一種u型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括：確定主管路氮?dú)饬髁縌N，特點(diǎn)在于：注氮管布設(shè)數(shù)量n0＝int(Ly/Lb+1)，n0＝3時(shí)，①將第一根注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè)敷設(shè)后，隨著采煤工作面沿著工作面推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空區(qū)分界線LK距離后，對(duì)上下端頭堵漏后，開啟該注氮管控制閥向采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤工作面推進(jìn)到兩個(gè)注氮管之間距離Lb采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)①的方法敷設(shè)下一根注氮管，實(shí)現(xiàn)下一根注氮管注氮，③重復(fù)②的方法實(shí)現(xiàn)第三根注氮管采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。注氮在整個(gè)采空區(qū)形成連續(xù)氮?dú)饽?，抑制遺煤低溫氧化和防止氮?dú)庥肯虿擅?，充分利用氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，提高了氮?dú)鈹U(kuò)散效果、氮?dú)舛杌省?br>【專利說明】
一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及煤礦采空區(qū)注氮防滅火方法，還涉及采空區(qū)全斷面注氮防滅火方法， 特別涉及一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭自燃火災(zāi)是我國(guó)礦井主要災(zāi)害之一，煤礦火災(zāi)事故不但會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害 氣體，嚴(yán)重威脅井下作業(yè)人員的生命安全，而且因火災(zāi)引發(fā)的煤塵、瓦斯爆炸等次生災(zāi)害更 為嚴(yán)重。近年來，煤炭自燃防治理論與技術(shù)在我國(guó)得到了較好的發(fā)展，特別是一些新技術(shù)、 新工藝、新材料的應(yīng)用，有效地防治了礦井的煤炭自燃，保障了礦井的安全開采。采空區(qū)注 氮防滅火主要是對(duì)井下火源進(jìn)行封堵，將液氮送至火源點(diǎn)或者氧化帶內(nèi)，并在特定的位置 留出漏風(fēng)通道，使液氮充滿火區(qū)附近的空間，排除火區(qū)內(nèi)的空氣，降低氧氣的濃度。由于注 氮壓力的作用，使采空區(qū)內(nèi)呈高正壓狀態(tài)，減少漏風(fēng)向火區(qū)移動(dòng);液氮?dú)饣瘯r(shí)吸收熱量，降 低火區(qū)溫度;氮?dú)庾⑷敕忾]區(qū)內(nèi)，使火區(qū)氣體惰化，兼有抑制爆炸作用。
[0003] 現(xiàn)行的注氮方式主要有埋管注氮、拖管注氮、鉆孔注氮、插管注氮等。埋管注氮是 沿工作面進(jìn)風(fēng)順槽向采空區(qū)深部方向預(yù)埋無縫鋼管，待工作面推進(jìn)至合適的位置后開啟管 路閥門，氮?dú)馔ㄟ^管路末端的釋放口進(jìn)入采空區(qū)，并隨采空區(qū)內(nèi)風(fēng)流流動(dòng)擴(kuò)散到其他區(qū)域； 鉆孔注氮是由地面往井下發(fā)火自燃區(qū)域或者有自燃風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)性區(qū)域施鉆，再運(yùn)用鉆孔套 管注氮或在工作面相鄰近的巷道，利用鉆孔注氮工藝向發(fā)火可能程度比較高的地方施鉆同 時(shí)注氮防火;拖管注氮是在進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋一條注氮管道，隨工作面推進(jìn)，該埋管在液壓 支架或工作面運(yùn)輸機(jī)頭、機(jī)尾或絞車的牽引下向前移動(dòng)，始終保持一定距離的注氮;插管注 氮是當(dāng)工作面的開切眼或停采線以及巷道高冒頂發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可采取直接向火源插管注氮 進(jìn)行滅火。而各注氮方式存在以下問題:氮?dú)鈹U(kuò)散半徑小，有效作用范圍有限;受采空區(qū)漏 風(fēng)影響大，在采空區(qū)內(nèi)分布不均;釋放口數(shù)量少，惰化效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮 的防滅火方法。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火 方法，包括:根據(jù)《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》(MT/T701-1997)第7.1條的規(guī)定確定主管路 氮?dú)饬髁縌n，特點(diǎn)在于:注氮管布設(shè)數(shù)量n〇=int(L y/Lb+l)，式中n〇-采空區(qū)注氮管布設(shè)數(shù) 量，路;Ly-預(yù)測(cè)采空區(qū)氧化帶最大寬度，m，L b-采空區(qū)注氮管路排距，m;當(dāng)n〇 = 3時(shí)，分流閥 為四通閥，①將第一根注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè)敷設(shè)后，注氮管的注氮管 敞口端順序連接設(shè)于運(yùn)輸順槽中的耐壓軟管、分流閥、注氮主管路、制氮裝置，注氮分流閥 各出口安設(shè)流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著工作面推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空 區(qū)分界線L K距離以后，對(duì)工作面的上端頭、下端頭進(jìn)行堵漏后，開啟該注氮管的控制閥向 采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤工作面沿著工作面推進(jìn)方向推進(jìn)到兩個(gè)注氮管之間距 離Lb采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)①的方法敷設(shè)下一根注氮管，實(shí)現(xiàn)下一根注氮管采空區(qū) 全斷面連續(xù)注氮，③重復(fù)②的方法實(shí)現(xiàn)第三根注氮管采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。當(dāng)no為其它 值時(shí)，分流閥為no+l通閥，方法類推。
[0006] 其中：當(dāng)n〇 = 3時(shí)，當(dāng)按以上方法進(jìn)行第四根注氮管敷設(shè)時(shí)，切斷第一根注氮管的 耐壓軟管后接入第四根注氮管，當(dāng)按以上方法進(jìn)行第五根注氮管敷設(shè)時(shí)，切斷第二根注氮 管的耐壓軟管后接入第五根注氮管，以此類推實(shí)現(xiàn)所有采空區(qū)全斷面注氮防滅火。當(dāng)no為 其它值時(shí)，分流閥為no+l通閥，方法類推。
[0007] 其中：LK>r，
[0008]
[0009]式中，
[0010] Lb-采空區(qū)注氮管路排距，m;
[0011] r-氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m;
[0012] pb-分流閥支路出口壓力，Pa;
[0013] pd-工作面進(jìn)回風(fēng)壓差，pa;
[0014] K 一采空區(qū)孔隙率；
[0015] QN-主管路氮?dú)饬髁?，m3/ min;
[0016] Ql一工作面漏風(fēng)量，m3/min;
[0017] Vb 一分流閥支路出口流速，m/min。
[0018] 其中：注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構(gòu)成，沿注氮 管每隔一定距離L打一組由單元孔構(gòu)成的氮?dú)忉尫趴捉M的出氣孔，L=int(L z/m)，式中Lz-工作面傾向長(zhǎng)度，m;m-氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，組;m = int(Lz/2r+l)，式中r一氮?dú)鈹U(kuò)散半徑， m;注氮出氣口單元孔數(shù)為六個(gè)時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑心由下式獲得：
[0019]
[0020] 式中：
[0021] R,-每組氮?dú)忉尫趴捉M單元孔數(shù)為六個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半 徑，mm，i取值Ι-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始；
[0022] Po-標(biāo)況下大氣壓力，Pa;
[0023] i-采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，取值1-m間的整數(shù)；
[0024] D-注氮管半徑，m。
[0025] 其中：注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè)敷設(shè)時(shí)，用煤塊或木垛加以保護(hù) 并采用過濾網(wǎng)纏繞注氮氮?dú)忉尫趴捉M防堵，氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔可為兩至柒個(gè)時(shí)，
[0026]
[0027]式中：Rni-每組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔數(shù)為η時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫艈卧椎陌?徑，mm，i取值Ι-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始；
[0028] h-每組氮?dú)忉尫趴捉M單元孔數(shù)為個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半 徑，mm，i取值Ι-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始；
[0029] η-每組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔個(gè)數(shù)，取值為2、3、4、5、7。取其它數(shù)值時(shí)也在保護(hù) 之中。
[0030] 本發(fā)明的有益效果在于:將氮?dú)廨斔凸苈费睾蟛苛镒尤珨嗝娣笤O(shè)，可在整個(gè)采空 區(qū)中形成連續(xù)氮?dú)饽?，與此同時(shí)，封堵上下端頭能有效抑制采空區(qū)遺煤的低溫氧化和防止 氮?dú)庥肯虿擅?，充分利用氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，保證氮?dú)鈹U(kuò)散效果，在采空區(qū)注氮管2上設(shè)置氮?dú)?釋放孔組11，充分提高了氮?dú)舛杌?，本發(fā)明特別是對(duì)大范圍采空區(qū)自然發(fā)火、采空區(qū)隱 蔽火源及高位火源、綜放工作面煤炭自燃防治效果更佳。
【附圖說明】
[0031] 圖1本發(fā)明注氮管路布置示意圖；
[0032] 圖2本發(fā)明的注氮管出氣口布置示意圖；
[0033] 圖3本發(fā)明氮?dú)忉尫趴捉M布置示意圖。
[0034] 圖中1.采空區(qū)，2.注氮管，3.耐壓軟管，4.工作面，5.分流閥，6.工作面進(jìn)風(fēng)方向， 7.主管路，8.采空區(qū)分界線，9.工作面回風(fēng)方向，10.單元孔，11.氮?dú)忉尫趴捉M。
【具體實(shí)施方式】 [0035] 第一實(shí)施例
[0036] 參見圖1、圖2，一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據(jù)《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》(ΜΤ/Τ701-1997)第7.1條的規(guī)定確定注氮量，具體為：
[0037]
[0038] 其中，Qo-采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m3/min;-般按工作面風(fēng)量的1/60-1/100選??； 采取堵漏風(fēng)措施后，采空區(qū)氧化帶內(nèi)估算漏風(fēng)量；
[0039] 采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度，％ ;
[0040] &一采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，％;
[0041 ] CN-注入氮?dú)獾牡獨(dú)鉂舛龋?;
[0042] K 一備用系數(shù)，取1.4。
[0043] 上式輸入?yún)?shù)可計(jì)算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0044] 特點(diǎn)在于:注氮管2布設(shè)數(shù)量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區(qū)注氮管2布設(shè)數(shù)量，路;Ly-預(yù)測(cè)采空區(qū)氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區(qū)注氮管路排距， 30m;當(dāng)n〇 = 3時(shí)，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè) 敷設(shè)后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設(shè)于運(yùn)輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設(shè)流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空區(qū)分界線8L K距離以后，對(duì)工作面4的上端頭、下端頭進(jìn)行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進(jìn)方向推進(jìn)到兩個(gè)注氮管2之間距離L b采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)①的方法敷設(shè)下一 根注氮管2,實(shí)現(xiàn)下一根注氮管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，③重復(fù)②的方法實(shí)現(xiàn)第三根注氮 管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為no+l通閥，方法類推。
[0045] 第二實(shí)施例
[0046] 參見圖1、圖2，一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據(jù)《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》(MT/T701-1997)第7.1條的規(guī)定確定注氮量，具體為：
[0047]
[0048] 其中，Qo-采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m3/min;-般按工作面風(fēng)量的1/60-1/100選??； 采取堵漏風(fēng)措施后，采空區(qū)氧化帶內(nèi)估算漏風(fēng)量；
[0049] 采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度，％ ;
[0050] 采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[00511 CN-注入氮?dú)獾牡獨(dú)鉂舛?，?;
[0052] K 一備用系數(shù)，取1.4。
[0053] 上式輸入?yún)?shù)可計(jì)算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0054] 特點(diǎn)在于:注氮管2布設(shè)數(shù)量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區(qū)注氮管2布設(shè)數(shù)量，路;Ly-預(yù)測(cè)采空區(qū)氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區(qū)注氮管路排距， 30m;當(dāng)n〇 = 3時(shí)，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè) 敷設(shè)后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設(shè)于運(yùn)輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設(shè)流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空區(qū)分界線8L K距離以后，對(duì)工作面4的上端頭、下端頭進(jìn)行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進(jìn)方向推進(jìn)到兩個(gè)注氮管2之間距離L b采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)①的方法敷設(shè)下一 根注氮管2,實(shí)現(xiàn)下一根注氮管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，③重復(fù)②的方法實(shí)現(xiàn)第三根注氮 管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0055] 其中：當(dāng)n〇 = 3時(shí)，當(dāng)按以上方法進(jìn)行第四根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當(dāng)按以上方法進(jìn)行第五根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實(shí)現(xiàn)所有采空區(qū)全斷面注氮防滅火。 當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0056] 第三實(shí)施例
[0057]參見圖1、圖2，一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據(jù)《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》(MT/T701-1997)第7.1條的規(guī)定確定注氮量，具體為：
[0058]
[0059] 其中，Q〇-采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m3/min;-般按工作面風(fēng)量的1/60-1/100選取； 采取堵漏風(fēng)措施后，采空區(qū)氧化帶內(nèi)估算漏風(fēng)量；
[0060] 采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度，％ ;
[0061] 采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[0062] CN-注入氮?dú)獾牡獨(dú)鉂舛?，?
[0063] K 一備用系數(shù)，取1.4。
[0064] 上式輸入?yún)?shù)可計(jì)算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0065] 特點(diǎn)在于:注氮管2布設(shè)數(shù)量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區(qū)注氮管2布設(shè)數(shù)量，路;Ly-預(yù)測(cè)采空區(qū)氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區(qū)注氮管路排距， 30m;當(dāng)n〇 = 3時(shí)，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè) 敷設(shè)后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設(shè)于運(yùn)輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設(shè)流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空區(qū)分界線8L K距離以后，對(duì)工作面4的上端頭、下端頭進(jìn)行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進(jìn)方向推進(jìn)到兩個(gè)注氮管2之間距離L b采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)①的方法敷設(shè)下一 根注氮管2,實(shí)現(xiàn)下一根注氮管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，③重復(fù)②的方法實(shí)現(xiàn)第三根注氮 管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0066] 其中：當(dāng)n〇 = 3時(shí)，當(dāng)按以上方法進(jìn)行第四根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當(dāng)按以上方法進(jìn)行第五根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實(shí)現(xiàn)所有采空區(qū)全斷面注氮防滅火。 當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0067] 其中：LK>r，
[0068]
[0069] Lb = 30m
[0070] 式中，
[0071] Lb-采空區(qū)注氮管路排距，m;
[0072] r一氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m，取15m;
[0073] Pb-分流閥5支路出口壓力，Pa，取250000Pa;
[0074] Pd-工作面4進(jìn)回風(fēng)壓差，Pa，即在工作面進(jìn)風(fēng)方向6與工作面回風(fēng)方向9之間風(fēng)壓 差，取600Pa;
[0075] K 一采空區(qū)孔隙率，取0.3;
[0076] Qn-主管路 7 氮?dú)饬髁?，m3/min，取 15m3/min;
[0077] Ql一工作面漏風(fēng)量，m3/min，取，5m3/min;
[0078] Vb一分流閥 5 支路出口流速，m/min，2544m/min。
[0079] 第四實(shí)施例
[0080] 參見圖1、圖2,一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據(jù)《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》(MT/T701-1997)第7.1條的規(guī)定確定注氮量，具體為：
[0081]
[0082] 其中，Q〇-采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m3/min;-般按工作面風(fēng)量的1/60-1/100選??； 采取堵漏風(fēng)措施后，采空區(qū)氧化帶內(nèi)估算漏風(fēng)量；
[0083] &一采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度，％ ;
[0084] 采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[0085] CN-注入氮?dú)獾牡獨(dú)鉂舛?，?
[0086] K 一備用系數(shù)，取1.4。
[0087] 上式輸入?yún)?shù)可計(jì)算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0088] 特點(diǎn)在于:注氮管2布設(shè)數(shù)量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區(qū)注氮管2布設(shè)數(shù)量，路;Ly-預(yù)測(cè)采空區(qū)氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區(qū)注氮管路排距， 30m;當(dāng)n〇 = 3時(shí)，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè) 敷設(shè)后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設(shè)于運(yùn)輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設(shè)流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空區(qū)分界線8L K距離以后，對(duì)工作面4的上端頭、下端頭進(jìn)行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進(jìn)方向推進(jìn)到兩個(gè)注氮管2之間距離L b采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)①的方法敷設(shè)下一 根注氮管2,實(shí)現(xiàn)下一根注氮管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，③重復(fù)②的方法實(shí)現(xiàn)第三根注氮 管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0089] 其中：當(dāng)n〇 = 3時(shí)，當(dāng)按以上方法進(jìn)行第四根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當(dāng)按以上方法進(jìn)行第五根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實(shí)現(xiàn)所有采空區(qū)全斷面注氮防滅火。 當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0090] 其中，丨,K>r，
[0091]
[0092] Lb = 30m
[0093] 式中，
[0094] Lb-采空區(qū)注氮管路排距，m;
[0095] r一氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m，取15m;
[0096] Pb-分流閥5支路出口壓力，Pa，取250000Pa;
[0097] Pd-工作面4進(jìn)回風(fēng)壓差，Pa，即在工作面進(jìn)風(fēng)方向6與工作面回風(fēng)方向9之間風(fēng)壓 差，取600Pa;
[0098] K 一采空區(qū)孔隙率，取0.3;
[0099] Qn-主管路 7 氮?dú)饬髁浚琺3/min，取 15m3/min;
[0100] Ql一工作面漏風(fēng)量，m3/min，取，5m3/min;
[0101 ] Vb一分流閥 5 支路出口流速，m/min，2544m/min。
[0102] 其中：注氮管2由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構(gòu)成，沿注 氮管2每隔一定距離L打一組由單元孔10構(gòu)成的氮?dú)忉尫趴捉M11的出氣孔，L=int(L z/m) = 211/8 = 26m，式中Lz-工作面4傾向長(zhǎng)度，m; m-氮?dú)忉尫趴捉M11數(shù)量，組;m = int (Lz/2r+l) = int(211/(2X15)+l)=8，式中r一氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m;注氮出氣口單元孔10數(shù)為六個(gè)時(shí)采 空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M11的單元孔10半徑心由下式獲得：
[0103]
[0104] 式中：
[0105] 心一每組氮?dú)忉尫趴捉M11單元孔10數(shù)為六個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M11的單 元孔10半徑，mm，i取值1 -m間的整數(shù)，從耐壓軟管3端開始；
[0106] Po-標(biāo)況下大氣壓力，Pa;
[0107] i-采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M11數(shù)量，取值1-m間的整數(shù)；
[0108] D-注氮管2半徑，m。
[0109] 即
[0110]
[0111] -采空區(qū)第1組氮?dú)忉尫趴捉M11單元孔10半徑，mm(i = l，2,……，m);
[0112] 同理可得，
[0113] R2 = 6.4mm ；
[0114] R3 = 6.6mm ；
[0115] R4=6.7mm；
[0116] R5 = 6.9mm ；
[0117] R6 = 7.1mm；
[0118] R7 = 7.5mm ；
[0119] R8 = 8.2mm
[0120] 第五實(shí)施例
[0121 ]參見圖1、圖2，一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據(jù)《煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范》(MT/T701-1997)第7.1條的規(guī)定確定注氮量，具體為：
[0122]
[0123] 其中，Q〇-采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m3/min; -般按工作面風(fēng)量的1/60-1/100選??； 采取堵漏風(fēng)措施后，采空區(qū)氧化帶內(nèi)估算漏風(fēng)量；
[0124] &一采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度，％;
[0125] 采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[0126] CN-注入氮?dú)獾牡獨(dú)鉂舛?，?
[0127] K 一備用系數(shù)，取1.4。
[0128] 上式輸入?yún)?shù)可計(jì)算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0129] 特點(diǎn)在于:注氮管2布設(shè)數(shù)量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區(qū)注氮管2布設(shè)數(shù)量，路;Ly-預(yù)測(cè)采空區(qū)氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區(qū)注氮管路排距， 30m;當(dāng)n〇 = 3時(shí)，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè) 敷設(shè)后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設(shè)于運(yùn)輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設(shè)流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空區(qū)分界線8L K距離以后，對(duì)工作面4的上端頭、下端頭進(jìn)行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進(jìn)方向推進(jìn)到兩個(gè)注氮管2之間距離L b采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)①的方法敷設(shè)下一 根注氮管2,實(shí)現(xiàn)下一根注氮管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，③重復(fù)②的方法實(shí)現(xiàn)第三根注氮 管2采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0130] 其中：當(dāng)n〇 = 3時(shí)，當(dāng)按以上方法進(jìn)行第四根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當(dāng)按以上方法進(jìn)行第五根注氮管2敷設(shè)時(shí)，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實(shí)現(xiàn)所有采空區(qū)全斷面注氮防滅火。 當(dāng)no為其它值時(shí)，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0131] 其中：LK>r，
[0132]
[0133] Lb = 30m
[0134] 式中，
[0135] Lb-采空區(qū)注氮管路排距，m;
[0136] r一氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m，取15m;
[0137] Pb-分流閥5支路出口壓力，Pa，取250000Pa;
[0138] Pd-工作面4進(jìn)回風(fēng)壓差，Pa，即在工作面進(jìn)風(fēng)方向6與工作面回風(fēng)方向9之間風(fēng)壓 差，取600Pa;
[0139] K 一采空區(qū)孔隙率，取0.3;
[0140] Qn-主管路 7 氮?dú)饬髁?，m3/min，取15m3/min;
[0141 ] Ql一工作面漏風(fēng)量，m3/min，取，5m3/min;
[0142] Vb一分流閥 5 支路出口流速，m/min，2544m/min。
[0143] 其中：注氮管2由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構(gòu)成，沿注 氮管2每隔一定距離L打一組由單元孔10構(gòu)成的氮?dú)忉尫趴捉M11的出氣孔，L=int(L z/m) = 211/8 = 26m，式中Lz-工作面4傾向長(zhǎng)度，m; m-氮?dú)忉尫趴捉M11數(shù)量，組;m = int (Lz/2r+l) = int(211/(2X15)+l)=8，式中r一氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m;注氮出氣口單元孔10數(shù)為六個(gè)時(shí)采 空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M11的單元孔10半徑心由下式獲得：
[0144]
[0145] 式中：
[0146] R,-每組氮?dú)忉尫趴捉M11單元孔10數(shù)為六個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M11的單 元孔10半徑，mm，i取值1 -m間的整數(shù)，從耐壓軟管3端開始；
[0147] Pq 一標(biāo)況下大氣壓力，Pa;
[0148] i-采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M11數(shù)量，取值1-m間的整數(shù)；
[0149] D-注氮管2半徑，m。
[0150] 即
[0151]
[0152] -采空區(qū)第1組氮?dú)忉尫趴捉M11單元孔10半徑，mm(i = l，2,……，m);
[0153] 同理可得，
[0154] R2 = 6.4mm ；
[0155] R3 = 6.6mm ；
[0156] R4=6.7mm；
[0157] R5 = 6.9mm ；
[0158] R6 = 7.1mm；
[0159] R7 = 7.5mm ；
[0160] R8 = 8.2mm
[0161] 其中：注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè)敷設(shè)時(shí)，用煤塊或木垛加以保護(hù) 并采用過濾網(wǎng)纏繞注氮氮?dú)忉尫趴捉M11防堵，氮?dú)忉尫趴捉M11的單元孔10可為兩至柒個(gè) 時(shí)，
[0162]
[0163] 式中：Rni-每組氮?dú)忉尫趴捉M11的單元孔10數(shù)為η時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫艈卧?10的半徑，mm，i取值Ι-m間的整數(shù)，從耐壓軟管3端開始；
[0164] 心一每組氮?dú)忉尫趴捉M11單元孔10數(shù)為6個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M11的單 元孔10半徑，mm，i取值1 -m間的整數(shù)，從耐壓軟管3端開始；
[0165] η-每組氮?dú)忉尫趴捉M11的單元孔10個(gè)數(shù)，取值為2、3、4、5、7。取其它數(shù)值時(shí)也在 保護(hù)之中。
[0166] 如：當(dāng)η = 5時(shí)，Rn5 = 6.9X (6/5)1/2 = 6.9X 1.095 = 7.6mm〇
[0167] 沙吉海煤礦B1003W01工作面在回采期間，采取一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面 帷幕注氮的防滅火方法，取得良好應(yīng)用效果，有效抑制了采空區(qū)遺煤的低溫氧化，大大減少 了工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)流中C0超限的次數(shù)，保證了工作面安全開采。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種u型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根據(jù)《煤礦用氮?dú)?防滅火技術(shù)規(guī)范》MT/T701-1997第7.1條的規(guī)定確定主管路氮?dú)饬髁縌n，特征在于:注氮管 布設(shè)數(shù)量n〇 = intay/Lb+l)，式中no-采空區(qū)注氮管布設(shè)數(shù)量，路;心一預(yù)測(cè)采空區(qū)氧化帶最 大寬度，m，Lb-采空區(qū)注氮管路排距，m;當(dāng)n〇 = 3時(shí)，分流閥為四通閥，①將第一根注氮管全 斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè)敷設(shè)后，注氮管的注氮管敞口端順序連接設(shè)于運(yùn)輸順槽中 的耐壓軟管、分流閥、注氮主管路、制氮裝置，注氮分流閥各出口安設(shè)流量表、壓力表及控制 閥，隨著采煤工作面沿著工作面推進(jìn)方向推進(jìn)到距采空區(qū)分界線Lk距離W后，對(duì)工作面的 上端頭、下端頭進(jìn)行堵漏后，開啟該注氮管的控制閥向采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，②隨著采煤 工作面沿著工作面推進(jìn)方向推進(jìn)到兩個(gè)注氮管之間距離Lb采空區(qū)注氮管路排距時(shí)，重復(fù)① 的方法敷設(shè)下一根注氮管，實(shí)現(xiàn)下一根注氮管采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮，③重復(fù)②的方法實(shí) 現(xiàn)第Ξ根注氮管采空區(qū)全斷面連續(xù)注氮。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于：當(dāng)n〇 = 3時(shí)，當(dāng)按W上方法進(jìn)行第四根注氮管敷設(shè)時(shí)，切斷第一根注氮管的耐壓 軟管后接入第四根注氮管，當(dāng)按W上方法進(jìn)行第五根注氮管敷設(shè)時(shí)，切斷第二根注氮管的 耐壓軟管后接入第五根注氮管，W此類推實(shí)現(xiàn)所有采空區(qū)全斷面注氮防滅火。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:Lk〉!·，式中， Lb-采空區(qū)注氮管路排距，m; r-氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m; Pb-分流閥支路出口壓力，Pa; Pd-工作面進(jìn)回風(fēng)壓差，Pa; K-采空區(qū)孔隙率； Qn-主管路氮?dú)饬髁?，mVmin; 化一工作面漏風(fēng)量，m3/min; Vb-分流閥支路出口流速，m/min。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構(gòu)成，沿注氮管每 隔一定距離L打一組由單元孔構(gòu)成的氮?dú)忉尫趴捉M的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作 面傾向長(zhǎng)度，111;山一氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，組;]11 = ;[]11:山/2'+1)，式中1-氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，1]1;注 氮出氣口單元孔數(shù)為六個(gè)時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑Ri由下式獲得： 式中：Ri-每組氮?dú)忉尫趴捉M單元孔數(shù)為六個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑， mm，i取值1-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始； Po-標(biāo)況下大氣壓力，Pa; i-采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，取值1-m間的整數(shù)； D-注氮管半徑，m。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:LK>r，式中， Lb-采空區(qū)注氮管路排距，m; r-氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m; Pb-分流閥支路出口壓力，Pa; Pd-工作面進(jìn)回風(fēng)壓差，Pa; K-采空區(qū)孔隙率； Qn-主管路氮?dú)饬髁?，mVmin; 化一工作面漏風(fēng)量，m3/min; Vb-分流閥支路出口流速，m/min。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，特 征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構(gòu)成，沿注氮管每隔 一定距離L打一組由單元孔構(gòu)成的氮?dú)忉尫趴捉M的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作面 傾向長(zhǎng)度，m;m-氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，組;ni = int (Lz/2r+l)，式中r-氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m;注氮 出氣口單元孔數(shù)為六個(gè)時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑Ri由下式獲得：式中： Ri-每組氮?dú)忉尫趴捉M單元孔數(shù)為六個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑， mm，i取值1 -m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始； Po一標(biāo)況下大氣壓力，Pa; i-采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，取值1-m間的整數(shù)； D-注氮管半徑，m。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構(gòu)成，沿注氮管每 隔一定距離L打一組由單元孔構(gòu)成的氮?dú)忉尫趴捉M的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作 面傾向長(zhǎng)度，m;m-氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，組;m = int(Lz/2r+l)，式中r-氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，m;注 氮出氣口單元孔數(shù)為六個(gè)時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑Ri由下式獲得：式中： Ri-每組氮?dú)忉尫趴捉M單元孔數(shù)為六個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑， mm，i取值1-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始； Po-標(biāo)況下大氣壓力，Pa; i-采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，取值1-m間的整數(shù)； D-注氮管半徑，m。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構(gòu)成，沿注氮管每 隔一定距離L打一組由單元孔構(gòu)成的氮?dú)忉尫趴捉M的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作 面傾向長(zhǎng)度，111;山一氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，組;]11 = ;[]11:山/2'+1)，式中1-氮?dú)鈹U(kuò)散半徑，1]1;注 氮出氣口單元孔數(shù)為六個(gè)時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑Ri由下式獲得：式中： Ri-每組氮?dú)忉尫趴捉M單元孔數(shù)為六個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑， mm，i取值1-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始； Po-標(biāo)況下大氣壓力，Pa; i-采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M數(shù)量，取值1-m間的整數(shù)； D-注氮管半徑，m。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)全斷面帷幕注氮的防滅火 方法，其特征在于:注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側(cè)敷設(shè)時(shí)，用煤塊或木煤加 W保 護(hù)并采用過濾網(wǎng)纏繞注氮氮?dú)忉尫趴捉M防堵，氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔可為兩至柴個(gè)時(shí)，式中：Rni-每組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔數(shù)為η時(shí)采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫艈卧椎陌霃剑?mm，i取值1-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始； Ri-每組氮?dú)忉尫趴捉M單元孔數(shù)為個(gè)的采空區(qū)第i組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔半徑，mm，i 取值1-m間的整數(shù)，從耐壓軟管端開始； η-每組氮?dú)忉尫趴捉M的單元孔個(gè)數(shù)，取值為2、3、4、5、7。
【文檔編號(hào)】E21F5/08GK105937405SQ201610291025
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李 東, 梁運(yùn)濤, 張光德, 宋雙林, 張建功, 李東發(fā), 周勇, 趙亞明, 楊波, 田富超, 陳慶豐
【申請(qǐng)人】煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司