[發明專利]一種快速控制采空區氧化帶寬度的風流隔斷注氮方法

在審

• 申請號: 202011237653.3
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112282843A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 李金洋;齊慶杰;岳劉杰
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21F17/103
• 分類號: E21F17/103;E21F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種快速控制采空區自燃氧化帶寬度的風流隔斷注氮方法，其特征在于：包括風流隔斷墻和注氮技術，所述風流隔斷墻和注氮技術包括隔斷墻、注氮系統、制氮機組、輸氮管路、注氮管路、三通接頭。

2.根據權利1所述的一種快速控制采空區自燃氧化帶寬度的風流隔斷注氮方法，其特征在于所述的風流隔斷墻采用固體泡沫噴注或裝滿碎煤的草袋子砌筑；隔離墻砌筑在綜放工作面運順、回順的隅角的切頂線處，每隔10-15m砌筑一道，向采空區傾斜上下方向的長度盡可能延長，需超過順槽的寬度，所砌高度應等于采高。

3.根據權利1所述的一種快速控制采空區自燃氧化帶寬度的風流隔斷注氮方法，其特征在于所述的注氮系統布置在綜放工作面進風巷，采用下隅角采空區注氮方式惰化采空區，防治遺煤自燃。

4.根據權利1所述的一種快速控制采空區自燃氧化帶寬度的風流隔斷注氮方法，其特征在于所述的制氮機組布置在車廠變電所或采區的集中軌道巷內，選用的制氮機既要滿足防滅火注氮流量的要求，又要實現經濟技術上的合理性；所制氮氣純度應滿足《煤礦安全規程》的規定，制氮機最大流量應大于所需的注氮流量。

5.根據權利1所述的一種快速控制采空區自燃氧化帶寬度的風流隔斷注氮方法，其特征在于所述的輸氮管路應按照平、直、穩得原則鋪設，鋪設時應該盡量減少拐彎，接頭連接不要漏氣，注氮管路沿地板鋪設，每節鋼管的支點應為3-5點，禁止在管路上堆放他物，低洼處應設置放水閥，選取的輸氮鋼管供氧壓力應滿足輸氮工作的需求；

所述的輸氮管路與布置在底板處的注氮管連接，工作面自開采線埋設第一趟注氮管路，管路末端連接直角接頭，轉接另一根注氮管平行于工作面布置，氮氣釋放口的鋪設方位應與工作面保持平行且成直角彎拐向采空區，注氮口的高度必須高于底板的高度，同時在注氮管路每隔一段距離打上花眼，另外為避免在某些情況下注氮管口被砸或堵塞，可以使用木垛或較大的石塊等堅固物加以保護，在花眼處可用鐵絲網包裹；

所述的三通接頭用以連接輸氮管路注氮管路，注意連接處要緊密相連，不能有漏氣現象發生；

所述的所制氮氣純度應為97%-98%，是根據《煤礦安全規程》中的規定：注入的氮氣濃度應不低于97%，注入后采空區的氧氣濃度不能大于7%；

所述的制氮機注氮流量，按照照式（1）進行計算：

(1)

式中：Q_N為注氮流量，m³/h；Q₀為采空區氧化帶內漏風量，m³/h；C₁為采空區氧化帶內平均氧濃度，%；C₂為采空區惰化防火指標，%；C₂為注入氮氣中的氮氣濃度，%；K為備用系數。

6.一種快速控制采空區自燃氧化帶寬度的風流隔斷注氮方法，其特征在于采用風流隔斷墻及注氮技術通過以下步驟實現：

步驟一、在綜放工作面運順、回順的隅角切頂線處每隔10-15m砌筑一道2-3m隔離墻，布置如圖1所示；風流隔斷墻用以固體泡沫噴注或采用采用裝滿碎煤的草袋子砌筑，向采空區傾斜上下方向的長度盡可能延長，需超過順槽的寬度，所砌高度應等于采高；

步驟二、在構筑隔離墻的基礎上進行開放方式埋管注氮，將制氮機組布置在車廠變電所或采區的集中軌道巷內，將注氮機與輸氮管路緊密相連，輸氮管路應按照平、直、穩得原則鋪設，鋪設時應該盡量減少拐彎，接頭連接不要漏氣，注氮管路沿地板鋪設，每節鋼管的支點為3-5點，禁止在管路上堆放他物，低洼處應設置放水閥或放水器；

步驟三、按照以上原則輸氮管路沿著工作面進風巷接到采空區，在輸氮管路的分岔處設置好三通接口、截止閥；

步驟四、輸氮管鋪設到距離工作面 20-25 m 為止，與布置在底板處的注氮管路相連接；注氮管路設置長度為20-25 m，布置時注氮口的高度必須高于底板的高度，為了避免在某些情況下注氮管口被砸或堵塞，可以用使用木垛或較大的石塊等堅固物加以保護；從注氮管末端使用直角接頭連接另一根注氮管路，拐向采空區，與工作面平行，管路長度設置為50-80m，在長度上間隔0.3 -0.5m連續打花眼，孔徑為30-40 mm，所有孔連續均勻分布排列，在花眼處可用鐵絲網包裹妥當；這樣既可以有效增大注氮擴散面積，同時也保護鋼管不會輕易被垮落的巖石砸變形；

步驟五、在工作面下隅角采空區前后交錯平行埋設另一條管路，前后交錯20-25m，注氮管路埋入采空區長度到達40-50m時關閉前一個管路，如此循環直到工作面煤炭采完為止；

步驟六、每隔一段時間作業人員需要對氮氣輸送管路進行試壓撿漏作業，制氮裝置與注氮管路的管理應該嚴格執行《煤礦安全規程》及有關機電設備操作規程的規定；

所述步驟四氮氣輸送管道的直徑應滿足最大氮氣輸送流量和壓力以及氮氣供應壓力的要求，按照如下公式進行計算：

(2)

式中：P₂為管末端絕對壓力，Mpa；Qmax為最大輸氮流量，m³/h；D₀為基準管徑，mm；D_i為實際輸氮管徑，mm；L_i為相同直徑管徑的長度，m；λ₀為管阻力損失系數；λ_i為實際管徑的阻力損失系數。