一種u型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法
【專利摘要】本發明涉及一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括：確定主管路氮氣流量QN，特點在于：注氮管布設數量n0＝int(Ly/Lb+1)，n0＝3時，①將第一根注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側敷設后，隨著采煤工作面沿著工作面推進方向推進到距采空區分界線LK距離后，對上下端頭堵漏后，開啟該注氮管控制閥向采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤工作面推進到兩個注氮管之間距離Lb采空區注氮管路排距時，重復①的方法敷設下一根注氮管，實現下一根注氮管注氮，③重復②的方法實現第三根注氮管采空區全斷面連續注氮。注氮在整個采空區形成連續氮氣幕，抑制遺煤低溫氧化和防止氮氣涌向采面，充分利用氮氣擴散半徑，提高了氮氣擴散效果、氮氣惰化效率。
【專利說明】
一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法
技術領域
[0001] 本發明涉及煤礦采空區注氮防滅火方法，還涉及采空區全斷面注氮防滅火方法， 特別涉及一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法。
【背景技術】
[0002] 煤炭自燃火災是我國礦井主要災害之一，煤礦火災事故不但會產生大量有毒有害 氣體，嚴重威脅井下作業人員的生命安全，而且因火災引發的煤塵、瓦斯爆炸等次生災害更 為嚴重。近年來，煤炭自燃防治理論與技術在我國得到了較好的發展，特別是一些新技術、 新工藝、新材料的應用，有效地防治了礦井的煤炭自燃，保障了礦井的安全開采。采空區注 氮防滅火主要是對井下火源進行封堵，將液氮送至火源點或者氧化帶內，并在特定的位置 留出漏風通道，使液氮充滿火區附近的空間，排除火區內的空氣，降低氧氣的濃度。由于注 氮壓力的作用，使采空區內呈高正壓狀態，減少漏風向火區移動;液氮氣化時吸收熱量，降 低火區溫度;氮氣注入封閉區內，使火區氣體惰化，兼有抑制爆炸作用。
[0003] 現行的注氮方式主要有埋管注氮、拖管注氮、鉆孔注氮、插管注氮等。埋管注氮是 沿工作面進風順槽向采空區深部方向預埋無縫鋼管，待工作面推進至合適的位置后開啟管 路閥門，氮氣通過管路末端的釋放口進入采空區，并隨采空區內風流流動擴散到其他區域； 鉆孔注氮是由地面往井下發火自燃區域或者有自燃風險的危險性區域施鉆，再運用鉆孔套 管注氮或在工作面相鄰近的巷道，利用鉆孔注氮工藝向發火可能程度比較高的地方施鉆同 時注氮防火;拖管注氮是在進風側沿采空區埋一條注氮管道，隨工作面推進，該埋管在液壓 支架或工作面運輸機頭、機尾或絞車的牽引下向前移動，始終保持一定距離的注氮;插管注 氮是當工作面的開切眼或停采線以及巷道高冒頂發生火災時，可采取直接向火源插管注氮 進行滅火。而各注氮方式存在以下問題:氮氣擴散半徑小，有效作用范圍有限;受采空區漏 風影響大，在采空區內分布不均;釋放口數量少，惰化效率低。
【發明內容】
[0004] 為了克服上述現有技術的不足，提供一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮 的防滅火方法。
[0005] 本發明采用的技術方案是：一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火 方法，包括:根據《煤礦用氮氣防滅火技術規范》(MT/T701-1997)第7.1條的規定確定主管路 氮氣流量Qn，特點在于:注氮管布設數量n〇=int(L y/Lb+l)，式中n〇-采空區注氮管布設數 量，路;Ly-預測采空區氧化帶最大寬度，m，L b-采空區注氮管路排距，m;當n〇 = 3時，分流閥 為四通閥，①將第一根注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側敷設后，注氮管的注氮管 敞口端順序連接設于運輸順槽中的耐壓軟管、分流閥、注氮主管路、制氮裝置，注氮分流閥 各出口安設流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著工作面推進方向推進到距采空 區分界線L K距離以后，對工作面的上端頭、下端頭進行堵漏后，開啟該注氮管的控制閥向 采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤工作面沿著工作面推進方向推進到兩個注氮管之間距 離Lb采空區注氮管路排距時，重復①的方法敷設下一根注氮管，實現下一根注氮管采空區 全斷面連續注氮，③重復②的方法實現第三根注氮管采空區全斷面連續注氮。當no為其它 值時，分流閥為no+l通閥，方法類推。
[0006] 其中：當n〇 = 3時，當按以上方法進行第四根注氮管敷設時，切斷第一根注氮管的 耐壓軟管后接入第四根注氮管，當按以上方法進行第五根注氮管敷設時，切斷第二根注氮 管的耐壓軟管后接入第五根注氮管，以此類推實現所有采空區全斷面注氮防滅火。當no為 其它值時，分流閥為no+l通閥，方法類推。
[0007] 其中：LK>r，
[0008]
[0009]式中，
[0010] Lb-采空區注氮管路排距，m;
[0011] r-氮氣擴散半徑，m;
[0012] pb-分流閥支路出口壓力，Pa;
[0013] pd-工作面進回風壓差，pa;
[0014] K 一采空區孔隙率；
[0015] QN-主管路氮氣流量，m3/ min;
[0016] Ql一工作面漏風量，m3/min;
[0017] Vb 一分流閥支路出口流速，m/min。
[0018] 其中：注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構成，沿注氮 管每隔一定距離L打一組由單元孔構成的氮氣釋放孔組的出氣孔，L=int(L z/m)，式中Lz-工作面傾向長度，m;m-氮氣釋放孔組數量，組;m = int(Lz/2r+l)，式中r一氮氣擴散半徑， m;注氮出氣口單元孔數為六個時采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑心由下式獲得：
[0019]
[0020] 式中：
[0021] R,-每組氮氣釋放孔組單元孔數為六個的采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半 徑，mm，i取值Ι-m間的整數，從耐壓軟管端開始；
[0022] Po-標況下大氣壓力，Pa;
[0023] i-采空區第i組氮氣釋放孔組數量，取值1-m間的整數；
[0024] D-注氮管半徑，m。
[0025] 其中：注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側敷設時，用煤塊或木垛加以保護 并采用過濾網纏繞注氮氮氣釋放孔組防堵，氮氣釋放孔組的單元孔可為兩至柒個時，
[0026]
[0027]式中：Rni-每組氮氣釋放孔組的單元孔數為η時采空區第i組氮氣釋放單元孔的半 徑，mm，i取值Ι-m間的整數，從耐壓軟管端開始；
[0028] h-每組氮氣釋放孔組單元孔數為個的采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半 徑，mm，i取值Ι-m間的整數，從耐壓軟管端開始；
[0029] η-每組氮氣釋放孔組的單元孔個數，取值為2、3、4、5、7。取其它數值時也在保護 之中。
[0030] 本發明的有益效果在于:將氮氣輸送管路沿后部溜子全斷面敷設，可在整個采空 區中形成連續氮氣幕，與此同時，封堵上下端頭能有效抑制采空區遺煤的低溫氧化和防止 氮氣涌向采面，充分利用氮氣擴散半徑，保證氮氣擴散效果，在采空區注氮管2上設置氮氣 釋放孔組11，充分提高了氮氣惰化效率，本發明特別是對大范圍采空區自然發火、采空區隱 蔽火源及高位火源、綜放工作面煤炭自燃防治效果更佳。
【附圖說明】
[0031] 圖1本發明注氮管路布置示意圖；
[0032] 圖2本發明的注氮管出氣口布置示意圖；
[0033] 圖3本發明氮氣釋放孔組布置示意圖。
[0034] 圖中1.采空區，2.注氮管，3.耐壓軟管，4.工作面，5.分流閥，6.工作面進風方向， 7.主管路，8.采空區分界線，9.工作面回風方向，10.單元孔，11.氮氣釋放孔組。
【具體實施方式】 [0035] 第一實施例
[0036] 參見圖1、圖2，一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據《煤礦用氮氣防滅火技術規范》(ΜΤ/Τ701-1997)第7.1條的規定確定注氮量，具體為：
[0037]
[0038] 其中，Qo-采空區氧化帶內漏風量，m3/min;-般按工作面風量的1/60-1/100選取； 采取堵漏風措施后，采空區氧化帶內估算漏風量；
[0039] 采空區氧化帶內平均氧濃度，％ ;
[0040] &一采空區惰化防火指標，其值為煤自燃臨界氧濃度，％;
[0041 ] CN-注入氮氣的氮氣濃度，％ ;
[0042] K 一備用系數，取1.4。
[0043] 上式輸入參數可計算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0044] 特點在于:注氮管2布設數量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區注氮管2布設數量，路;Ly-預測采空區氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區注氮管路排距， 30m;當n〇 = 3時，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側 敷設后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設于運輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進方向推進到距采空區分界線8L K距離以后，對工作面4的上端頭、下端頭進行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進方向推進到兩個注氮管2之間距離L b采空區注氮管路排距時，重復①的方法敷設下一 根注氮管2,實現下一根注氮管2采空區全斷面連續注氮，③重復②的方法實現第三根注氮 管2采空區全斷面連續注氮。當no為其它值時，分流閥5為no+l通閥，方法類推。
[0045] 第二實施例
[0046] 參見圖1、圖2，一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據《煤礦用氮氣防滅火技術規范》(MT/T701-1997)第7.1條的規定確定注氮量，具體為：
[0047]
[0048] 其中，Qo-采空區氧化帶內漏風量，m3/min;-般按工作面風量的1/60-1/100選取； 采取堵漏風措施后，采空區氧化帶內估算漏風量；
[0049] 采空區氧化帶內平均氧濃度，％ ;
[0050] 采空區惰化防火指標，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[00511 CN-注入氮氣的氮氣濃度，％ ;
[0052] K 一備用系數，取1.4。
[0053] 上式輸入參數可計算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0054] 特點在于:注氮管2布設數量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區注氮管2布設數量，路;Ly-預測采空區氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區注氮管路排距， 30m;當n〇 = 3時，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側 敷設后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設于運輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進方向推進到距采空區分界線8L K距離以后，對工作面4的上端頭、下端頭進行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進方向推進到兩個注氮管2之間距離L b采空區注氮管路排距時，重復①的方法敷設下一 根注氮管2,實現下一根注氮管2采空區全斷面連續注氮，③重復②的方法實現第三根注氮 管2采空區全斷面連續注氮。當no為其它值時，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0055] 其中：當n〇 = 3時，當按以上方法進行第四根注氮管2敷設時，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當按以上方法進行第五根注氮管2敷設時，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實現所有采空區全斷面注氮防滅火。 當no為其它值時，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0056] 第三實施例
[0057]參見圖1、圖2，一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據《煤礦用氮氣防滅火技術規范》(MT/T701-1997)第7.1條的規定確定注氮量，具體為：
[0058]
[0059] 其中，Q〇-采空區氧化帶內漏風量，m3/min;-般按工作面風量的1/60-1/100選取； 采取堵漏風措施后，采空區氧化帶內估算漏風量；
[0060] 采空區氧化帶內平均氧濃度，％ ;
[0061] 采空區惰化防火指標，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[0062] CN-注入氮氣的氮氣濃度，％;
[0063] K 一備用系數，取1.4。
[0064] 上式輸入參數可計算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0065] 特點在于:注氮管2布設數量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區注氮管2布設數量，路;Ly-預測采空區氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區注氮管路排距， 30m;當n〇 = 3時，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側 敷設后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設于運輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進方向推進到距采空區分界線8L K距離以后，對工作面4的上端頭、下端頭進行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進方向推進到兩個注氮管2之間距離L b采空區注氮管路排距時，重復①的方法敷設下一 根注氮管2,實現下一根注氮管2采空區全斷面連續注氮，③重復②的方法實現第三根注氮 管2采空區全斷面連續注氮。當no為其它值時，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0066] 其中：當n〇 = 3時，當按以上方法進行第四根注氮管2敷設時，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當按以上方法進行第五根注氮管2敷設時，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實現所有采空區全斷面注氮防滅火。 當no為其它值時，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0067] 其中：LK>r，
[0068]
[0069] Lb = 30m
[0070] 式中，
[0071] Lb-采空區注氮管路排距，m;
[0072] r一氮氣擴散半徑，m，取15m;
[0073] Pb-分流閥5支路出口壓力，Pa，取250000Pa;
[0074] Pd-工作面4進回風壓差，Pa，即在工作面進風方向6與工作面回風方向9之間風壓 差，取600Pa;
[0075] K 一采空區孔隙率，取0.3;
[0076] Qn-主管路 7 氮氣流量，m3/min，取 15m3/min;
[0077] Ql一工作面漏風量，m3/min，取，5m3/min;
[0078] Vb一分流閥 5 支路出口流速，m/min，2544m/min。
[0079] 第四實施例
[0080] 參見圖1、圖2,一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據《煤礦用氮氣防滅火技術規范》(MT/T701-1997)第7.1條的規定確定注氮量，具體為：
[0081]
[0082] 其中，Q〇-采空區氧化帶內漏風量，m3/min;-般按工作面風量的1/60-1/100選取； 采取堵漏風措施后，采空區氧化帶內估算漏風量；
[0083] &一采空區氧化帶內平均氧濃度，％ ;
[0084] 采空區惰化防火指標，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[0085] CN-注入氮氣的氮氣濃度，％;
[0086] K 一備用系數，取1.4。
[0087] 上式輸入參數可計算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0088] 特點在于:注氮管2布設數量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區注氮管2布設數量，路;Ly-預測采空區氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區注氮管路排距， 30m;當n〇 = 3時，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側 敷設后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設于運輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進方向推進到距采空區分界線8L K距離以后，對工作面4的上端頭、下端頭進行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進方向推進到兩個注氮管2之間距離L b采空區注氮管路排距時，重復①的方法敷設下一 根注氮管2,實現下一根注氮管2采空區全斷面連續注氮，③重復②的方法實現第三根注氮 管2采空區全斷面連續注氮。當no為其它值時，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0089] 其中：當n〇 = 3時，當按以上方法進行第四根注氮管2敷設時，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當按以上方法進行第五根注氮管2敷設時，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實現所有采空區全斷面注氮防滅火。 當no為其它值時，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0090] 其中，丨,K>r，
[0091]
[0092] Lb = 30m
[0093] 式中，
[0094] Lb-采空區注氮管路排距，m;
[0095] r一氮氣擴散半徑，m，取15m;
[0096] Pb-分流閥5支路出口壓力，Pa，取250000Pa;
[0097] Pd-工作面4進回風壓差，Pa，即在工作面進風方向6與工作面回風方向9之間風壓 差，取600Pa;
[0098] K 一采空區孔隙率，取0.3;
[0099] Qn-主管路 7 氮氣流量，m3/min，取 15m3/min;
[0100] Ql一工作面漏風量，m3/min，取，5m3/min;
[0101 ] Vb一分流閥 5 支路出口流速，m/min，2544m/min。
[0102] 其中：注氮管2由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構成，沿注 氮管2每隔一定距離L打一組由單元孔10構成的氮氣釋放孔組11的出氣孔，L=int(L z/m) = 211/8 = 26m，式中Lz-工作面4傾向長度，m; m-氮氣釋放孔組11數量，組;m = int (Lz/2r+l) = int(211/(2X15)+l)=8，式中r一氮氣擴散半徑，m;注氮出氣口單元孔10數為六個時采 空區第i組氮氣釋放孔組11的單元孔10半徑心由下式獲得：
[0103]
[0104] 式中：
[0105] 心一每組氮氣釋放孔組11單元孔10數為六個的采空區第i組氮氣釋放孔組11的單 元孔10半徑，mm，i取值1 -m間的整數，從耐壓軟管3端開始；
[0106] Po-標況下大氣壓力，Pa;
[0107] i-采空區第i組氮氣釋放孔組11數量，取值1-m間的整數；
[0108] D-注氮管2半徑，m。
[0109] 即
[0110]
[0111] -采空區第1組氮氣釋放孔組11單元孔10半徑，mm(i = l，2,……，m);
[0112] 同理可得，
[0113] R2 = 6.4mm ；
[0114] R3 = 6.6mm ；
[0115] R4=6.7mm；
[0116] R5 = 6.9mm ；
[0117] R6 = 7.1mm；
[0118] R7 = 7.5mm ；
[0119] R8 = 8.2mm
[0120] 第五實施例
[0121 ]參見圖1、圖2，一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根 據《煤礦用氮氣防滅火技術規范》(MT/T701-1997)第7.1條的規定確定注氮量，具體為：
[0122]
[0123] 其中，Q〇-采空區氧化帶內漏風量，m3/min; -般按工作面風量的1/60-1/100選取； 采取堵漏風措施后，采空區氧化帶內估算漏風量；
[0124] &一采空區氧化帶內平均氧濃度，％;
[0125] 采空區惰化防火指標，其值為煤自燃臨界氧濃度，％ ;
[0126] CN-注入氮氣的氮氣濃度，％;
[0127] K 一備用系數，取1.4。
[0128] 上式輸入參數可計算注氮量:Qn=900m3/h = 15m3/min
[0129] 特點在于:注氮管2布設數量n〇=int(Ly/Lb+l) = int(70/30+l) = 3,式中no-采空 區注氮管2布設數量，路;Ly-預測采空區氧化帶最大寬度，70m，Lb-采空區注氮管路排距， 30m;當n〇 = 3時，分流閥5為四通閥，①將第一根注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側 敷設后，注氮管2的注氮管敞口端順序連接設于運輸順槽中的耐壓軟管3、分流閥5、注氮主 管路7、制氮裝置，注氮分流閥5各出口安設流量表、壓力表及控制閥，隨著采煤工作面沿著 工作面4推進方向推進到距采空區分界線8L K距離以后，對工作面4的上端頭、下端頭進行堵 漏后，開啟該注氮管2的控制閥向采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤工作面4沿著工作面4 推進方向推進到兩個注氮管2之間距離L b采空區注氮管路排距時，重復①的方法敷設下一 根注氮管2,實現下一根注氮管2采空區全斷面連續注氮，③重復②的方法實現第三根注氮 管2采空區全斷面連續注氮。當no為其它值時，分流閥5為n〇+l通閥，方法類推。
[0130] 其中：當n〇 = 3時，當按以上方法進行第四根注氮管2敷設時，切斷第一根注氮管2 的耐壓軟管3后接入第四根注氮管2,當按以上方法進行第五根注氮管2敷設時，切斷第二根 注氮管2的耐壓軟管3后接入第五根注氮管2,以此類推實現所有采空區全斷面注氮防滅火。 當no為其它值時，分流閥5為ηο+l通閥，方法類推。
[0131] 其中：LK>r，
[0132]
[0133] Lb = 30m
[0134] 式中，
[0135] Lb-采空區注氮管路排距，m;
[0136] r一氮氣擴散半徑，m，取15m;
[0137] Pb-分流閥5支路出口壓力，Pa，取250000Pa;
[0138] Pd-工作面4進回風壓差，Pa，即在工作面進風方向6與工作面回風方向9之間風壓 差，取600Pa;
[0139] K 一采空區孔隙率，取0.3;
[0140] Qn-主管路 7 氮氣流量，m3/min，取15m3/min;
[0141 ] Ql一工作面漏風量，m3/min，取，5m3/min;
[0142] Vb一分流閥 5 支路出口流速，m/min，2544m/min。
[0143] 其中：注氮管2由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構成，沿注 氮管2每隔一定距離L打一組由單元孔10構成的氮氣釋放孔組11的出氣孔，L=int(L z/m) = 211/8 = 26m，式中Lz-工作面4傾向長度，m; m-氮氣釋放孔組11數量，組;m = int (Lz/2r+l) = int(211/(2X15)+l)=8，式中r一氮氣擴散半徑，m;注氮出氣口單元孔10數為六個時采 空區第i組氮氣釋放孔組11的單元孔10半徑心由下式獲得：
[0144]
[0145] 式中：
[0146] R,-每組氮氣釋放孔組11單元孔10數為六個的采空區第i組氮氣釋放孔組11的單 元孔10半徑，mm，i取值1 -m間的整數，從耐壓軟管3端開始；
[0147] Pq 一標況下大氣壓力，Pa;
[0148] i-采空區第i組氮氣釋放孔組11數量，取值1-m間的整數；
[0149] D-注氮管2半徑，m。
[0150] 即
[0151]
[0152] -采空區第1組氮氣釋放孔組11單元孔10半徑，mm(i = l，2,……，m);
[0153] 同理可得，
[0154] R2 = 6.4mm ；
[0155] R3 = 6.6mm ；
[0156] R4=6.7mm；
[0157] R5 = 6.9mm ；
[0158] R6 = 7.1mm；
[0159] R7 = 7.5mm ；
[0160] R8 = 8.2mm
[0161] 其中：注氮管2全斷面沿支架后部的后部溜子里側敷設時，用煤塊或木垛加以保護 并采用過濾網纏繞注氮氮氣釋放孔組11防堵，氮氣釋放孔組11的單元孔10可為兩至柒個 時，
[0162]
[0163] 式中：Rni-每組氮氣釋放孔組11的單元孔10數為η時采空區第i組氮氣釋放單元孔 10的半徑，mm，i取值Ι-m間的整數，從耐壓軟管3端開始；
[0164] 心一每組氮氣釋放孔組11單元孔10數為6個的采空區第i組氮氣釋放孔組11的單 元孔10半徑，mm，i取值1 -m間的整數，從耐壓軟管3端開始；
[0165] η-每組氮氣釋放孔組11的單元孔10個數，取值為2、3、4、5、7。取其它數值時也在 保護之中。
[0166] 如：當η = 5時，Rn5 = 6.9X (6/5)1/2 = 6.9X 1.095 = 7.6mm〇
[0167] 沙吉海煤礦B1003W01工作面在回采期間，采取一種U型通風工作面采空區全斷面 帷幕注氮的防滅火方法，取得良好應用效果，有效抑制了采空區遺煤的低溫氧化，大大減少 了工作面回風隅角、回風流中C0超限的次數，保證了工作面安全開采。
【主權項】
1. 一種u型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，包括:根據《煤礦用氮氣 防滅火技術規范》MT/T701-1997第7.1條的規定確定主管路氮氣流量Qn，特征在于:注氮管 布設數量n〇 = intay/Lb+l)，式中no-采空區注氮管布設數量，路;心一預測采空區氧化帶最 大寬度，m，Lb-采空區注氮管路排距，m;當n〇 = 3時，分流閥為四通閥，①將第一根注氮管全 斷面沿支架后部的后部溜子里側敷設后，注氮管的注氮管敞口端順序連接設于運輸順槽中 的耐壓軟管、分流閥、注氮主管路、制氮裝置，注氮分流閥各出口安設流量表、壓力表及控制 閥，隨著采煤工作面沿著工作面推進方向推進到距采空區分界線Lk距離W后，對工作面的 上端頭、下端頭進行堵漏后，開啟該注氮管的控制閥向采空區全斷面連續注氮，②隨著采煤 工作面沿著工作面推進方向推進到兩個注氮管之間距離Lb采空區注氮管路排距時，重復① 的方法敷設下一根注氮管，實現下一根注氮管采空區全斷面連續注氮，③重復②的方法實 現第Ξ根注氮管采空區全斷面連續注氮。2. 根據權利要求1所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于：當n〇 = 3時，當按W上方法進行第四根注氮管敷設時，切斷第一根注氮管的耐壓 軟管后接入第四根注氮管，當按W上方法進行第五根注氮管敷設時，切斷第二根注氮管的 耐壓軟管后接入第五根注氮管，W此類推實現所有采空區全斷面注氮防滅火。3. 根據權利要求1所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:Lk〉!·，式中， Lb-采空區注氮管路排距，m; r-氮氣擴散半徑，m; Pb-分流閥支路出口壓力，Pa; Pd-工作面進回風壓差，Pa; K-采空區孔隙率； Qn-主管路氮氣流量，mVmin; 化一工作面漏風量，m3/min; Vb-分流閥支路出口流速，m/min。4. 根據權利要求1所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構成，沿注氮管每 隔一定距離L打一組由單元孔構成的氮氣釋放孔組的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作 面傾向長度，111;山一氮氣釋放孔組數量，組;]11 = ;[]11:山/2'+1)，式中1-氮氣擴散半徑，1]1;注 氮出氣口單元孔數為六個時采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑Ri由下式獲得： 式中：Ri-每組氮氣釋放孔組單元孔數為六個的采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑， mm，i取值1-m間的整數，從耐壓軟管端開始； Po-標況下大氣壓力，Pa; i-采空區第i組氮氣釋放孔組數量，取值1-m間的整數； D-注氮管半徑，m。5. 根據權利要求2所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:LK>r，式中， Lb-采空區注氮管路排距，m; r-氮氣擴散半徑，m; Pb-分流閥支路出口壓力，Pa; Pd-工作面進回風壓差，Pa; K-采空區孔隙率； Qn-主管路氮氣流量，mVmin; 化一工作面漏風量，m3/min; Vb-分流閥支路出口流速，m/min。6. 根據權利要求2所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，特 征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構成，沿注氮管每隔 一定距離L打一組由單元孔構成的氮氣釋放孔組的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作面 傾向長度，m;m-氮氣釋放孔組數量，組;ni = int (Lz/2r+l)，式中r-氮氣擴散半徑，m;注氮 出氣口單元孔數為六個時采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑Ri由下式獲得：式中： Ri-每組氮氣釋放孔組單元孔數為六個的采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑， mm，i取值1 -m間的整數，從耐壓軟管端開始； Po一標況下大氣壓力，Pa; i-采空區第i組氮氣釋放孔組數量，取值1-m間的整數； D-注氮管半徑，m。7. 根據權利要求3所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構成，沿注氮管每 隔一定距離L打一組由單元孔構成的氮氣釋放孔組的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作 面傾向長度，m;m-氮氣釋放孔組數量，組;m = int(Lz/2r+l)，式中r-氮氣擴散半徑，m;注 氮出氣口單元孔數為六個時采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑Ri由下式獲得：式中： Ri-每組氮氣釋放孔組單元孔數為六個的采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑， mm，i取值1-m間的整數，從耐壓軟管端開始； Po-標況下大氣壓力，Pa; i-采空區第i組氮氣釋放孔組數量，取值1-m間的整數； D-注氮管半徑，m。8. 根據權利要求5所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火方法，其 特征在于:注氮管由一端為注氮管密閉端，另一端為注氮管敞口端的鋼管構成，沿注氮管每 隔一定距離L打一組由單元孔構成的氮氣釋放孔組的出氣孔，L=int(Lz/m)，式中Lz-工作 面傾向長度，111;山一氮氣釋放孔組數量，組;]11 = ;[]11:山/2'+1)，式中1-氮氣擴散半徑，1]1;注 氮出氣口單元孔數為六個時采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑Ri由下式獲得：式中： Ri-每組氮氣釋放孔組單元孔數為六個的采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑， mm，i取值1-m間的整數，從耐壓軟管端開始； Po-標況下大氣壓力，Pa; i-采空區第i組氮氣釋放孔組數量，取值1-m間的整數； D-注氮管半徑，m。9. 根據權利要求1-8任一所述的一種U型通風工作面采空區全斷面帷幕注氮的防滅火 方法，其特征在于:注氮管全斷面沿支架后部的后部溜子里側敷設時，用煤塊或木煤加 W保 護并采用過濾網纏繞注氮氮氣釋放孔組防堵，氮氣釋放孔組的單元孔可為兩至柴個時，式中：Rni-每組氮氣釋放孔組的單元孔數為η時采空區第i組氮氣釋放單元孔的半徑， mm，i取值1-m間的整數，從耐壓軟管端開始； Ri-每組氮氣釋放孔組單元孔數為個的采空區第i組氮氣釋放孔組的單元孔半徑，mm，i 取值1-m間的整數，從耐壓軟管端開始； η-每組氮氣釋放孔組的單元孔個數，取值為2、3、4、5、7。
【文檔編號】E21F5/08GK105937405SQ201610291025
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】李 東, 梁運濤, 張光德, 宋雙林, 張建功, 李東發, 周勇, 趙亞明, 楊波, 田富超, 陳慶豐
【申請人】煤科集團沈陽研究院有限公司