煤礦用氮氣防滅火規(guī)范

煤礦用氮氣防滅火技術(shù)規(guī)范(MT/T7011997)前 言本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中，查閱了大量國內(nèi)外的有關(guān)資料，特別是德國和法國的的氮氣防滅火資料和使用氮氣的有關(guān)規(guī)定，以及我國有關(guān)科研和應(yīng)用的報告等，并對其內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真研究分析后，按照煤礦安全規(guī)程和礦井防滅火規(guī)范（試行）的相關(guān)內(nèi)容相一致的原則，同時結(jié)合我國煤礦應(yīng)用氮氣防滅火所取得的成功經(jīng)驗，確定了本標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)中對氮氣來源方式作了原則規(guī)定，但供氮能力必須滿足最大防火注氮流量的需要，這是氮氣防滅火成功與否的關(guān)鍵。注氮工藝和方法是本標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，各礦井、各工作面的條件都不一樣，因此在應(yīng)用時需合理選擇使用。均壓、堵漏和火災(zāi)監(jiān)測是注氮防滅火的配合措施，也是提高氮氣防滅火效果的保證，應(yīng)因地制宜地選擇與實施。本標(biāo)準(zhǔn)是在總結(jié)實際經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，制定出來的首部煤礦用氮氣防滅火規(guī)范，為今后更好地開展氮氣防滅火技術(shù)提供全煤炭行業(yè)的的統(tǒng)一的技術(shù)依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)是一個獨立性標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容均獨立于其它標(biāo)準(zhǔn)之外而獨立成體，獨立執(zhí)行。本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部科技教育司提出。本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭科學(xué)研究總院重慶分院起草。本標(biāo)準(zhǔn)委托煤炭科學(xué)研究總院重慶分院負(fù)責(zé)解釋。1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤礦用氮氣防滅火的氮氣源設(shè)備、注氮防滅火工藝和方法及主要技術(shù)參數(shù)等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于具有煤炭自然發(fā)火而又有條件建立氮氣防滅火系統(tǒng)的礦井。2引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。煤礦安全規(guī)程19921222中華人民共和國能源部礦井防滅火規(guī)范（試行）198810中華人民共和國煤炭工業(yè)部制定3定義本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。3.1注氮防滅火方法method of fire fighting by nitrogen injection將氮氣通過管路輸送到需要防滅火的區(qū)域，使之降低該區(qū)域內(nèi)空氣中的氧氣濃度，達(dá)到阻止煤炭氧化或窒息火源。3.2采空區(qū)三帶three zones of gob工作面采空區(qū)沿走向方向，按其氧氣濃度不同而劃分的區(qū)域，即冷卻帶、氧化帶、窒息帶。3.3惰化防火指標(biāo)insertion index for fire prevention煤的防火臨界氧氣濃度值。3.4惰化滅火指標(biāo)insertion index for fire extinguishment徹底撲滅火源并使其不再復(fù)燃的臨界氧氣濃度值。3.5惰化抑爆指標(biāo)insertion index for explosion suppression氧氣濃度降低到瓦斯失去爆炸條件時的臨界氧氣濃度值。3.6開放式注氮open type of nitrogen injection在需要注氮的區(qū)域未封閉的情況下，進(jìn)行注氮。3.7封閉式注氮seal type of nitrogen injection為控制火情或防止瓦斯爆炸，將發(fā)生火災(zāi)或積聚瓦斯的區(qū)域先封閉后再進(jìn)行注氮。3.8安全氧濃度指標(biāo)safety index for oxygen content保證人員生命安全所必須的最低氧氣濃度值（18.5%）。3.9安全通風(fēng)量safe ventilation air quantity注氮過程中，為防止輸?shù)苈穬?nèi)的氮氣全部泄漏到巷道內(nèi)或工作面，不致造成該處工作人員因缺氧而發(fā)生窒息事故所必須的最小通風(fēng)量。4一般要求4.1應(yīng)有完整的礦井開拓、開采圖，通風(fēng)系統(tǒng)主輸?shù)苈废到y(tǒng)圖。4.2新建在礦井應(yīng)有所有煤層、擬采水平和不同地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域煤的自燃傾鑒定向報告，以及開采同煤系煤層鄰近生產(chǎn)礦井的自然發(fā)火危險程度等級資料。4.3生產(chǎn)礦井有礦井自然發(fā)火危險程度等級資料以及新開煤層、新水平和不同地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域煤自燃燃傾向報告。4.4生產(chǎn)礦井有歷年自然發(fā)火資料。5注氮防滅火方案5.1注氮方案的主要內(nèi)容5.1.1建立氮氣防滅火系統(tǒng)a)現(xiàn)行常規(guī)防滅火技術(shù)措施的適應(yīng)性和有效性分析；b）氮氣來源選取的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；c）供氮能力、輸?shù)苈返挠嬎闩c選??；d）注氮防滅火工藝和方法；e）注氮防滅火的效果考察；f）投資概算與工程進(jìn)度計劃；g）工程組織領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。5.1.2建立完善的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。5.1.3有可靠的防止向注氮區(qū)域內(nèi)漏風(fēng)和氮氣泄漏的措施。5.2注氮方案的實施5.2.1制定的注氮防滅火方案必須報礦務(wù)局審批后方能實施。5.2.2注氮防滅火方案的工程應(yīng)由基建施工單位（基建礦井）或礦井（生產(chǎn)礦井）負(fù)責(zé)組織實施。5.2.3注氮防滅火方案規(guī)定的工程完工后由批準(zhǔn)部門負(fù)責(zé)組織驗收。6氮氣源設(shè)備6.1氮氣源設(shè)備可選用地面固定式深冷空分制氮；地面固定式或井上、井下移動式變壓吸附制氮裝置；井上、井下固定式或移動式膜分離制氮裝置。6.2井下制氮裝置中的電氣設(shè)備必須取得防爆檢驗合格證。6.3地面移動式應(yīng)制氮裝置的外形尺寸應(yīng)能滿足公路和鐵路運輸?shù)囊蟆?.4 井下移動式制氮裝置的外形尺寸與礦用平板車、罐籠的允許尺寸相適應(yīng)。7主要技術(shù)參數(shù)7.1 供氮能力制氮設(shè)備或裝置的供氮能力應(yīng)按礦井注氮工作面防火注氮需要選取，供氮能力可按式（1）計算（1個工作面注氮量）： （1）式中：采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m3/min； 采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度，%； 采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，%； 注入氮氣的氮濃度，%； K 備用系數(shù)，取1.21.5。7.2 氮氣純度向防火區(qū)注入氮氣的純度要視其能將采空區(qū)的氧濃度降低到煤自燃臨界氧濃度而定。而向火區(qū)注入氮氣純度應(yīng)不低于97%。7.3 供氮壓力地面、井下制氮設(shè)備的供氮壓力，可按7.4.2條的供氮壓力公式計算，其管路末端的絕對壓力應(yīng)不低于0.2MPa。7.4 輸?shù)苈?.4.1 管材的選取從地面供氮時，當(dāng)供氮壓力小于1.6MPa時，輸?shù)苈窇?yīng)選用無縫鋼管。從井下供氮時，除應(yīng)采用鋼管外，在滿足輸?shù)獕毫Φ那闆r下，可選用耐壓橡膠軟管。但進(jìn)入采空區(qū)或火區(qū)的管路必須采用無縫鋼管。7.4.2 輸?shù)苈返闹睆綉?yīng)滿足最大輸?shù)髁亢蛪毫Φ囊?。供氮壓力能否滿足要求，按式（2）進(jìn)行計算： （2）式中：管路末端的絕對壓力，MPa；最大輸?shù)髁?，m2/h； 基準(zhǔn)管徑，150mm； 實際輸?shù)軓?，mm； 相同直徑管路的長度，km； 基準(zhǔn)管徑的阻力損失系數(shù)，0.026； 實際輸?shù)軓降淖枇p失系數(shù)，對于不同的鋼管直徑，則有如表1 的關(guān)系：表1管 徑Di，mm 7080100150200250300400阻力系數(shù)i，0.0320.0310.0290.0260.0240.0230.0220.0207.5 輸?shù)苈返匿佋O(shè)7.5.1 管路的鋪設(shè)應(yīng)盡量減少拐彎，要求平、直、穩(wěn)、接頭不漏氣。每節(jié)鋼管的支點不少于兩點，每節(jié)軟管的吊掛不少于4點，不允許在管路上堆放他物。低洼處可設(shè)置放水閥。7.5.2 輸?shù)苈返姆植硖帒?yīng)設(shè)置三通和截止閥及壓力表。7.5.3 輸?shù)苈窇?yīng)進(jìn)行防銹處理，表面涂黃色油漆。7.5.4 定期對輸?shù)苈愤M(jìn)行試壓檢漏。8注氮防滅火工藝和方法根據(jù)礦井具體條件，可采用埋管注氮、拖管注氮、鉆孔注氮、插管注氮和密閉注氮等工藝。8.1 埋管注氮在工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋設(shè)一趟注氮管路。當(dāng)埋入一定深度后開始注氮，同時又埋入第二趟注氮管路（注氮管口的移動步距通過考察確定）。當(dāng)?shù)诙俗⒌芸诼袢氩煽諈^(qū)氧化帶與冷卻帶的交界部位時向采空區(qū)注氮，同時停止第一趟管路的注氮，并有重新埋設(shè)注氮管路，如此循環(huán)，直至工作面采完為止。8.2 拖管注氮在工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋設(shè)一定長度（其值由考察確定）的厚壁鋼管作為注氮管路，它的移動主要利用工作面的液壓支架，或工作面運輸機(jī)頭、機(jī)尾，或工作面進(jìn)風(fēng)巷的回柱絞車作牽引。注氮管隨著工作面的推進(jìn)而移動，使其始終埋入采空區(qū)內(nèi)的一定濃度。8.3鉆孔注氮在地面或井下，向采空區(qū)或火災(zāi)隱患的區(qū)域打鉆孔（全套管）注氮。8.4插管注氮工作面開切眼、停采線和巷道高冒區(qū)，可采用向火源直接插管的注氮方法進(jìn)行注氮。8.5密閉注氮利用密閉墻上預(yù)留的注氮管向火區(qū)或火災(zāi)隱患的區(qū)域?qū)嵤┳⒌?.6注氮方法根據(jù)對火情的預(yù)測情況，可選擇連續(xù)或間斷注氮。8.7注氮地點防滅火注氮地點應(yīng)盡可能選擇在進(jìn)風(fēng)側(cè)或靠近火源。工作面采空區(qū)注氮防火的注氮管口應(yīng)處于采空區(qū)氧化帶內(nèi)。8.8注氮抑制瓦斯爆炸撲滅瓦斯積聚區(qū)的火災(zāi)，需建防爆墻。注氮的同時，取樣分析災(zāi)區(qū)氣體成分的變化，并用空氣甲烷混合物的爆炸三角形進(jìn)行失爆性的判定。9注氮防滅火惰化指標(biāo)9.1采空區(qū)惰化防火氧濃度指標(biāo)不大于煤自燃氧濃度，其值由氣相色譜吸氧法測定。9.2惰化滅火氧濃度指標(biāo)應(yīng)不大于3%。9.3惰化抑制瓦斯爆炸氧濃度指標(biāo)應(yīng)小于12%。10注氮防滅火的效果考察10.1為保證注氮防滅火的效果，宜對注氮的區(qū)域采取均壓措施，并采取嚴(yán)格的堵漏措施以及有效的火災(zāi)監(jiān)測，使防滅火區(qū)域的漏風(fēng)量降到最低限度。10.2考察內(nèi)容：注氮前、后采空區(qū)三帶的變化；注氮量、注氮擴(kuò)散半徑、注氮口移動步距等。11安全技術(shù)措施與管理11.1注氮過程中，工作場所的氧氣濃度不得低于18.5%，否則應(yīng)立即停止作業(yè)撤除人員，同時降低注氮流量或停止注氮。11.2注氮地點及與其相連巷道的安全通風(fēng)量，按式（3）計算； （3）式中：工作場所的安全通風(fēng)量，m3/min； 最大氮氣泄漏量，m3/min；泄漏氮氣中的氮氣濃度，%；工作面或巷道中原始氮氣濃度，一般取20.8%； 工作場所的安全氧濃度指標(biāo)，18.5%。11.3注氮安全措施與管理在采空區(qū)進(jìn)行注氮防火或在火區(qū)進(jìn)行注氮滅火時，必須