1307工作面灌浆、注氮设计变更
工作面注氮设计方案
综采工作面注氮设计方案及安全技术组织措施因工作面前期开采期间，防灭火系统未能同时建设，故采取在8103回顺打钻注氮，此方法可根据工作面推进情况灵活选取最能控制氧化带发生氧化的地点进行打钻注氮，使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带，从而达到抑制采空区自燃的目的。
二、注氮系统选取选用一台DT-800/97移动式矿用碳分子筛制氮装置为井下综采工作面注氮。
DT-800/97主要性能指标参数:(1)产N2量：800Nm3/h(2)N2纯度：≥97%(3)N2压力： 0～0.6MPa(可调)(4)工作压力： 0.5～0.8MPa三、注氮工艺钻孔注氮：从8103回风顺槽H5测点向西30m处向8101采空区打钻孔注氮。
管路铺设路线：制氮机组→8103回风顺槽→钻孔→8101综采工作面采空区配套注氮管路为4寸聚乙烯管路。
四、注氮方式注氮方式选为开放式注氮五、注氮量1、因工作面为停产待验收状态，故注氮量以工作面及回风顺槽氧气浓度不低于19%为准连续注氮，低于19%时停止注氮，间歇一个班后再注。
2、注氮地点安全通风量计算Q0=Q N（C N+C1-1）/(C1-C2)式中：Q0——工作场所的安全通风量，m3／min；Q N——最大氮气泄漏量，m3／min；C N——泄漏氮气中的氮气浓度，％；C1——工作面或巷道中原始氧气浓度，一般取20．8％；C2——工作场所的安全氧浓度指标，18．5％。
则：Q0=12×（0.97+0.208-1）/（0.208-0.185）=92.9m3／min经计算安全通风量为93m3／min就可以稀释采空区泄漏出的氮气量。
六、注氮气体监测在8101工作面采空区预埋了束管监测探头，测点包括下隅角、上隅角、工作面回风流及采空区。
七、氮气防灭火注意的问题1）应注意观察氮气的流向，工作面配风要能够冲淡氮气浓度，为减少耗氮量，可将采空区注氮与通风调压相配合。
注氮施工方案
一采区下组煤（8#煤）采空区密闭注氮设计一、氮气防火1、设计依据（1）矿井开拓方式、采区布置矿井采用斜井单水平开拓，矿井布置3条大巷，1条为运输大巷，铺设胶带运送机运输煤炭，1条为辅助运输大巷，铺设轨道运输材料、设备，另一条为专用回风巷。
全井田划分三个盘区，首采区为一盘区为于进回风斜井井底车场附近，利用矿井3条大巷开采，采煤工作面分布于3条大巷的两侧。
垂直开采深度170m~480m。
（2）采煤方法采煤方法为倾斜长壁综合机械化采煤法，首采工作面长80m，采高2.2m，倾斜长度1000m.工作面回踩率0.95.工作面采用“三八”作业制度，二班采煤，一班准备，日完成9个循环，循环进尺0.6m。
（3）煤层赋存条件4-2煤层稳定，煤层倾角2~4°，井田内地质构造简单，局部有小断层。
煤层顶板为粉砂岩和泥岩，容易冒落，地板为黑色碳质泥岩，遇水膨胀。
（4）煤层自燃倾向性4-2煤层经鉴定自燃倾向性为容易自燃。
2、注氮防火系统（1）注氮设备由于矿井产量不大，一个工作面生产，注氮量小，因此选用井下移动式注氮设备，比地面固定式注氮设备投资小，灵活机动。
因此选用井下移动式注氮设备。
（2）为了渐少制氮设备的移动次数，制氮设备安装在辅助运输大巷旁侧的制氮硐室中，输啖管路从制氮硐室、辅助运输大巷、经联络巷铺设到采煤工作面运输顺槽口，运输顺槽并列铺设两趟等直径的钢管，一趟铺设到工作面开切眼附近，另一趟铺设到离第一趟管口30m 处，随工作面推进注氮管路被埋入采空区内。
每趟管路在运输顺槽口安装一个阀门，管路的出口端式中 K ——工作面回采率，95%。
③按瓦斯量计算C CQ Q C N -=10 min /5.001.01001.05003m =-⨯= 式中 C Q ——工作面通风量，m 3/min ；C ——采煤工作面回风流中瓦斯浓度，%。
④按采空区氧化带氧浓度计算1)(221-+-=C C Q C C Q NC VNmin /75.3107.097.03)07.012.0(3m =-+⨯-=式中 C 1——采空区氧化带内原始氧浓度，%；C 2——注氮防火惰化指标，取7%； Q V ——采空区氧化带的漏风量，m 3/min ； C NC ——注入氮气中的氮气纯度，%。
煤层气水平井注氮增产改造技术
290CPCI 中国石油和化工石油工程技术煤层气水平井注氮增产改造技术王 靖 张 嫔（中石油煤层气有限责任公司韩城分公司 陕西韩城 715400）摘 要：对某煤矿低孔、低压、低含水饱和度、高变质程度的煤储层特点和筛管完井煤层气解吸困难情况，为了实现瓦斯治理与煤层气共同开发的需要，探索出一套煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。
利用顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式的不同特点，实施多次“注氮－憋压－放喷”作业，通过注氮改造可以清除近井污染，沟通煤层割理裂隙，改善井筒远处煤层渗透率，建立单相气体渗流通道，实现煤层气高效开发的目的。
关键词：煤层气 水平井 注氮增产 改造技术引言我国煤层气储存条件具有“三低一高”的特点。
针对“三低一高”的煤储层特点，必须经过煤储层改造才能获得有工业价值的产量。
近年来，国内外学者对煤对氮气的吸附理论、注入氮气驱替煤层气的作用机理、煤层气井氮气焖压、煤层气水力压裂氮气泡沫伴注等利用氮气进行煤储层改造的方法进行了研究，研究表明向煤层气井内注入氮气对提高煤层气采收率技术上是可行的。
鉴于此，某煤矿瓦斯治理与煤层气开发合作项目组在总结国内外研究资料的基础上，研究注入氮气进行顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式作用机理，以期得到一套适合于七元煤矿区煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。
1 煤层气水平井特点煤矿区煤层气的开发利用是保障煤炭这一主体能源安全生产和国家能源安全的重要措施，按照“先采气，后采煤”的原则，通过先采气进行瓦斯治理，降低采煤风险。
煤层气水平井特点主要包含以下几点：第一，井身的结构比较简单，施工难度比较小。
水平井的主井通常情况下都是没有分支的，水平井钻具是沿着目标煤层朝着垂直井的方位前进，一般平面摆动相对较小。
钻进时采用能控制导向的组合钻具沿着煤层下倾的方向近水平的钻进，技术要领是整套系列的钻具在井内弯曲的角度与幅度变化比较小，井眼的轨迹比较容易控制，钻井的效率和成井率比较高，综合成本整体上不是很高。
1307工作面灌浆注氮设计变更
ZXTF-18-4-15陕西金源招贤矿业有限公司1307工作面灌浆、注氮设计变更通防部2018年4月15日会审表审批意见1307工作面灌浆、注氮设计变更截止2018年4月14日，1307工作面累计回采525m。
根据回采期间防灭火实际情况，变更《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》相关内容。
具体如下：一、灌浆系统设计变更将《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》中“灌浆参数的选择”内容变更如下：按回采工作面每小时灌浆量计算：δρ式中：Q—回采工作面灌浆量，m3/h，G—工作面日产量，t/d，根据生产计划，取7260.5，W—工作面灌浆宽度，m，根据临近矿井经验，取90，h—灌浆材料覆盖厚度，可取0.05-0.25m，取0.10δ—水土比倒数，可取3-5，根据临近矿井经验，取4：1，M—浆液制成率，取0.9，ρC—煤的密度，根据测定结果，取1.4t/m3，H—工作面回采高度，综放工作面取割煤高度加放顶煤高度之和乘以顶煤回收率，m，H =10.33*0.93=9.61L—工作面长度，根据1307工作面切眼实际长度，取166.2m，N—灌浆添加剂防灭火效率因子，一般取1-2，根据临近矿井经验，取2，t—灌注时间，h/d，取5=19.73 m3/h按每天灌注5h计算，每天需要灌浆量98.65m3。
地面灌浆泵的灌浆能力为60m3/h，按每天灌注5h计算，每天灌浆量300m3。
实际作业中，每间隔2天进行一次灌浆作业，每次灌注时间不小于5h，满足灌浆要求。
二、注氮系统设计变更将《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》中“注氮量计算”内容变更如下：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，计算公式为：式中：QN——注氮流量，m3/h，Q0——采空区氧化带内漏风量，可取5-20m3/min，现取13 m3/min，C1——采空区氧化带内原始氧浓度，10%～15%，取15%，C2——采空区防火惰化指标，取7%，CN——注入氮气中的氮气纯度，97%，k——富余系数，一般取1.2～1.5，现取1.3，=1080 m3/h经计算，1307工作面回采期间需氮量为1080m3/h，每天注氮量25920 m3。
龙东煤矿注氮方案及安全技术措施
7163采空区注氮案及安全技术措施龙东煤矿通风科2015.127163采空区注氮案及安全技术措施一、氮气防灭火设计案（一）概况：现我矿开采的7163轻放面所属7#煤层属于容易自燃煤层，该面为大倾角坚硬顶板，推进度受限，放煤管理困难，又因该面大部为俯采段，传统的注浆防灭火式效果不佳，采空区存在自燃发火的隐患，我矿采取开放式注氮的防灭火案进行治理。
（二）氮气性质及防灭火原理氮气在空气中约占78％，是一种无色、无臭、无毒的气体，与同体积的空气重量比为0.97，比空气稍轻。
在标准大气压和绝对温度为273K 时，气体的真空密度为1.25g/L。
空气中的氮气在常温下通过空气分离设备，即能分离出氮气。
氮气是不燃烧气体，也不助燃，溶水极微，性质稳定，不易与其它化学元素化合，无腐蚀作用，属于惰性气体。
由于氮的密度接近于空气的密度，因此，气体在采空区能均匀地扩散，且不易被煤和岩吸附。
氮气用于煤矿防灭火，主要有以下作用：(1)窒息作用在防灭火区域注入氮气后，使该区域气体氧的含量降低，增加了气体惰性化阻止了煤炭氧化。
对于火区，则因氧的含量不足而熄灭。
对于防火区域，则缩小了氧化带，扩大了窒熄带，有利地抑制了煤的氧化自燃。
(2)抑爆作用由于这种气体遇高温(火区)其成分不变，与可燃物质及可燃气体不产生化学反应，所以，注入氮气后冲淡了可燃气体与氧的含量，使其形成惰化气，从而使混合气体失去可爆性。
采用氮气防灭火不仅效果好，而且也较经济，具体有以下优点：(1)氮气是制氧过程中的另一产品，也可从空气中专门提取，因此来源便，可供量大，单位产气成本比液态二氧化碳低。
(2)注氮后，氮气可以充满任形状的有限燃烧空间和预防自燃空间，便于对煤矿采空区深部、高冒之处以及人们难以接近的地点进行防灭火。
(3)使火区气体惰性化，防止瓦斯和煤尘爆炸。
(4)注氮防灭火不损坏和不污染机械设备及井下设施，灭火后恢复工作量少且容易。
氮气灭火的缺点是：氮气在采空区停滞时间短，在矿井负压作用下易散失。
材料斜井黄泥灌浆、注氮管路安装技术措施
材料斜井黄泥灌浆、注氮管路安装技术措施一、情况说明根据我公司初步设计要求，需在地面建设黄泥灌浆站和注氮防灭火系统。
现根据生产组织安排，由抽放队负责材料斜井的管路安装工程，为确保管路顺利安装，特制定本安装技术措施。
二、安装地点及工程量1、黄泥灌浆站布置在副斜井提升绞车东南护坡上部，设计管径为DN100*4.5mm内外涂塑钢管，计划在机修车间外侧护坡铺设经材料斜井布置入井（斜井底），铺设总长度为1060米。
2、注氮站布置在地面乳化液配液站东侧，设计管径为DN100*4.5mm内外涂塑钢管，沿北侧护坡铺设至材料斜井底，铺设总长度1060米。
三、工程量及人员组织材料斜井管路预计安装工期为9天，每天安排13人，仅八点班作业，每天改造230米，共计2120米。
1、管路改造预计所需材料明细：四、管路安装工艺流程第一步：由抽放队把所需安设的管路运到安装地点。
第二步：由地测科标识材料斜井腰线作为施工依据。
第三步：由抽放队对注氮、注浆管卸车并进行排管。
第四步：由抽放队对管路进行上架安装，并用U型卡固定。
五、管路运输方案（一）管路运输方式1、材料斜井使用架子车运输管路，每个架子车装42根四寸管路，管路前后依次用钢丝绳绑紧，并用挂钩将管路钩在架子车上。
2、使用架子车运输管路至安装地点，施工人员就近卸管，每卸两根后再由信号工联系绞车房下车至下一处安装点卸车，以此类推。
3、人工搬运管路时，保证管路轻装轻卸，不破环管件防腐层。
斜井搬运管路时，搬运工必须系好安全带。
4、人员在卸管路时，没有信号工打点，绞车房司机不得松钢丝绳，架子车下坡处必须安设挡车器。
（二）运输管路安全措施1、管路在架子车上应绑扎牢固，所有绑扎的管路车辆，不能因振动而自行松动（用道木、勾木、楔子等将管路背紧，严禁偏载）。
2、管路的运输采用架子车装车，封车，装车时做到整齐，前后距离均匀。
3、下放管路时，必须用钢丝绳绑扎严实，确保管路不得滑动，并用挂钩将管路前后钩在架子车上。
注浆改造加固含水层技术在带压工作面安全回采中的应用
不大。 ３注 浆改 造加 固含水 层技 术 的应用 ３ ． １对工 作 面低 阻异常 区的 钻探 验 证 为保证 工作 面 的顺 利 回采 ， 采用 Ｓ Ｇ Ｚ一１ Ａ１ ５ ０ 钻 机和 Ｓ Ｇ Ｂ ６—１ ０泥浆 泵在 工 作 面的 回风 巷 Ｊ １ 点 向西 ３ ０ ｍ 和运 输 巷 Ｙ ２ ０点 向 西 １ ０ ｍ 分 别 打 立 孔 一个 ， 以验证 探 测 的低阻 异常 区 。 探 测 结果如 下 ： １ ｝ ≠ 孔： 终孔 深 度 ６ ７ ． ９ ８ ｍ， ５ ６ ． ８ ｍ 见 奥灰 ， 钻孔 水 量 最大 １ ３ ． ５ ｍ ／ ｈ ， 水压 ３ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ， 观 测一 周后 ， 水 压降为 Ｉ ． ５ ＭＰ ａ ， 水量 降为 １ ． ２ ｍ。 ／ ｈ 。该 孔用 Ｓ Ｇ Ｂ ６ 一１ ０泥浆 泵注 入水 灰 比 １ ： ０ ． ５～１ 水 泥浆 封 闭。
２ ＃ 孔： 终 孔深 度 ７ ４ ｍ， ６ ４ ｍ 见奥灰 ， 钻入奥灰 深度 为 ｌ Ｏ ｍ， 钻 孔水 量最 大 ２ ２ ． ５ ｍ ／ ｈ， 水 压 ４ ． ３ ＭＰ ａ ， 观测 二 周后 ， 水量稳定在 １ ． ０ ｍ ／ ｈ ， 水 压
稳 定在 ４ Ｍ Ｐ ａ～ ４ ． ３ ＭＰ ａ ， 说 明此处 奥灰 虽 然水 压值 较大 ， 但连通 性 较差 ， 不 易疏干 。
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的扩 排措 施 。 井 下 抢 险 队 负 责 ； 排 水 过 程 中做 好 工作 面 、 采 区 车场 、 片 口、 水 平大 巷 的水 沟清 挖 、 挡
（ ２ ） 注浆材料 ： 为满足双液动水注 浆工艺， 从 经济成本 、 材料来源和效 果考 虑， 采用水泥 、 水玻 水墙修建工作 ， 防止水 串入 其他工作面和掘进迎 璃双液浆 ， 其胶凝时间可准确控制 （ 从几秒 到几十 头； 若 出水地 点 人员安 全 受 到威 胁 时 ， 应 首 先 撤 出 分 钟 ） ， 结石 率可 达 ９ ８ ％ 一１ ０ ０ ％； 可灌性好 ， 可 在 组分简单 ， 便于现场配制和注浆 受水威胁地点人 员， 若威胁严重 ， 有淹井危险 时， 较大裂隙中使用 ； 矿井停产 ， 撤 出所有生产人员 ； 在保证人身安全的 操 作 。 前提下 ， 对水害事故进行抢险 ， 确保 由于水害造成 （ ３ ） 浆液配 比 ： 所选注浆材料 为 ４ ２ ５ ＃ 新 鲜硅 的损失降到最低程度 。 酸盐水 泥 ， 水 玻璃 模 数 为 ２ ． ４～２ ． ６ ， 波美 度 为 ５结 论 ４ ０ Ｂ ｅ 。注 浆施 工 前 进 行 浆 液 配 比试 验 ， 以 获 得 最 佳 配 比数据 ， 浆液 配 比 的原 则是 ： 要使 浆液 凝 固速 通 过科 学 的方 法对 采煤 工 作 面 的 富水 性 进 行 水 泥 与 水 玻 璃 的 比 例 应 适 当加 大 ， 相 反， 要 探测 ， 打眼进行 验证 。然后根据 已知的地 质资料 度 快 ， 对工作面的涌水量和突水量进行预测 ， 进行计算 ， 使浆液扩散距 离远 ， 就 必须减少水泥浆与水玻璃 以减缓浆液 的凝 固速度 。经过试验配比 最后在以上基础上提 出应对突水 的方法 ， 如此才 的比例 ， 见下表 。 能将矿井水 害防患于未然 ， 即使发生突水 事故也 得 出三种浆液凝固时间 ， 表 １ 浆液配比表 能快速、 准确地应对 。
地铁土建七标同步注浆及二次注浆配合比设计
地铁土建七标同步注浆及二次注浆配合比设计
1、同步注浆配合比设计要求：
1）砂浆要求
a、胶凝时间：一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。
对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，通过现场试验调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。
b、固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于1.0MPa。
c、浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%。
d、浆液稠度:8～12cm
e、浆液稳定性:倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。
2）配合比
在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，参考以下配合比，通过现场试验优化确定，确保同步注浆浆液性能达到要求:
①、同步注浆配比试配：
一般地质段同步注浆浆液配合比（kg/m3）
富水地质段同步注浆浆液配合比（kg/m3）
使用要求的配方，书面报监理工程师审定后正式投入使用。
同时在试推进施工过程中对浆液的配合比核对推进后地表沉降监测情况进行相应的优化及调整。
2、二次注浆配合比：
①：技术要求：浆液凝胶时间宜控制在60s左右。
②：双液浆配合比设置：
A液（水泥浆）水泥：水=1:1（质量比）
B液（水玻璃溶液）水：水玻璃=3:2（质量比）
浆液体积比例：A液75%，B液25%。
双液浆浆液配合比（根据现炀实际需要调整配比）
二次注浆浆液性能指标。
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ZXTF-18-4-15
陕西金源招贤矿业有限公司
1307工作面灌浆、注氮设计变更
通防部
2018年4月15日
会审表
审批意见
1307工作面灌浆、注氮设计变更截止2018年4月14日，1307工作面累计回采525m。
根据回采期间防灭火实际情况，变更《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》相关内容。
具体如下：
一、灌浆系统设计变更
将《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》中“灌浆参数的选择”内容变更如下：
按回采工作面每小时灌浆量计算：
Q=GWh(δ+1)M ρ
C
HLNt
式中：
Q—回采工作面灌浆量，m3/h，
G—工作面日产量，t/d，根据生产计划，取7260.5，
W—工作面灌浆宽度，m，根据临近矿井经验，取90，
h—灌浆材料覆盖厚度，可取0.05-0.25m，取0.10
δ—水土比倒数，可取3-5，根据临近矿井经验，取4：1，
M—浆液制成率，取0.9，
ρC—煤的密度，根据测定结果，取1.4t/m3，
H—工作面回采高度，综放工作面取割煤高度加放顶煤高度之和乘以顶煤回收率，m，H =10.33*0.93=9.61
L—工作面长度，根据1307工作面切眼实际长度，取166.2m，
N—灌浆添加剂防灭火效率因子，一般取1-2，根据临近矿井经验，取2，
t—灌注时间，h/d，取5
Q=7260.5∗90∗0.15∗(4+1)∗0.9
1.4∗9.61∗166.2∗2∗5
=19.73 m3/h
按每天灌注5h计算，每天需要灌浆量98.65m3。
地面灌浆泵的灌浆能力为60m3/h，按每天灌注5h计算，每天灌浆量300m3。
实际作业中，每间隔2天进行一次灌浆作业，每次灌注时间不小于5h，满足灌浆要求。
二、注氮系统设计变更
将《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》中“注氮量计算”内容变更如下：
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，计算公式为：
Q=k∗60∗Q O
C1 −C2 C N+C2−1
式中：
QN——注氮流量，m3/h，
Q0——采空区氧化带内漏风量，可取5-20m3/min，现取13 m3/min，C1——采空区氧化带内原始氧浓度，10%～15%，取15%，
C2——采空区防火惰化指标，取7%，
CN——注入氮气中的氮气纯度，97%，
k——富余系数，一般取1.2～1.5，现取1.3，
Q=1.2∗60∗12
12%−7% 97%+7%−1
=1080 m3/h
经计算，1307工作面回采期间需氮量为1080m3/h，每天注氮量25920 m3。
设计注氮泵注氮量1200m3/h，每天检修2小时，每天注氮量26400 m3，满足要求.
三、《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》其他内容保持不变。
1307工作面回采期间，严格执行《1307工作面防灭火设计及安全技术措施》、《1307工作面回采作业规程》。