防灭火注氮流量的计算
防灭火注氮流量的计算
防灭火注氮流量的计算氮气防灭火技术已作为综采和综放工作面的主要防灭火措施，由于每个矿井的地质条件、煤层开采条件及外围因素各不相同，因此，确定防灭火注氮流量就成为一个比较剌手的问题。
从理论上讲，注氮流量越大，防灭火（特别是灭火）的效果就越好，反之就越差，甚至不起作用。
要使选用的制氮能力既能满足防灭火所需注氮流量的要求，又能充分体现经济技术上的合理性，根据我国应用氮气防灭火的经验，在设计时着重考虑以下几个指标。
⑴采空区防火惰化指标预防综放面采空区内煤炭自然发火，重点是将采空区氧化带进行惰化，使氧含量降到阻止煤炭氧化自燃的临界值以下，从而达到使氧化带内的煤炭处于不氧化或减缓氧化的状态。
按煤炭氧化自燃的观点，采空区气体组分中除氧气外，氮气、二氧化碳等均可视为惰性气体，对煤炭的氧化起抑制作用。
氧气是煤炭自燃的助燃剂，注氮后采空区氧化带内氧气浓度的高低反映出注氮效果的好坏，因此把氧含量临界值作为惰化指标是合理的。
根据国内外实验研究表明：当空气中氧含量降到7%—10%时煤就不易被氧化，我国煤矿安全规程也明确规定，注氮后采空区氧化带内氧含量应小于7%，因此煤矿安全规程将采空区防火惰化指标定为7%是合理的，并将其指标作为设计依据。
⑵火区惰化指标采空区或巷道一旦发生火灾，采用注氮方法灭火时，在注氮的初期注氮流量要大，这是因为：一方面要迅速将火区空间惰化，另一方面注入的氮气还要惰化漏进的新鲜风流。
火区惰化后，继续注入的氮气主要起惰化漏风的作用，注氮流量就相应减少。
国外如德国和法国，灭火注氮流量一般每分钟为几十至几百立方米，总耗氮量达数十到数百万立方米，若按此计算，我国煤矿自身的经济承收能力是难以满足的。
通常灭火注氮量可按封闭火区体积的3倍计算。
实验研究表明：气体成分中当氧含量低于5%时就能阻止煤炭的氧化和燃烧，为防止采空区内可燃气体因明火而发生爆炸，因此，煤矿安全规程将火区惰化指标定为以氧含量低于3%是合理的，并将其作为设计依据。
采空区注氮措施
编号：SY-AQ-06189( 安全管理)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑采空区注氮措施Nitrogen injection measures in Goaf采空区注氮措施导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。
在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。
（一）井下拖管注氮量的计算白芨沟井已经建立永久注氮防灭火系统。
二号桥中央瓦斯泵站附近安装两台DW1200Nm3型制氮机与井下1640集中运输巷敷设永久注氮管路连接，可保证工作面采空区正常注氮。
采空区注氮量计算：注氮量的确定原则是使氮气充满整个需要惰化处理的区域。
注氮量可按下列公式计算。
式中：Qn——间歇式注氮时日注氮量，m3；b——工作面日推进度，m；L——工作面长度，m；H——采、放煤高度，m；K1——采空区气体置换系数，取2-3；K2——采空区冒落矸石松散系数，取0.8-0.9；K3——工作面推进速度校正系数，取0.8-0.9；0102102工作面采空区每日注氮量计算：=4.8×232×3×2.0×0.8×0.8=4276m3在具体开采过程中，注氮量要随工作面漏风量及采空区“三带”监测数据及时调整，每班供氮量不得小于6000m3，浓度不得低于97%的氮气，以达到注氮惰化指标为准。
注氮方式：在下隅角敷设20米φ108mm的地质钻杆，并将地质钻杆与支架连接，确保在支架移动时，地质钻杆随支架的移动进行移动，采用随采随注的方法进行注氮。
注氮方式见示意图。
（二）地面注液氮。
在不影响工作面开采的情况下，利用地表钻孔向采空区注液氮惰化渣台范围采空区，0102102综采工作面计划注液氮量500吨。
单个灭火系统流量计算公式
单个灭火系统流量计算公式在灭火系统设计和工程中，流量计算是一个非常重要的步骤。
正确的流量计算可以确保灭火系统在发生火灾时能够提供足够的灭火剂，从而有效地控制火势和保护人员和财产的安全。
本文将介绍单个灭火系统流量计算的公式及其相关内容。
首先，我们需要了解一些基本概念。
在灭火系统设计中，流量通常指的是灭火剂在单位时间内通过管道的流量，单位通常是升/分钟或者立方米/小时。
而灭火剂的流量取决于火灾的大小、类型和位置，因此需要根据具体情况进行计算。
在实际应用中，灭火系统的流量计算通常分为两种情况，静态流量和动态流量。
静态流量指的是在灭火系统全部启动但没有喷射灭火剂时的流量，通常用于确定管道和泵的尺寸。
而动态流量则指的是在灭火系统喷射灭火剂时的流量，用于确定喷头的数量和布置。
对于单个灭火系统的流量计算，我们可以使用以下公式：Q = K × A ×√(P)。
其中，Q代表灭火剂的流量，单位为升/分钟或者立方米/小时；K代表一个常数，通常为0.05；A代表需要覆盖的面积，单位为平方米；P代表需要覆盖的面积的高度，单位为米。
这个公式的推导基于灭火剂在单位时间内覆盖面积的计算，通过面积和高度的乘积再乘以一个常数来确定灭火剂的流量。
这个公式在实际应用中已经被证明是非常有效和可靠的。
在使用这个公式进行流量计算时，需要注意一些细节。
首先，需要准确测量需要覆盖的面积和高度，以确保计算的准确性。
其次，需要根据具体的灭火剂和管道系统来确定常数K的数值，不同的灭火剂和管道系统可能需要不同的常数。
最后，需要根据实际情况对计算结果进行调整，以满足特定的需求和要求。
除了单个灭火系统的流量计算公式之外，还需要考虑其他因素对流量的影响。
例如，管道的长度、直径和材质都会对流量产生影响，需要在计算中进行考虑。
此外，灭火剂的喷射方式和喷头的布置也会对流量产生影响，需要在设计中进行合理的安排。
总之，单个灭火系统的流量计算是灭火系统设计中非常重要的一部分。
煤矿用氮气防灭火技术规范
煤矿用氮气防灭火技术规范2006年7月14日9:12:0本标准中对氮气来源方式作了原则规定，但供氮能力必须满足最大防火注氮流量的需要，这是氮气防灭火成功与否的关键。
注氮工艺和方法是本标准的核心内容，同时也是防灭火效果好与否的关键。
但由于煤矿条件复杂，各矿井、各工作面的条件都不一样，因此在应用时需合理选择使用。
均压、堵漏和火灾监测是注氮防灭火的配合措施，也是提高氮气防灭火效果的可靠保证，应因地制宜地选择与实施。
本标准是在总结实际经验的基础上，制定出来的首部《煤矿用氮气防灭火技术规范》，为今后更好地开展氮气防灭火技术提供全煤炭行业的统一的技术依据。
本标准是一个独立性标准。
本标准规定的技术内容均独立于其它标准之外而独立成体，独立执行。
本标准由煤炭工业部科技教育司提出。
本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会归口。
本标准由煤炭科学研究总院重庆分院起草。
本标准主要起草人：王长元、邵启胤、徐承林。
本标准委托煤炭科学研究总院重庆分院负责解释。
煤矿用氮气防灭火技术规范1 范围本标准规定了煤矿用氮气防灭火的氮气源设备、注氮防灭火工艺和方法及主要技术参数等。
本标准适用于具有煤炭自然发火而又有条件建立氮气防灭火系统的矿井。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
《煤矿安全规程》1992-12-22中华人民共和国能源部《矿井防灭火规范》（试行）1988-10中华人民共和国煤炭工业部制定3 定义本标准采用下列定义。
3.1注氮防灭火方法method of fire fighting by nitrogen injection将氮气通过管路输送到需要防灭火的区域，使之降低该区域内空气中的氧气浓度，达到阻止煤炭氧化或窒息火源。
3.2采空区三带three zones of gob工作面采空区沿走向方向，按其氧气浓度不同而划分的区域，即冷却带、氧化带、窒息带。
注氮防灭火计算
¹静压输浆静压输浆是利用制浆点与灌浆地点标高不同而产生的自然压差, 借助输浆管道( 或钻孔) 将泥浆输送到灌浆区, 最后通过钻孔或小石门的方式将泥浆分布在火区或采区内。
这是应用最广泛的一种输浆方式。
º动压输浆即利用泥浆泵向注浆区灌浆。
这种输浆方式受浆量和其他条件的限制, 一般只作处理局部地点或静压输浆的辅助方式使用。
2. 主要注浆参数1、注浆量采空区注浆量的确定, 目前国内普遍采用的经验公式为:Q = K ·m 拼· L · H · C ( 米s)式中: Q一泥浆的固体材料体积( 米“) ;K 一灌浆系数, 即所需泥浆材料体积与采空区空间体积之比;m一煤层采高( 米) ;L 一灌浆区的走向长度( 米) ;H 一灌浆区的倾斜长度( 米) ,C一采区回采率( % ) 。
K 值对不同的矿井选值有所不同。
根据经验一般为3~ 5 %之间。
各地可因地制宜的选用。
2、土水比泥浆土水比的确定相当重要, 因为它直接影响灌浆的质量和效果。
随着煤层倾角、注浆方式、处理对象、注浆季节( 冬, 夏) 、输浆倍线的不同对它应作相应的改变, 采空区注浆通常以1 : 4~ 1 : 6 为宜, 个别情况达1 : 8 。
但对老塘洒浆应使泥浆浓度加大, 一般为1: 3~ 1 : 4 左右。
3、输浆倍线所谓输浆倍线系指泥浆在输浆管路内处于有压流动的情况下, 其输浆管路的总式中: N —输浆倍线,L —输浆管路的总长度( 米) ,H —泥浆在有压输浆管路内流动时其入口与出口处之高差( 米) 。
输浆倍线根据泥浆浓度、输浆管径、输浆量的不同而确定。
过大和过小都不利。
过大, 泥浆容易在管路内沉淀; 过小, 容易爆管跑浆或损坏闸门。
一般N 为3~ 8 , 也有超过10 的, 应用时视具体情况而定。
3 .¹采后注浆a . 钻孔注浆法一种是从地表直接打钻孔至所注浆的采空区, 利用该钻孔直接进行注浆。
氮气防灭火设计
新疆恒力煤业有限责任公司沙湾煤矿氮气防灭火设计及安全技术措施新疆恒力煤业有限责任公司沙湾煤矿二零一二年八月五日氮气防灭火设计及安全技术措施一、氮气防灭火应用氮气防灭火技术防治矿井自燃火灾，是公认的行之有效的技术措施。
氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体，其化学性质相对稳定，在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。
据有关资料介绍：当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。
基于上述氮气的性质及煤的氧化机理，向采空区及遗煤带注入氮气，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，可达到抑制采空区自燃，同时还能防止瓦斯爆炸事故的发生。
（一）氮气防灭火的作用和特点(1)氮气可以充满任何开形状的空间并将氧气排挤出去，使采空区深部及其顶板高冒处因氧气含量不足而使遗煤不能氧化自燃；(2)注氮过程中，采空区经常保持正压状态，致使新鲜空气难以漏入，有利于控制采空区遗煤自燃；(3)注入氮气后，可使采空区内和采空区周围介质的温度降低，起到冷却降温作用；(4)在瓦斯和火共存的爆炸危险区内注入氮气能抑制火区内可燃气体爆炸，提高灭火作业的安全性；(5)工艺简单，不污染环境；(6)氮气防灭火存在的主要问题是在矿井负压作用下，如果采空区漏风严重，则注入的氮气不易留存，易随漏风流向采面或邻近采空区；加上氮气本身虽然无毒，但具有窒息性，对人体有害，因此需与均压和其他堵漏风措施配合应用，使氮气泄露量控制在最低限度。
（二）注氮的要求(1)氮气源稳定可靠；(2)注入的氮气浓度不小于97%；(3)至少有一套专用的氮气输送管路及其附属安全设施；(4)有能连续不断地监测采空区气体成分变化的监测系统；(5)有固定或移动的温度观测站(点)和监测手段；(6)有专人定期进行监测、分析和整理有关记录，发现问题及时报告处理等规章制度。
三带划分
裴沟矿32051综采工作面注氮防灭火技术的应用郑煤集团公司总调度室秦功奇徐涛[摘要] 介绍了注氮防灭火的原理、方法，采空区“三带”的划分和确定，注氮方法及取得的良好效果。
[主题词] 防灭火技术注氮技术应用效果分析1、概况郑煤集团裴沟矿32051综放面剩余可采长度660米，倾斜长150米，平均煤厚9.5米，煤层自燃发火期为65天，发火等级不易自燃。
2005年8月工作面出水停产，无法向前推进（水量1500m3/h）,预计堵水需5—7个月。
虽然在堵水初期对工作面采取了一些防自燃发火的措施，但是在后来的施工过程中发现工作面中部支架附近温度升高，同时CO出现超标。
为了不影响堵水作业，在无法采取其它措施的情况下，选用了注氮防火的方法。
2、注氮防灭火2.1 注氮防灭火的原理氮气是一种无毒的不可燃气体，氮气注入井下采空区后具有：降低氧的浓度的作用，既可以迅速扑灭明火，又可以防止采空区遗煤自燃，还具有降温冷却的作用，兼具抑爆的效果。
使用注氮防灭火同时具有恢复工作量小，不损坏其它设备，不影响其它工作，成本低等优点。
注氮原理：制氮装置采用中空纤维膜分离制氮技术。
中空膜分离气体总过程分为溶解和扩散两步，即混合气体（空气）在膜的高压侧表面，以不同的溶解度溶于膜内，然后在膜底侧压力差的推动下，混合气体的分子以不同的速度向膜的低压侧扩散，渗透速度率较快的气体在膜透侧被富集，而渗透速度率相对较慢的气体则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。
2.2 注氮设备和工艺选择注氮设备选用DM-600型膜分离制氮机，采用这种设备具有井下移动灵活，运行可靠，操作方便，节省成本等特点，这种制氮机制氮效果好，氮气浓度可达到97％以上。
注氮方式有两种方法：①连续式；②间歇式。
采用那种方法取决于氮气在采空区的时间的长短，以及漏风和“三带”的情况。
根据32051工作面的现状：漏风渗透范围小，渗气性差，氮气在采空区中滞留的时间较长。
因此采用间歇式注氮。
注氮防灭火设计
2、考虑到井下移动注氮的便捷性、氮气的隔爆作用强、防灭火速度快及可靠性高，它特别适用于有煤尘爆炸危险和煤的自燃发火期较短的矿井。
（1) 氮气防灭火1）氮气防灭火技术的要求本矿氮气防灭火主要作用是对采空区进行预防性注氮，当采空区发生火灾时可进行灭火注氮。
2）设计依据本矿井煤层均属容易自燃煤层。
3）注氮工艺系统及设备①注氮系统由于本矿井田范围大，采用井下移动注氮系统。
②制氮装置选用MD-800型井下移动式膜分离制氮装置，功率290kW。
③注氮工艺埋管注氮：在工作面进风顺槽一侧沿采空区埋设一趟注氮管路。
当埋入一定深度后开始注氮，同时埋设第二趟注氮管路。
当第二趟注氮管口埋入采空区氧化带于冷却带的交界部位时开始向采空区注氮，同时停止第一趟管路注氮，并重新埋设注氮管路，如此循环，直至工作面采完为止。
④注氮方式注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮；从时间上分为连续性注氮和间断性注氮。
工作面开采初期和停采撤架期间，或因遇地质破碎带、机电设备等原因造成工作面推进缓慢，宜采用连续性注氮；工作面正常回采期间，可采用间断性注氮。
⑤注氮量按吨煤注氮量计算Q N=5AK/330×60×24式中：Q N——注氮流量，m3/min；A——年产量，t；K——工作面回采率。
则：Q N=5×1200000×0.95/330×60×24=12m3/min⑥注氮堵漏凝胶堵漏剂（煤粉灰30%、水玻璃3%、铝酸钠1.5%、其余为水）。
⑦注氮气体监测采空区应同时预埋束管监测探头，在注氮管或支管分叉处必须设置观察点。
为了考察注氮的流向及分布，可借助施放SF6示踪气体加以检测。
4）安全管理①在注氮过程中，工作场所的氧浓度不得低于18.5％)，否则停止作业并撤除人员，同时降低注氮流量或停止注氮，或增大工作场所的通风量。
②制氮设备的管理人员和操作人员，须经理论培训和实际操作培训，考试合格，才能上岗。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
防灭火注氮流量的计算
氮气防灭火技术已作为综采和综放工作面的主要防灭火措施，由于每个矿井的地质条件、煤层开采条件及外围因素各不相同，因此，确定防灭火注氮流量就成为一个比较剌手的问题。
从理论上讲，注氮流量越大，防灭火（特别是灭火）的效果就越好，反之就越差，甚至不起作用。
要使选用的制氮能力既能满足防灭火所需注氮流量的要求，又能充分体现经济技术上的合理性，根据我国应用氮气防灭火的经验，在设计时着重考虑以下几个指标。
⑴采空区防火惰化指标
预防综放面采空区内煤炭自然发火，重点是将采空区氧化带进行惰化，使氧含量降到阻止煤炭氧化自燃的临界值以下，从而达到使氧化带内的煤炭处于不氧化或减缓氧化的状态。
按煤炭氧化自燃的观点，采空区气体组分中除氧气外，氮气、二氧化碳等均可视为惰性气体，对煤炭的氧化起抑制作用。
氧气是煤炭自燃的助燃剂，注氮后采空区氧化带内氧气浓度的高低反映出注氮效果的好坏，因此把氧含量临界值作为惰化指标是合理的。
根据国内外实验研究表明：当空气中氧含量降到7%—10%时煤就不易被氧化，我国煤矿安全规程也明确规定，注氮后采空区氧化带内氧含量应小于7%，因此煤矿安全规程将采空区防火惰化指标定为7%是合理的，并将其指标作为设计依据。
⑵火区惰化指标
采空区或巷道一旦发生火灾，采用注氮方法灭火时，在注氮的初期注氮流量要大，这是因为：一方面要迅速将火区空间惰化，另一方面注入的氮气还要惰化漏进的新鲜风流。
火区惰化后，继续注入的氮气主要起惰化漏风的作用，注氮流量就相应减少。
国外如德国和法国，灭火注氮流量一般每分钟为几十至几百立方米，总耗氮量达数十到数百万立方米，若按此计算，我国煤矿自身的经济承收能力是难以满足的。
通常灭火注氮量可按封闭火区体积的3倍计算。
实验研究表明：气体成分中当氧含量低于5%时就能阻止煤炭的氧化和燃烧，为防止采空区内可燃气体因明火而发生爆炸，因此，煤矿安全规程将火区惰化指标定为以氧含量低于3%是合理的，并将其作为设计依据。
⑶ 防火注氮流量的计算
工作面防火注氮流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、漏风量大小及区内气体成分的变化等诸多因素。
MT/T701-1997标准中推荐的计算方法为按采空区氧化带氧含量计算，其余的计算方法仅作参考。
① 按采空区氧化带氧含量计算（MT/T701-1997标准中推荐的计算方法）
此法计算的实质是将采空区氧化带内的原始氧含量降到防火惰化指标以下，按下式计算注氮流量。
h m C C C C k Q Q N N /7801
07.097.007.015.03.156016032210=-+-⨯⨯⨯=-+-••=
式中：Q N ——注氮流量，m 3/h;
Q 0——采空区氧化带内漏风量，m 3/min ，现取5m 3/min;
C 1——采空区氧化带内平均氧浓度，20%～10%，取15%；
C 2——采空区惰化防火指标，取 7%。
C N ——注入氮气中的氮气浓度，97%。
K ——备用系数，一般取1.2~1.5,现取1.3。
② 按产量计算
按产量计算的实质就是向采空区注入一定流量的氮气，以惰化每天采煤所形成的空间体积，使其氧气浓度降到惰化指标所需要的注氮流量，按下式计算。
h m C C t N N A k Q N /1056107.0209.03307.09.047.12430000003.112432121=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-••••••=ρ 式中：Q N ——注氮流量，m 3/h;
A ——年产量，t ，取3000kt/a;
t ——年工作日，取330d;
ρ——煤的密度，t/m 3，取1.47t/m 3;
N 1——管路输氮效率，一般取0.9；
N 2——采空区注氮效率，一般为0.3—0.7，取0.7； C 1——空气中的氧含量，取20.9%;
C 2——采空区防火惰化指标，规程定为7%。
K ——备用系数，一般1.3～1.5，取1.3。
③ 按瓦斯量计算
h m C C Q Q N /5.4301
.01001.072560106030=-⨯⨯=-= 式中：Q N ——注氮流量，m 3/h;
Q 0——综放通风量，m 3/min;工作面通风量725m 3/min;
C ——综放面回风巷瓦斯浓度，%，按0.01%计。