陕西淳化姜家河煤矿有限公司
注
氮
实
施
方
案
生产技术科
2011年6月14日
陕西淳化姜家河煤矿有限公司
注氮实施方案
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 C
Q 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 V
N
min /75.31
07.097.03
)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，%。

从以上四方面计算，选取最大值，Q N =3.75 m 3
/min 。

采煤工作面采空区防火最大注氮量
Q Nmax =1.2 Q N
=1.25×3.75≈m 3
/min
选用煤炭科学总院抚顺分院生产的DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置两套，1套工作，1套备用。

DM-300型移动式制氮装置的技术参数见下表：
DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置技术参数表
输氮管道选用热轧无缝钢管，连接方式采用法兰连接。

①管道内径
V
Q d N 1457
.0=
m 094.010
5
1457
.0== 式中 d ——输氮管内径，m ；
V ——输氮管内流速，取15m 3
/s 。

选取外径102mm 热轧无缝钢管。

②管道壁厚
]
[2σδw d P ⋅=
cm 054.080
22
.108.0=⨯⨯=
式中 δ——输氮管路壁厚，cm ；
P ——管路最大工作压力，MPa ； d w ——氮气管外径，cm ； [σ]——允许压力，80Pa 。

辅助运输大巷管路选δ=3.5mm ，采煤工作面运输顺槽选δ=5mm 。

输氮管道参数见下表：
输氮管路一览表
{
}21
22
05
2
max )/()/()
1000/(0056.01P
D D
Q P i i ⨯=∑λλ
{
}
2
1
5
5
2
25.0]923)026.0/030.0()92/150(130)026.0/030.0()95/150[()1000/5(0056.0+⨯+⨯⨯=MPa
50.0=
式中 P1——管路初始端的压力，MPa ； P2——管路末端的绝对压力，MPa ； Q max ——最大输氮流量，m 3
/min ； D 0——基准管径，150mm ； D i ——相同直径输氮管径，mm ； L i ——相同直径管路长度，km ； λi ——实际输氮管径的阻力系数；
λ0——基准管径的阻力系数，0.026。

选择的DM-300型煤矿用移动式膜分离制氮装置输出的大气压力大于输氮压力，满足输氮要求。