煤矿氮气防灭火系统如何应用

煤矿氮气防灭火系统如何应用
氮气作为一种典型的惰性气体，因其自身的不活跃特性而被广泛应用在井下火灾防治工程中，作用的实质是借助其惰性特质，在注入采空区后，随着自身的扩散，充滞到破碎煤体周边，构成气固相互交叉的混合体，从而降低破碎煤体四周的氧气浓度，降低煤炭的氧化速率。

此外，注入氮气还能够起到良好的热吸附效果，对控制范围内的煤体温度起到降低效果。

1、氮气防灭火方式的选择
氮气防灭火方式主要有单纯注氮灭火、以防火为主的连续注氮和有发火征兆的间歇注氮三种。

（1）单纯灭火注氮由于平时不注氮，可节省大量氮气，费用低，但这种方式仅适用于发火次数少的矿井。

（2）连续注氮防火效果可靠性大，适用于火区下采煤和发火特别严重的工作面，但所需氮气量大，注氮成本高。

（3）有发火征兆时，间歇注氮这种方式防、灭兼顾，平时不注氮，当工作面有发火征兆时才开始注氮，采用间歇注氮，既可以保证工作面安全回采，又可以节省大量的费用，设备投资少，注氮成本低，但它要求火灾监测及预报系统必须可靠。

2、氮气防灭火系统的选择
目前国内煤矿氮气防灭火系统主要有三种方式：地面集中式、地面移动式和井下移动式。

（1）对于自燃发火频繁，且火灾范围大的矿井，可根据地表与火区的距离远近采取地面固定式制氮装置，管道或者直接从地表打钻输送氮气的工艺系统；
（2）对于矿区范围大，火灾频繁，地表与井下工作面距离近的矿井，可采取地面移动式制氮装置，管道输送氮气的工艺系统；
（3）对于井田范围大，风井多，井口距离火区较远，且火区多而分散，输氮管路长的矿井，可采取井下移动式制氮装置的工艺系统。

3、灭火注氮量
扑灭采空区火灾和巷道火灾所需氮气量的多少，主要取决于发火区域的几何形状、空间大小、漏风量、火源范围和燃烧时间的长短等诸多因素。

（1）扑灭巷道火灾
巷道火灾绝大部分是外因火灾，火势发展快，危险性大，易酿成恶性事故，因此必须采取有效措施迅速扑灭。

对于巷道火灾，可按巷道空间量及漏风量计算，根据国内经验，扑灭巷道火灾所需氮气量为巷道空间量的1.33~3倍，用氮气灭火抑爆的实际氮气用量为火区封闭空间的3倍。

（2）扑灭采空区火灾
扑灭采空区火灾在灭火工艺上要比扑灭巷道火灾复杂得多，且所需的氮气量也较大。

如果按火区体积的3倍计算注氮量，则在短时间内要向采空区注入大量的氮气，就目前我国空分设备的制氮能力和经济承受能力是难以接受的。

目前普遍采用的方法为：注氮的同时，必须加强均压和堵漏，控制火区漏风，并探明火源位置，向火源点范围连续注入一定量的氮气，使氮气长时间流经火源点，造成火源点缺氧而窒息。

矿井火灾治理通常根据现场实际情况一般都是结合多种防灭火技术一起应用，徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料既能有效地防治煤炭自燃，又能封堵煤体孔隙，防止瓦斯向外释放。

普瑞特防灭火材料具有流体的流动性及膏体的覆盖与封堵性，胶凝反应之前属于泡沫流体的一种，具有较好的流动性及堆积性，胶凝之后则属于膏体。

普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域，凝胶以泡沫为载体沿浮煤的裂隙呈立体状扩散，扩散过程中固结后的凝胶能对其中的裂隙进行有效地封堵，隔断漏风通道。

并且普瑞特防灭火材料能固结90%以上的水分，大幅度提高浆水在防灭火区域里的滞留率。

普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域后，通过大面积扩散覆盖、固水降温、封堵漏风的原理防治煤炭自燃。