第四节-惰气防灭火.ppt

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1、矿井防灭火所用的惰性气体是指不能助燃的气体，常用的有氮气、二氧化碳和湿式惰气等。在煤炭自燃的防治应用方面，氮气纯度高（纯度≥97%）、对人与环境安全性更好，因此应用最广，本节主要介绍氮气防灭火技术。第四节惰气防灭火氮气的性质氮气在空气中所占的体积百分比为79%，无色、无味、无嗅、无毒，不可燃也不助燃，无腐蚀性，不易溶于水，化学性质稳定。氮气常温下密度为1.16kg/m3，与空气密度1.2kg/m3相近，因此，氮气很容易和空气混合，这就使得注入的氮气在煤矿井下不易分层。在1标准大气压（1.01325×105Pa）-195.8℃时液化为液态氮，-209.9

2、℃时可变为固态。液氮与氮气相比，具有体积小（0℃时两者体积比为1/647，35℃时为1/731），易贮存，运输量小等优点。氮气防灭火原理注氮是实现可燃物对氧气的一种隔绝和屏蔽，即消除燃烧三要素中的氧气这一要素。所有的有火焰的燃烧都会在氧气浓度低于10～12％时候熄灭，低温干馏性的燃烧在氧气浓度低于2％时熄灭。用惰气防灭火和阻止瓦斯爆炸的过程称为惰化，惰化后的火区因氧气不足而不能燃烧和爆炸。氮气防灭火技术就是指将氮气送入防灭火区，使该区域内空气惰化，使氧气浓度小于煤自然发火的临界氧浓度，从而防止煤氧化自燃，或使已经形成的火区窒息的防灭火技术。第四节惰气防

3、灭火第四节惰气防灭火氮气防灭火的作用主要表现在：当对防灭火区域注入大量的氮气后，使得采空区内的氧气浓度下降；氮气部分地替代氧气进入到煤体裂隙表面，与煤的微观表面进行交换吸附，从而使得煤表面对氧气的吸附量减少，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化作用。对于有一定封闭条件的防灭火区域注氮防灭火而言，长期连续地注入氮气后，大量的氮气可使采空区内形成正压，从而使得采空区的漏风量减少，使遗煤处于缺氧环境中而不易氧化。较低温度的氮气在流经煤体时，吸收了部分煤氧化产生的热量，可以减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止。采空区内的可

4、燃、可爆性气体与氮气混合后，随着惰性气体浓度的增加，爆炸范围逐渐缩小（即下限升高、上限下降）。当惰性气体与可燃件气体的混合物比例达到一定值时，混合物的爆炸上限与下限重合，此时混合物失去爆炸能力。这是注氮防止可燃、可爆性气体燃烧与爆炸作用的另一个方面。注氮防灭火的实质是通过控制燃烧所需的氧气量抑制燃烧、窒息火源，达到灭火的目的。发展历程国外1953年，英国罗斯林矿用罐装的液氮汽化形成的氮气扑灭了井底车场附近煤层的自然发火。1962年，威尔士的弗恩希尔矿将液氮汽化后注入到密闭区来扑灭火灾。20世纪70年代起，原西德在液氮防治煤自然发火技术方面发展较快，在现

5、场应用取得了良好的效果，在1974～1979年间，41次将液氮应用到煤矿井下防灭火。而后，英、法、前苏联、印度等国也都采用了这一技术。第四节惰气防灭火国内20世纪80年代，我国开始了对氮气惰化防灭火技术的研究与试验。1982年，天府矿务局用罐装液氮进行了灭火试验；1989年，抚顺龙凤矿利用井上氧气厂生产的氮气，通过管路输送到综放工作面采空区防止遗煤自燃取得了成功；1992年，西山杜尔坪矿利用移动式变压吸附制氮装置产生的氮气，通过管路输送到井下，有效地防止了近距离煤层群煤的自燃；1995年，兖州兴隆庄矿利用安装在停采线附近的移动式膜分离制氮装置．有效地控

6、制了无煤柱开采邻近工作面采空区煤的自燃。1996年，我国已有21个矿区，34个综放工作面采用注氮防灭火技术。进入到21世纪以来，由于制氮装备与技术的不断发展，氮气防灭火技术已经在国有重点煤矿获得了广泛应用，特别已作为综放工作面防治煤自然发火的一项重要技术措施。第四节惰气防灭火发展历程工艺简单、操作方便、易于掌握。不污染防灭火区域、对封闭区域内的设备损害小，恢复生产快。较好的稀释抑爆作用。注入氮气可快速、有效稀释防灭火区域的氧气，降低氧气和可燃气体的浓度，可使防灭火区域内达到缺氧状态，并使可燃气体失去爆炸性，从而充分惰化防灭火区域，保证防灭火区域的安全。

7、有效抑制防灭火区域的漏风。由于氮气均为正压注入，因此，当大量注入到防灭火区域后，使得该区域的气压升高，处于正压状态，从而有效抑制了防灭火区域的漏风。第四节惰气防灭火氮气防灭火的优缺点优点注入到防灭火区域的氮气不易在防治区域滞留，不如注浆注砂能“长期”覆盖在可燃物或已燃物的表面上，其隔氧性较差；注氮能迅速窒息火灾，但火区完全灭火时间相当长，不能有效地消除高温点，因此，在注惰气灭火的同时，应辅以其它措施灭火，如用水、注浆、以及凝胶等方法，以防复燃；注氮气防火，氮气有向采面或临近采空区泄漏的可能性；而当注氮气灭火时，当密闭不严或者存在有漏风通道时，氮气可能通

8、过密闭等漏风通道泄漏。因此，注氮气防灭火的同时，需相应采取堵漏措施，使氮气泄漏量控制在最低限度