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111303工作面采空区液态CO2灌注安全技术措施
111303工作面采空区液态CO2灌注安全技术措施
口孜东矿111303采煤工作面受DF14断层影响，工作面推进速度较慢，且工作面采空区留有遗煤，现采空区煤层出现氧化征兆，矿决定在工作面下隅角区域对采空区灌注液态CO2，特编制本措施。 1．说明
111303工作面是矿井首采工作面, 该面西起13-1煤层上山保护煤柱线，东至F13断层保护煤柱线, 工作面整体布置近东西走向，煤层倾角6°～17°，沿煤层走向方向布置，采取后退式开采方案。该工作面轨道顺槽长度约1978m，胶带机顺槽长度为1970m，工作面斜长约324m，平均厚度4.5m，采用走向长壁回采法，综合机械化采煤法，一次性采全高。
根据现场实测资料: 111303工作面区域内实测最大瓦斯压力为0.42MPa,瓦斯含量3.5709～4.7036 m3/t,瓦斯解吸量1.9587～3.0584m3/t；煤的自然发火倾向性为Ⅰ类，属易自燃煤层，最短自然发火期为36天。 2．相关单位职责 2.1抽排区
2.1.1与设备厂家协作进行液态CO2地面灌注工作。
2.1.2提前准备注液态CO2设备与井下灌注管路连接装置（1寸高压胶管、快速接头、截止阀、液态CO2防灭火装置等材料、工具）。
2.1.3负责井下液态CO2的灌注工作。 2.2生产办
2.2.1负责安排副井单罐的设备打运工作，具体时间由抽排区提前通知。
2.2.2负责移动式液态CO2防灭火装置等相关附属材料的运输协调工作。 2.3运输区
负责移动式液态CO2防灭火装置等相关附属材料的运输，确保运输路线安全、畅通。 2.4通风区
灌注液态CO2期间，安排专职瓦斯检查工自下而上检测工作面、
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上、下隅角以及回风CO2及O2浓度。 2.5支护区
液态CO2防灭火装置升井后及时利用叉车将装置叉送至支护场地，液态二氧化碳灌满后，及时将装置叉送至井口附近轨道上。 2.6综采一队
2.6.1将111303工作面中部车场注液态CO2设备及材料打运至指定地点，具体位置抽排区现场给定。
2.6.2将工作面风、机巷杂物清理干净，确保退路畅通。 3.液态CO2特征及防治特点
液态CO2汽化和升华时吸热137kcal/kg，温度在15℃、1个大气压下，1吨液态CO2体积膨胀约640倍（见表1）。
表1 液态CO2的基本特征
分子质量 44 密度（g/l） 1.976 汽化热（KJ/kg） 137 汽化后体积3（m/t） 640 相对体积质量 0.976 液体密度3（kg/m） 980 液态CO2用于煤层火灾防治具有以下特点：
①CO2比空气密度大，在熄灭底部火灾时，可快速沉入底部而挤出氧气，并在火区内扩散充满其空间，使火区内氧气浓度急速下降。
②液态CO2内没有O2，向煤层自燃高温火区内灌注时，可完全避免由于注入惰性气体时，可能带入氧气而造成的不利影响。
③液态CO2汽化吸收大量的热，注入高温火区的CO2气体温度低，不仅具有对火区惰化和抑爆的能力，而且可以吸收大量的热量，从而降低火区温度。
4.液态CO2应用工艺及系统装备 4.1系统及工艺
液态CO2直接灌注系统主要由地面液态CO2槽车、CPW-2.0矿用移动式液态CO2防灭火装置（罐体尺寸：长×宽×高：3.0m×1.5m×1.9m）、输送管路等构成。
工作流程：液态CO2由专用的液态CO2槽车（约16t）运至矿井，并逐次灌注到容量2m3的CPW-2.0矿用移动式液态CO2防灭火装置，然后运送至井下灌注地点，通过管路注入111303工作面采空区。 4.2主要参数
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①运输：地面低温运输槽车每车最大可储运16t液态CO2； ②液态CO2温度：-26～-30℃；
③矿用移动式液态CO2防灭火装置出口压力：0.8～2.0Mpa； ④出口流量：0.5～4.0t/h； ⑤最大耐压：3 Mpa； ⑥出口温度：-30～-20℃； ⑦输送距离：＞2km。
该液态CO2防灭火系统具有稳定性好、操作简便、连续可调等优点，符合现场的实际应用。地面低温运输槽车每车最大可存储16t的液态CO2；出口压力最高可达2 Mpa；能实现大流量压注液态CO2，迅速对火区惰化降温。 4.3液态CO2释放口的位置
灌注液态CO2时，为减少耗CO2气体量，选择最佳CO2释放口位置，选择原则是使CO2气体在采空区内用最短的路线到达氧化点，冲淡采空区氧气含量，对采空区进行惰化和降温。
根据111303工作面机巷实际情况，原则尽量缩短管路长度，具体以现场拨设位置为准。 5.灌注工艺流程及安全技术措施
5.1地面低温液体转储流程及安全技术措施
5.1.1转储前的准备：检查仪表、液位计、阀门是否灵活可靠 ①打开压力表阀V1；
②打开液面计三只阀门（液面计上阀V1，液面计下阀V3及液面计平衡阀V2），测量液面时，只要关闭平衡阀V2，不测量液面时，三只阀均处于开启状态，不得随意扳动液面计的三只阀门，否则会损坏仪表。平衡阀关闭，液面计上、下阀处于常开状态，即是液面计使用状态。
③V18、V19阀处于常开状态，只有安全阀检修时，才关闭其中一个通道，其余情况均常开。
④检查进出阀V16是否关闭。 5.1.2储罐灌充
①打开液体进口阀V16，气体放空阀V12，气相阀V24，压力表
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阀V1和液体充满指示阀V14，连接授液罐气相口，使储罐内压力大于1.0Mpa。记录好初始压力值（P0）和液面计读数（L0）。
②连接输液软管打开液体泵电源进行充液，开始充罐时，气体放空阀V12和液体充满指示阀V14控制的很小，待液体泵工作正常后，可逐渐加大V16开度。按照一次充罐量2t来计，记录好充罐时间和充罐速度。
③当液体从液体充满指示阀V14喷出时，充满率达到要求（此时注意记录好液面计读数Le和压力值Pe），即关闭液体进气阀V16，关泵，然后开启V13，随后打开V24及放空阀V12使罐内压力降到1.6Mpa。
5.2井下灌注工艺流程
①打开压力表阀V1及液位计下阀V3使其投入使用。
②关闭放空阀V12，打开液体出口阀，使液体泵开始工作。按5分钟一次读数计，记录好相应的压力值和液面计读数。当罐箱压力下降后，即表明灌内液体已排完，可关泵停车。
③排放结束前片刻，便可关闭阀V16，打开气体放空阀V12降压至1.6 Mpa。
5.3井下灌注安全技术措施
5.3.1液态CO2灌注前
①必须检查各罐体外观，内胆灌装液料无泄漏；安全阀、压力表泄放装置是否完好，各阀门是否关闭严实。
②灌注液态二氧化碳时，无关工作人员禁止靠近灌注工作区域。 ③必须将防护用具、专用检修工具和备用配件准备到位。 ④综采一队必须将111303工作面风、机巷内杂物清理干净，保证人员撤离通道畅通。
5.3.2液态CO2灌注
①液态CO2灌注由专门人员操作并佩带相关装置。
②现场操作人员必须携带便携式O2浓度报警仪，O2浓度低于20%时，必须停止操作，关闭灌注阀门，查明原因进行处理。
③灌注时要先查看管内压力及液位深度情况，然后打开罐体下部排液阀门。
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