氮气防灭火技术在义马矿区的应用.pdf

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1、2011年第2期能源技术与管理85doi：10．39690．issn．1672—9943．2011．02．033氮气防灭火技术在义马矿区的应用蔡婷，兀帅东(1．河南理工大学。河南焦作454000；2．义马煤业集团股份有限公司，河南义马472300)[摘要]介绍了氮气防灭火技术的发展历史、氮气防灭火的原理以及工艺参数，分析了注氮防灭火技术在义马矿区自然发火矿井的注氮工艺、注氮参数和防灭火的效果，义马矿区在采用该防灭火技术后取得了成功，有力的保障了矿井的安全生产。[关键词]注氮；防灭火；自然发火；技术参数[中图分类号]TD753．3[文献标识码]B[文章编号]

2、氧含量进行计算⋯。1概述2．1．1按几何体积计算惰气因化学性质不活泼，注入高温煤体或火Q~=KxVx1．03区处具有置换氧气和窒息作用，因此，在矿井煤层式中，Q为注氮流量，m3／min；K为富余系自燃防治应用方面不断的被推广普及。氮气防火数，一般取1．2；为待注地点的几何体积，m；的实质是：利用氮气的惰性，将其注人采空区或破1．03为膨胀系数。碎煤体附近时，在自身的扩散、弥散和外加能量场2．1．2对于采煤工作面采空区注氮可按以下四种(如漏风场等)的共同作用下，冲滞于碎煤体周围方法进行计算而形成气——固相混合体，减少碎煤体周边的0：2．1．2．1按产量计算含

3、量，阻止或延长煤的氧化性能。此外，可升高碎该法计算的实质是在单位时间内注氮充满采煤体周边的压力，控制漏风量，减弱0的供给量。煤所形成的空间，使氧气浓度下降到惰化指标以并且，注入的N温度较低，可起到吸热降温作用，下，其经验计算公式为：抑制碎煤体氧化升温速度。同时，可冲淡并降低QN=(A／1440ptrll7／2)X(C,／C2—1)CH、0：的浓度而减小其爆炸的可能性。式中，Q为注氮流量，m3／min；A为年产量，t；目前，国内外注氮防灭火的工艺主要有井上P为煤的密度，t／m；为年工作日，取300d；r／1为固定、移动式和井下移动式。制氮能力一般在管路的输氮

4、效率，％；叼：为采空区注氮效率，％；5002000m3／h。制氮机先后经历了变压吸附、深c为空气中的氧含量，取20．8％；C2为采空区防火冷空分、碳分子筛和膜分离四个阶段。注氮形式有惰化指标，取7％。开区注氮和闭区注氮两种。注氮方式有旁路式、埋2．1．2．2按吨煤注氮量计算管式两种，其中，埋管式又分为预埋管注氮、托管该方法是指采煤工作面每采出1t煤所需的注氮、钻孔注氮等。注氮方法有连续注氮和间歇注防火注氮量。根据国内外的经验，每吨煤需5m。氮等。氮气量，其计算公式为：QN=5AK／300X60X242氮气防灭火技术参数及方式选择式中，Q为注氮流量，m3／m

5、in；A为年产量，t；2．1注氮量K为工作面回采率。注氮量是最重要的注氮参数，直接决定着注2．1．2-3按瓦斯量计算氮效果。注氮量太小起不到防火的作用，注氮量太QQoc／(10一c)大会造成经济上的浪费。注氮量主要取决与被注式中，Q为注氮流量，m3／min；Q。为采煤工作地点的几何形状、氧化空间大小、裂隙情况、漏风面通风量，m3／min；C为工作面回风流中的瓦斯浓量大小，以及气体组分等。由于煤矿条件千差万度，％。别，目前注氮流量只能按待注地点的几何体积和2．1．2．4按采空区氧化带氧含量计算工作面的产量、吨煤注氮量、瓦斯量、氧化带内的该方法计算的实质是将采

6、空区氧化带内的原86蔡婷，等氮气防灭火技术在义马矿区的应用2011年第2期始氧含量降到防火隋化指标以下，其计算公式为：2．4氮气纯度Q，v=[(C1一C2)Q／(CⅣ十C2—1)氮气纯度决定着惰化防火有效性的大小。若式中，为注氮流量，m3／min；Q为采空区氧氮气纯度达不到规定，难以发挥氮气的惰化作用，化带的漏风量，m3／min；C为采空区氧化带内原始反而有可能造成助燃发火事故。因此，《煤矿安全氧含量(取平均值)；C2为注氮防火惰化指标，取规程》第238条规定了注入氮气的浓度不小于7％；C为注入氮气的纯度。97％和氮气源应稳定可靠。为保证注入氮气的纯分别计

7、算后，选取以上计算结果的最大值，再度，每次开始注氮时，应在采空区附近注氮管预设结合具体情况考虑1．2～1．5的安全备用系数，即为的三通闸门处进行排空，经检测确认氮气纯度超采空区防火注氮时的最大注氮流量。过97％后再向采空区灌注。正常注氮期间，每3d2．2注氮方式应利用O：检知管在采空区附近预设的三通闸门注氮方式的选择合理与否不仅决定着氮气在处至少间接测定一次氮气的浓度。若装备有气相采(老)空区中的分布状况，而且关系着注氮效果色谱分析仪或束管监测系统，每周应至少对采空和经济费用。选择注氮方式时，应根据采(老)空区区进行取样或利用采空区预埋的束管抽样分析一的状

8、态(开区或密闭区)、漏风源的位置及其分布次。一旦发现氮气纯度低于9