国内外的经验， 每吨煤需
5m 3氮气量。
计算公式如下:
式中：
Q N —注氮流量，m 3/min ；
Q N =
5AK 330 60 24
A —年产量，8号煤层0.30Mt/a ; 9号煤层1.50Mt/a ;
K —工作面回采率，8号煤层97%;9号煤层83%。
则：
8号煤层：
Q N =(5 X0.3 X 106 X 97%)/(330 X60 X 24)=3.06m 3/min 9号煤层：
Q N =(5 X 1.5 X 106 X 83%)/(330 X60 X 24)=13.10m 3/min
⑵按产量计算
在单位时间内注氮充满采煤所形成的空间，使氧气浓度降到防 灭火惰化指标以下，计算公式如下：
Q N =
A
(C 1 1)
1440 ptn 〔n 2 C 2
式中:
Q N —注氮流量， m 3/min ; A —年产量，8号煤层0.30Mt/a
; 9号煤层1.50Mt/a
;
p —煤的密度，8号煤层1.40t/m 3; 9号煤层1.48t/m 3
t —年工作日，330d ; n i —管路输氮效率，90% ; n 2—采空区注氮效率，80% ; C i —空气中氧的含量，20.8% ; C 2 —注氮防火惰化指标，7%。
则:
严8% 1) 1.23m 3/min
1440 1.40 330 90% 80%
7%
9号煤层:
8号煤层：
Q N = A (C 1 1)
1440 p ng C 2
300000
取以上计算的最大值，再考虑 1.3的安全备用系数，采空区防
灭火的最大注氮量为 13.75 X 1.3=17.87m 3/min=1073m
3
/h 。
4. 管路选型及铺设
我矿选用 PSA-198-1200 型地面固定式制氮设备， 注氮管路从
地面注氮车间到井下均选用
D114 X 4mm 无缝钢管。
注氮管路敷设路线：
8号煤层：
制氮车间T 仃人斜井T
9#集中轨道巷T
80101
胶运顺槽T
80101采空区
9号煤层：
制氮车间T 仃人斜井T
9#集中轨道巷T
90101
胶运顺槽T
90101采空区
地面管道采用埋设方式铺设，埋深为冻结深度以下。行人斜井 井筒内的管道采用托架沿顶部敷设。工作面胶运顺槽内的管道在帮
Q N =
1500000
1440 1.48 330 90% 80%
(等1)
5.84m 3/min
⑶按采空区氧化带氧含量计算注氮量 计算公式如下： (G -C 2)Q V
Q N = C N C 2 1
式中：
Q N —注氮流量， m 3/min ; C 1 —采空区氧化带内原始氧浓度， 18%
；
C 2 —注氮防火惰化指标，7% ；
C N —注入氮气中的氮气浓度， 97%
Q N =
(C 1-C 2)Q v C N C 2 1
(18% 7%) 5 97% 7% 1
3
13.75m /min
A
1440应门
小
部吊挂铺设
5. 注氮方式及方法
当采空区一氧化碳经连续观测持续升高并超过24ppm 时，采用埋管式间断性注氮，当推进缓慢时改用连续性注氮。
6. 注氮工艺
设计工作面采空区防火采用拖管注氮工艺。当监测系统提供出有发火征兆时开始实施注氮。在工作面进风侧（胶运顺槽）沿采空区埋设一定长度的钢管作为注氮管，它的移动主要利用工作面端头液压支架牵引，注氮管路随工作面的推移而移动，使其始终埋入采空区一定深度。
注氮方法如下：
将5节10m长的D89 X4.5mm 的地质钻杆用丝扣连接，然后将钻杆管路沿运输顺槽铺设到工作面下隅角，当工作面推移时管路便逐渐埋入采空区，管路埋入采空区长度应始终保持在15m?35m
之间，以便拉管。为防止采空区碎矸堵塞出氮口，可预先将距出氮口2m 内的钻杆上钻许多小孔，以使氮气流动畅通。当工作面出现发火征兆时，将埋入采空区内的钻杆拉至距切顶线15m 处，然后用20m 长的橡胶软管将其与顺槽管路接通，此后即可注氮。随着工作面的推进，当出氮口距工作面切顶线35m 左右时，切断氮气，拔掉橡胶软管，用绞车将钻杆再拉至距切顶线15m 处，连接好橡胶软管继续注氮，如此反复，直到把有发火征兆的范围甩入采空区窒息带为止。
7 .注氮效果的评估
注氮期间，从地面束管监测监控站连续不断的对采空区进行气体采集分析（束管检测监控系统正在更换新设备，更换完毕后投入使用。），当采空区氧气浓度低于7％时方可停止注氮。
五、安全技术措施
（一）注氮设备操作安全注意事项