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，同時也是防滅火效果好與否的關(guān)鍵。但由于煤礦條件復(fù)雜，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可靠保證，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《煤礦用氮氣防滅火技術(shù)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)容均獨立于其他標(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)主要起草人：王長元、邵啟胤、徐承林。

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，通過在本標(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》 1992—12—22 中華人民共和國能源部

《礦井防滅火規(guī)范》(試行) 1988—10 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) inertion index for fire prevention

煤的防火臨界氧氣濃度值。

3．4 惰化滅火指標(biāo) inertion index for fire extingishment

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) inertion 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 of 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)生窒息事故所必需的最小通風(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)圖及輸?shù)苈废到y(tǒng)圖。

4．2 新建礦井應(yīng)有所有煤層、擬采水平和不同地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域煤的自燃傾向性鑒定報告，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)域煤自燃傾向性鑒定報告。

4．4 生產(chǎn)礦井有歷年煤自然發(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設(shè)備；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 地面移動式制氮裝置的外形尺寸應(yīng)能滿足公路和鐵路運輸?shù)囊蟆?/SPAN>

6．4 井下移動式制氮裝置的外形尺寸應(yīng)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：Q₀——采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風(fēng)量，m³／min；

C₁——采空區(qū)氧化帶內(nèi)平均氧濃度，％；

C₂——采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，其值為煤自燃臨界氧濃度，％；

C_N——注入氮氣的氮氣濃度，％；

K——備用系數(shù)，取1．2～1．5。

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?/SPAN>

7．4．1 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)人采空區(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：P₂——管路末端的絕對壓力，MPa；

Qmax——最大輸?shù)髁浚?/SPAN>m³／h；

D₀——基準(zhǔn)管徑，150mm；

Di——實際輸?shù)軓剑?/SPAN>mm；

Li——相同直徑管路的長度，km；

λ₀——基準(zhǔn)管徑的阻力損失系數(shù)，0．026；

λi——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

7．5 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)埋人一定深度后開始注氮，同時又埋人第二趟注氮管路(注氮管口的移動步距通過考察確定)。當(dāng)?shù)诙俗⒌芸诼袢瞬煽諈^(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，并又重新埋設(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，或工作面運輸機頭、機尾，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，使其始終埋人采空區(qū)內(nèi)的一定深度。

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式進(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?/SPAN>

8．6 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，并用空氣一甲烷混合物的爆炸三角形法進(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)不大于煤自燃臨界氧濃度，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：Q₀——工作場所的安全通風(fēng)量，m³／min：

Q_N——最大氮氣泄漏量，m³／min；

C_N——泄漏氮氣中的氮氣濃度，％；

C₁——工作面或巷道中原始氧氣濃度，一般取20．8％；

C₂——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，必須編制相應(yīng)的安全技術(shù)措施，并經(jīng)礦總工程師審批后，方可實施。

11．4 制氮設(shè)備的管理人員和操作人員，必須經(jīng)培訓(xùn)，考試合格，并取得結(jié)業(yè)證和上崗證后，方可上崗。

11．5 必須建立制氮設(shè)備的操作規(guī)程、工種崗位責(zé)任制、機電設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程、注氮防滅火管理暫行規(guī)定等規(guī)章制度。

11．6 建立注氮防滅火臺帳。

11．7 注氮防火、滅火區(qū)的管理、熄滅標(biāo)準(zhǔn)、注銷和啟封要求以及防火墻的管理，應(yīng)按《煤礦安全規(guī)程》和《礦井防滅火規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。