煤矿氮气防灭火技术优缺点分析
氮气及其添加剂在易燃厚煤层防灭火中的应用
氮气及其添加剂在易燃厚煤层防灭火中的应用背景在煤矿采掘过程中，会产生大量的煤尘和瓦斯。
煤尘和瓦斯的积聚易引发煤矿火灾和瓦斯爆炸等事故。
在这些事故中，易燃厚煤层的火灾和爆炸最为危险和严重。
如何有效地防范和控制易燃厚煤层的火灾和爆炸，成为了煤矿安全管理中的重要课题。
氮气及其添加剂是一种比较常见的灭火工具，可以有效地控制煤矿火灾发生和蔓延。
本文将介绍氮气及其添加剂在易燃厚煤层防灭火中的应用。
氮气介绍氮气（N2）是一种无色、无味、无毒、惰性气体，在空气中占比例最大，约为78%。
氮气具有不易燃、不易爆、不支持燃烧等特点，在灭火方面有着广泛的应用。
氮气灭火原理氮气灭火的原理是将氮气注入到火灾区域内，排除火灾区域内的氧气，使火焰失去燃烧条件，从而达到灭火的目的。
在易燃厚煤层的火灾中，火灾发生的原因是煤尘在空气中形成爆炸性混合物，遇到火花或明火即可引发火灾。
氮气在火灾区域内充当惰性气体，降低氧气浓度，从而控制火焰的蔓延和熄灭火灾。
氮气添加剂介绍添加剂可使氮气的灭火效果更加优良。
目前常用的氮气添加剂有二氧化碳、惰性气体、二硫化碳等。
二氧化碳二氧化碳（CO2）是一种常见的氮气添加剂，其在自然界中的含量约为0.04%。
二氧化碳可以增加氮气的灭火效果，使灭火时的环境扰动更小、平衡时间更短、火灾区域内的烟雾更少，有助于灭火人员准确判断和消除火源。
惰性气体惰性气体也是常用的氮气添加剂，比如说氩气（Ar）、氦气（He）、氖气（Ne）等。
这些气体在化学反应中基本不参与，可提高灭火的效率和效果。
惰性气体还可以作为定量气体注入到矿井中，进行风流模拟，为下一步的灭火实验提供条件和参考。
二硫化碳二硫化碳（CS2）是一种常用的氮气添加剂，它可以与氧气反应，生成二氧化硫，使氧气浓度下降。
二硫化碳具有良好的灭火效果，但是在使用过程中需要注意安全，因为二硫化碳有毒、易燃和易爆。
氮气及其添加剂在易燃厚煤层防灭火中的应用氮气及其添加剂在易燃厚煤层防灭火中的应用，主要有两种：一种是在发生火灾之前，采取预防措施，减少煤尘和瓦斯的积聚；另一种是在火灾发生后，采取灭火措施，控制火灾的发展。
综采放顶煤注氮防火
综采放顶煤注氮防火0 引言目前国内综采放顶煤工艺存在一个关键性的问题，即工作面和采空区的防火问题。
根据国外经验，采用向采空区注氮气的方法是综采放顶煤工作面防火的主要技术措施之一。
下面笔者结合如何向综采工作面采空区注氮防火谈点经验，以供行探讨：1 综采放顶煤防火的特点1.1 采空区上部一旦发火难以接近不易处理，并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。
1.2 采空区的“两道”自燃发火隐患突出。
综采放顶煤残留在采空区内的浮煤多；特别是靠“两道”侧及两放煤口间的三角煤丢失严重，丢煤也相对集中。
1.3 煤层开采厚度大，煤层生产能力高，又增加了放顶工序，工作面推进速度缓慢。
采空区浮煤与空气接触时间长，易于氧化积热自燃。
1.4 随着采高增加，采空区空间增大，顶板冒后堆积厚度高，且顶、底板丢煤，采用常规的灌浆方法难以处理。
1.5 瓦斯释放强度有所增加。
综采放顶煤由于上方煤体被整体破坏，瓦斯释放强度增大，并且瓦斯将伴随煤流由支架上方漏向工作面，通风效果不如普通综采。
2 采空区注氮防火的机理和作用2.1 消除瓦斯爆炸危险。
2.2 温度较低的氮气流入采空区，能对周围围岩和氧化发热的煤炭起到吸热和降低温度的作用。
2.3 使采空区呈现正压状态，致使新鲜空气难以流入采空区内。
2.4 采空区空气中氧含量减少，氮气含量增加，形成窒息性气体，达到阻止煤炭自燃的作用。
3 工作面概况II863工作面位于II86采区二阶段，上邻尚未开采的II861工作面，下邻II865工作面采空区，南以东大巷煤柱为界，北邻II861回风联巷。
工作面走向长692米；倾斜宽123米；倾角130；煤层厚度平均8.5米，自然发火期为1-3个月左右。
工作面采用综采放顶煤回采。
4 注氮系统设计4.1 注氮管路布置在II86运输上山上口新鲜风流中安装移动式制氮机，取其氮源。
将其生产出的氮气经敷设的管路直接输送到采空区。
敷设路线：II86运输上山→II863集中巷→II863机巷（见上附图）4.2 注氮量的确定如果采用吨煤耗氮量计算，按采空区注氮后氧含量降到 5.0%以下，II863这个工作面设计年生产能力为120万吨，月产10万吨，日产3300吨计算：Qh=■×（■-1）式中Qh———日耗氮量，m3/d；r———煤的密度，t/m3；n1———管路输氮效率60%；n2———工作面输氮效率，50%；A———II863工作面年生产能力，t；m1———氧的含量，21%；m2———氮的含量5%；t———每年工作日，300d则Qh=■×（■-1）=32820(m3/d)按日产3300t计算，吨煤耗氮量为Qd=■=■=9.9(m3/t)4.3 实践中如何选择制氮设备根据吨煤耗氮量的计算，选择煤炭科学研究总院抚顺分院制造的型号为MD-600井下移动式膜分离制氮机，该制氮机日产氮气33000m3(按20h计算)。
氮气在煤矿防灭火中的应用
氮气在煤矿防灭火中的应用煤矿是我国能源工业的基础和重要支柱之一，但在煤矿开采过程中，就会产生大量的瓦斯并形成瓦斯事故，给煤矿安全生产带来隐患和挑战。
煤矿瓦斯事故是由于瓦斯和空气混合物在一定浓度下遇到火源引起爆炸或窒息所致。
传统的防火灭火方法主要采用水、泡沫等削减瓦斯燃烧条件和灭火的措施，但这些方法在应对大面积煤层突出和井下环境恶劣的情况下，效果不稳定，泡沫产生的碳气体会增加爆炸风险，水又会让井下环境变得潮湿，有可能产生二次火灾，因此不得不寻找一种新的防灭火材料，氮气便是这种新型材料之一。
氮气的性质和特点氮气，化学式为N2，是一种无色、无味和非可燃性气体，主要是由空气经过氧化铜结构催化剂或氧气分离获得的。
氮气的主要性质如下：1.稳定性高：氮气有稳定的化学性质，在大气中绝大多数的化学物质和所有的微生物都不能与之反应。
2.不可燃性：氮气不会燃烧，也不会支持燃烧。
当氮气占据空气的一部分时，能够减低空气中火源的燃烧温度，减缓燃烧的速度。
3.密度小：氮气的密度小于空气，可以漂浮在空气之上，且与空气混合均匀，能够有效减缓火灾燃烧的速度。
因此，使用氮气来防火灭火可以减轻火势减缓火势的速度，从而保证安全。
氮气在煤矿防灭火中的应用氮气原理氮气防灭火技术是利用氮气在一定浓度下能够减缓火源燃烧的速度和降低火源的温度，从而达到防止火势蔓延和减小灭火安全距离的效果。
氮气的优点在煤矿中尤为明显，煤层埋深大，煤层厚度大，并且存在井下环境恶劣等特殊条件，使得氮气的防灭火技术在煤矿中具有重要的应用价值。
氮气特点1.节能、环保：氮气不污染环境，对温室效应和臭氧层破坏无害。
2.零消耗：可重复使用，不会消耗氧气和氮气。
氮气防灭火的技术路线具体来说，煤矿氮气防灭火技术路线如下：1.瓦斯抽放工作规范化、机械化和自动化程度高，瓦斯浓度得到有效控制。
2.安装氮气分离机组和氮气储罐，利用原矿空气分离出氮气。
3.将氮气输送到煤矿井下通过消防装置进行分布和供给。
注氮抑爆防灭火技术在煤矿应用
注氮抑爆防灭火技术在煤矿应用摘要注氮抑爆防灭火技术是一种在煤矿行业广泛应用的灭火方法。
该技术通过向矿井中注入氮气，降低矿井中的氧浓度，从而有效抑制煤矿火灾的发生和扩展。
本文通过对注氮抑爆防灭火技术的原理、应用和效果进行探讨，旨在进一步推广和应用这一灭火技术，以提高煤矿的安全性和生产效益。
1. 引言煤矿火灾是煤矿行业面临的重大安全隐患之一，其给矿山生产和人员生命财产安全带来了巨大威胁。
传统的灭火方法通常采用化学灭火剂、泡沫灭火剂等，但这些方法存在一定的局限性和风险。
为了有效应对煤矿火灾，注氮抑爆防灭火技术应运而生。
2. 注氮抑爆防灭火技术原理注氮抑爆防灭火技术的核心原理是通过向矿井中注入氮气，降低矿井中的氧浓度，进而实现抑制火灾发生和扩展的目的。
具体来说，注氮抑爆防灭火技术主要包括以下几个方面的作用机制：2.1 降低氧浓度氧是火灾发生和燃烧的必要条件之一，注入氮气能有效降低矿井中的氧浓度，从而防止火灾的发生和扩展。
煤矿井下的空气中的氧浓度通常为21%，而当氧浓度降低到18%以下时，煤矿火灾将无法维持燃烧，从而避免火灾的发生。
2.2 抑制火焰传播火焰的传播需要氧气的供应，注入氮气能够有效减少矿井中的氧气供应，从而抑制火焰的传播。
此外，注氮还能消耗火焰中的热量，降低火焰温度，进一步减小火灾的危害范围。
2.3 阻止煤尘爆炸煤尘爆炸是煤矿火灾中的严重隐患之一，注入氮气可以改变煤尘与空气的混合比例，降低煤尘爆炸产生的可能性。
同时，注氮还能抑制爆炸波的传播速度，减小爆炸的危害范围，保护矿井设备和人员的安全。
3. 注氮抑爆防灭火技术应用3.1 注氮系统设计为了实现注氮抑爆防灭火技术，需要设计具备注氮功能的系统设备。
注氮系统主要包括氮气储罐、输氮管道、氮气调节装置等。
这些设备需要具备稳定的气体输送能力和可靠的控制系统，以保证注入氮气的效果和稳定性。
3.2 注氮系统安装注氮系统需要安装在煤矿井下的合适位置，以便实现对整个矿井的注氮覆盖。
综采工作面注氮防灭火设计
综采工作面注氮防灭火设计背景在煤矿开采中，火灾是一种常见的安全事故。
工作面作为生产煤矿中的重要部位，其火灾风险系数特别高。
在过去的实践中，采用水幕隔离、砂浆封闭、灭火剂喷洒等传统的防灭火方法已逐渐显得不够有效。
因此，在综采工作面注氮防灭火技术上的研究和应用具有非常重要的意义。
综采工作面注氮防灭火原理注氮防灭火技术采用氮气作为灭火介质，通过在综采工作面注入一定的氮气浓度来达到防灭火的效果。
其原理在于：1.氮气不会支持燃烧过程，可以使燃烧失去氧气而窒息，从而达到灭火的效果。
2.相比于其他灭火方法，如水幕隔离和砂浆封闭等，注氮防灭火技术适用于各种综采工作面类型，无需进行复杂的改造和封闭。
综采工作面注氮防灭火设计注氮防灭火技术与其他灭火技术不同，在注氮浓度、接口位置、综采工作面区域等方面均需要进行设计，以下是综采工作面注氮防灭火设计中需要注意的几个方面：1. 注氮浓度的确定注氮浓度是防灭火效果的重要因素。
一般情况下，注氮浓度的设计值为12%~15%。
需要根据实际情况和综采工作面的大小来进行确定，以保证注入的氮气充分覆盖整个工作面，达到有效的防灭火效果。
2. 注氮接口位置的确定注氮防灭火技术需要在综采工作面上设置合适的接口位置，以便将注入的氮气传送至工作面不同的位置。
一般情况下，注氮接口的设置要遵循以下原则：•覆盖面积要尽可能大，以便能够覆盖整个工作面；•接口的数量要足够，以确保氮气能够充分传送；3. 综采工作面区域的划分将综采工作面划分成若干个区域，适当设置注氮接口位置，可以提高注氮防灭火技术的效果。
因为不同的区域存在不同的火灾风险，对比较脆弱的区域应多设置注氮接口，以增强防灭火能力。
4. 监测和控制设计注氮防灭火技术需要进行监测和控制，以保证其在工作面内的作用。
监测和控制系统需要考虑以下几个方面：•注氮浓度的检测•注氮量的控制•氮气的供应和储备结论综采工作面注氮防灭火技术针对工作面自燃、皮带和马路局部烧毁、火烧通道、机电设备自燃等主要火源，具有防火能力强，操作简单、无需设备改造等优点。
氮气在煤矿防灭火中应用浅谈
氮气在煤矿防灭火中应用浅谈一、氮气的性质：氮气的原料是空气，在大气中比例约为78%，可通过外界压力作用，用空气为原料分离出氮气。
氮气是一种无色无味无毒无腐蚀，不自燃，也不参与燃烧的气体，标准状态下（20℃，101.325kpa），气体密度0.461kg/cm3，液体密度为80.8kg/m3，氮气在101.325Kpa，-195.8℃时变成无色的液体，在-209.9℃时，变成雾状的固体。
氮气在水中溶解度很小，很难与其它物质发生化学反应，在震动、热和电火花作用下都较稳定。
二、氮气防灭火作用原理煤矿火区三带化分：根据含氧量与温度，基本可分为窒息带，冷却带，氧化带：注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气，使其氧含量降到10%以下，达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的，其作用有：（1）降低瓦斯浓度防止瓦斯爆炸及燃烧。
（2）降低氧气浓度，防止爆炸及自燃。
（3）降温作用。
（4）减少漏风作用。
（5）降低燃烧强度。
（1）降低瓦斯浓度防止瓦斯爆炸及燃烧：瓦斯浓度：瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。
瓦斯爆炸界限为5%～16%，当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大（氧和瓦斯完全反应）；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。
瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。
混合气体爆炸要素有氧气浓度达12%以上，，混合氣体中氧含量低于12%时就有减小爆炸的可能性。
但是，混合气体爆炸的界限不仅取决于这种气体在空气中所占的百分比，还部份地决定于混合气体的温度和气压。
温度和气压的增高使这个界限扩大，反之缩小。
如果混合气体被加热到300℃，氧含量为9%时就能发生爆炸。
因而国内的研究表明，将氧气的临界含量控制在5%以下时几乎能防止任何爆炸，否则爆炸还有可能发生。
煤矿液氮防灭火技术分析
煤矿液氮防灭火技术分析摘要：在煤炭火灾事故中，液氮技术是主要的一种防灭火手段，具有强大的综合防灭火功能。
本文主要针对液氮防灭火技术在煤矿中的应用，对该技术进行详细介绍，并对使用液氮防灭火技术过程中需要注意的问题进行分析，以保证液氮防灭技术在煤矿火灾中的效果，进一步保证煤矿生产安全。
关键词：煤矿；液氮防灭火技术；应用分析引言：煤炭是我国能源体系中的核心，因此保障煤矿生产安全具有重要意义。
在开采煤炭的过程中，通常会面临巨大的安全隐患，如火灾、爆炸、坍塌等，特别是在瓦斯浓度较高的区域，极易发生火灾和爆炸事故，严重威胁着生产人员的生命、财产安全。
实践表明，在发生煤矿火灾的时候，凝胶、灌浆等防灭火技术，在煤矿防灭火工程中起到了重要的作用，不过这些技术的应用还存在一定局限性。
在此背景下，液氮防灭火技术的出现，给煤矿防灭火工作的开展起到了一定推动作用，有效降低了煤矿火灾对人员生命、财产造成的影响，因此该技术在国际上受到了广泛关注[1]。
1.煤矿液氮防灭火技术的作用1.隔绝氧气在煤矿火灾中应用液氮防灭火技术，需向着火区域注入大量液氮。
液氮在高温下会迅速汽化膨胀，进而增大着火区域压力。
在高压作用下，空气会经过通风管道排出，避免与火源接触，在着火区域氧气浓度逐渐下降的情况下，可以有效遏制火势蔓延，起到防灭火的效果。
1.降低温度由于液氮具有低沸点的特点，将液氮注入着火区域，可快速冷却燃烧物，在燃烧物冷凝过程中会产生大量水蒸气，和采空区隐蔽热源产生的热风压发生特交换反应，会降低隐蔽热源的温度直至着火点以下。
（三）防止爆炸液氮汽化后涌向着火区域，会降低火区内气体中的含氧量，并且具有稀释可燃气体浓度的作用，如瓦斯，最大程度上避免了爆炸的危险。
同时在注入液氮的过程中，液氮还可以吹熄部分火焰。
1.液氮防灭火技术应用现状液氮防灭火技术在我国的应用，主要针对的是井下大型火灾事故，在预防和治理煤矿火灾事故的过程中，体现出了良好的效果，并且该技术的应用对矿区影响较小，降低了灾后恢复工作的难度。
井下注氮防灭火安全技术措施
井下注氮防灭火安全技术措施在煤矿、金属矿山以及其它井下行业中，火灾和爆炸是一直存在的风险，对井下人员的生命安全和生产设备的正常运转都会造成巨大的影响。
为了减少井下火灾和爆炸的风险，企业采用了井下注氮防灭火技术，但是在使用中还需要采取相应的安全措施。
注氮防灭火技术原理注氮防灭火是借助于将空气中的氧气含量降低到以下混合物而实现的：•空气氧浓度小于10%时，不能支持燃烧，并且稀薄空气中的热量能被快速传递，从而冷却燃烧源，使其达到灭火效果。
•空气氧浓度小于5%时，几乎不能支持人类的呼吸机能，如果呼吸纯的氮气，将会窒息而死亡。
由于井下矿井存在瓦斯等可燃气体，而由于煤矿采掘过程中煤层变形后瓦斯更容易从煤层中逸出，使得瓦斯爆炸成为矿井中发展缺乏有效防范措施的突出危险因素之一。
因此，注氮灭火技术的应用，对控制并降低井下瓦斯EXP发生的可能性、减少煤矿火灾事故发生等方面具有重要意义。
注氮防灭火技术措施安全通道的建立在进行注氮防灭火技术操作过程中，应当建立统一的救援通道，以便于出现瓦斯爆炸等紧急情况时可以及时撤退，保证人员的生命安全。
推进风向采用注氮调节空气氧含量的同时，要保持矿井推进风向的畅通，及时开启矿井消防水管道泵站等设备，使得井下空气不断流动，消除瓦斯积聚和热点。
设备隔离在注氮操作过程中，对井下的设备也要进行相应的隔离，避免矿井设备因为高浓度氮气的影响产生故障从而出现的危险。
管道安全保证因为注氮操作需要使用管道进行输送，所以矿井管道的安全保证也是至关重要的。
管道的安装最好采用一次性无接头缠绕管道，这样可以避免矿井中瓦斯和火源的可能性。
在管道上设置监测仪器，检查管道是否有泄漏和破坏的可能性，及时提醒并解决相关安全隐患。
安全保护措施为了确保操作人员的安全，对于涉及到注氮操作的人员应当采取以下措施：•人员穿戴专门的防护用品，如增压面罩等，在操作中不能脱离。
•在操作之前要对井下环境进行详细检查，确保环境安全和可靠性。
龙东煤矿注氮方案及安全技术措施解析
7163采空区注氮方案及安全技术措施龙东煤矿通风科2015.127163采空区注氮方案及安全技术措施一、氮气防灭火设计方案（一）概况：现我矿开采的7163轻放面所属7#煤层属于容易自燃煤层，该面为大倾角坚硬顶板，推进度受限，放煤管理困难，又因该面大部为俯采段，传统的注浆防灭火方式效果不佳，采空区存在自燃发火的隐患，我矿采取开放式注氮的防灭火方案进行治理。
（二）氮气性质及防灭火原理氮气在空气中约占78％，是一种无色、无臭、无毒的气体，与同体积的空气重量比为0.97，比空气稍轻。
在标准大气压和绝对温度为273K 时，气体的真空密度为1.25g/L。
空气中的氮气在常温下通过空气分离设备，即能分离出氮气。
氮气是不燃烧气体，也不助燃，溶水极微，性质稳定，不易与其它化学元素化合，无腐蚀作用，属于惰性气体。
由于氮的密度接近于空气的密度，因此，气体在采空区内能均匀地扩散，且不易被煤和岩石吸附。
氮气用于煤矿防灭火，主要有以下作用：(1)窒息作用在防灭火区域内注入氮气后，使该区域内气体氧的含量降低，增加了气体惰性化阻止了煤炭氧化。
对于火区，则因氧的含量不足而熄灭。
对于防火区域，则缩小了氧化带，扩大了窒熄带，有利地抑制了煤的氧化自燃。
(2)抑爆作用由于这种气体遇高温(火区)其成分不变，与可燃物质及可燃气体不产生化学反应，所以，注入氮气后冲淡了可燃气体与氧的含量，使其形成惰化气，从而使混合气体失去可爆性。
采用氮气防灭火不仅效果好，而且也较经济，具体有以下优点：(1)氮气是制氧过程中的另一产品，也可从空气中专门提取，因此来源方便，可供量大，单位产气成本比液态二氧化碳低。
(2)注氮后，氮气可以充满任何形状的有限燃烧空间和预防自燃空间，便于对煤矿采空区深部、高冒之处以及人们难以接近的地点进行防灭火。
(3)使火区气体惰性化，防止瓦斯和煤尘爆炸。
(4)注氮防灭火不损坏和不污染机械设备及井下设施，灭火后恢复工作量少且容易。
氮气灭火的缺点是：氮气在采空区停滞时间短，在矿井负压作用下易散失。
氮气防灭火设计
新疆恒力煤业有限责任公司沙湾煤矿氮气防灭火设计及安全技术措施新疆恒力煤业有限责任公司沙湾煤矿二零一二年八月五日氮气防灭火设计及安全技术措施一、氮气防灭火应用氮气防灭火技术防治矿井自燃火灾，是公认的行之有效的技术措施。
氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体，其化学性质相对稳定，在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。
据有关资料介绍：当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。
基于上述氮气的性质及煤的氧化机理，向采空区及遗煤带注入氮气，使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带，可达到抑制采空区自燃，同时还能防止瓦斯爆炸事故的发生。
（一）氮气防灭火的作用和特点(1)氮气可以充满任何开形状的空间并将氧气排挤出去，使采空区深部及其顶板高冒处因氧气含量不足而使遗煤不能氧化自燃；(2)注氮过程中，采空区经常保持正压状态，致使新鲜空气难以漏入，有利于控制采空区遗煤自燃；(3)注入氮气后，可使采空区内和采空区周围介质的温度降低，起到冷却降温作用；(4)在瓦斯和火共存的爆炸危险区内注入氮气能抑制火区内可燃气体爆炸，提高灭火作业的安全性；(5)工艺简单，不污染环境；(6)氮气防灭火存在的主要问题是在矿井负压作用下，如果采空区漏风严重，则注入的氮气不易留存，易随漏风流向采面或邻近采空区；加上氮气本身虽然无毒，但具有窒息性，对人体有害，因此需与均压和其他堵漏风措施配合应用，使氮气泄露量控制在最低限度。
（二）注氮的要求(1)氮气源稳定可靠；(2)注入的氮气浓度不小于97%；(3)至少有一套专用的氮气输送管路及其附属安全设施；(4)有能连续不断地监测采空区气体成分变化的监测系统；(5)有固定或移动的温度观测站(点)和监测手段；(6)有专人定期进行监测、分析和整理有关记录，发现问题及时报告处理等规章制度。
煤矿应用氮气防灭火技术探讨
６ ・ ６
增刊
宽度 ， 通常采用采空区束管观测结果来确定 ， 认为从
氧气浓度开始明显下降到氧气浓度为 ７ ％这一区域
定， 很难与其它物质发生化学反应。 目 ， 前 制氮工艺
已经非常成熟 ， 氮气源非常充足稳定。
为氧化带。
．
６ ． ５
增刊
铁
法
科
技
２１年１月 ０ ０ ２
通常计算采空区注氮量的方法有 ： 按产量计算 、
Ｃ—— 注 氮 防火 惰化 指标 ， ７ ； ： 取 ％ Ｃ —— 注入 氮气 中的氮气 纯度 。 图２ 某采空区氧化带内氧气浓度随注氮时间变化趋势图
２ 一 闭 区注氮
所谓 闭区注氮， 就是 向回采完封闭或 因发火而 封闭的区域注氮 ， 达到防治 自然发火或使封闭区符
合启封条件的目的。向封闭区注氮实质就是用氮气
果 的关键因素是注氮位置和注氮量。氮气释放 口的 位置选择合理与否对 防火效果影响较大。一般氮气 释放 口位于进风侧的采空区氧化带内。氧化带在漏
风带和窒息带之间， 其宽度取决于顶板岩性 、 工作面
推进速度 、 漏风通风压差等 ， 一般宽度为 ２ ７ ｍ ０— ０ 。 为了取得最好的注氮效果 ， 必须准确测定氧化带的
煤矿井下防灭火 问题伴随着煤炭生产全过程 ，
将氮气压入到 浮煤 所在 的空 间 ， 能够起 到如
严重威胁着矿井的安全生产 。近几年 ， 铁煤集 团通 过不同技术途径把氮气应用于矿井 防灭火 问题上 ，
取得 了较好效果 。
下作 用 ： 是使 该 空 间气体 惰化 ， 一 阻止煤 炭 的氧
增刊
铁
法
科
技
２１年ｌ月 ０ ０ ２
浅谈煤矿氮气防灭火技术应用
浅谈煤矿氮气防灭火技术应用摘要：煤矿的防火方法现在普遍采用氮气灭火法，从理论上氮气的使用可以对煤矿火灾进行有效的预防和控制，但是在实际运用中还得掌握技术要领和使用规范，这样才能保障煤矿的安全运行。
本文主要分析了氮气防灭火的重要性，并对氮气的使用技术提出了相应的建议。
关键词：煤矿防灭火；氮气应用；技术措施；预防控制引言有效控制煤矿火灾，是保障煤矿安全的前提。
氮气现在是煤矿防灭火工作中应用的主要元素。
虽然很多地方都使用氮气来实施防灭火，但是在有些煤矿实际工作中也出现了一些问题，所以掌握好氮气的防灭火技术方法是非常重要的安全环节。
一、煤矿防灭火应用现状煤矿防灭火现在主要用氮气技术，以前煤矿发生火灾时想要隔绝火灾都会用填土、封沙等隔离方法。
但是煤矿里会有很多煤灰存在，这些方法远不如用氮气防火有效。
氮气就是把现存空间里的氧含量降低，以此来达到阻燃的目的[1]。
并且在常温下氮气非常稳定，不会和其它的物质发生化学反应。
煤矿防止灭火问题上一是要掌握灭火方法和技能，二是要采取制度措施从根本上杜绝火灾发生。
煤矿在处理火灾时可以用综合方法一起来治理煤矿灭火。
例如：先在发生火灾的区域范围内建立防火墙，再往防火多的墙内注入氮气，降低氧的浓度和火焰温度。
防止空气中的煤灰扩散。
目前煤矿里一般都配备有制氮机，都有井下移动式膜分离移动设备，这些制氮设备的使用地层越深，投用的氮气设备就越多。
二、氮气防灭火技术应用的合理建议（一）煤矿注氮方法在煤矿内不同地层注氮量不同，有的情况是由注氮位置决定的。
例如：在煤矿的采空区，氮气的释放口要根据风向的变化选择好，一般在漏风点选择，整个采空区顶层岩性一定要好，氮气在风口有利的推动下，很快就能把氧气含量降低到7% 以下。
采空区的氮气量可以用探测装置进行探测，等到氧含量下降到相应的值时，可以达到安全的均衡值。
氮气量释放后要对整个封闭区的漏风点进行封堵，封堵时要注意断层和岩壁的情况。
采用分阶段的方式进行漏风封堵。
氮气灭火系统
氮气防灭火概况：氮气防灭火现已有地面固定式、地面移动式和井下移动式变压吸附制氮装置和膜分离制氮装置，为我国煤矿安全生产发挥了重要作用。
2原则：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注氮工艺：1）注氮系统：地面固定式和地面移动式制氮设备生产的氮气，经井上下输氮管路送达采空区或火区。
该系统优点：制氮设备产氮能力大，灭火速度快。
缺点：需专门铺设一趟输氮管路。
井下移动式制氮设备安置于距需要防火或灭火区域的就近处，经供电、供水、管路连接，便可开机生产氮气，经输氮管将氮气送达防灭火区内。
该系统优点：不需铺设专用输氮管路。
缺点：制氮设备产氮能力较小。
2）注氮工艺根据矿井具体情况，可选择适当的注氮工艺A 埋管注氮――在工作面进风侧沿采空区埋设一趟注氮管路。
当埋入一定深度后开始注氮，同时埋入第二趟注氮管路（注氮管口的移动步距通过考察确定。
）当第二趟注氮管口埋入采空区氧化带与冷却带的交界部位时向采空区注氮，同时停止第一趟管路注氮，并又重新埋设注氮管路，如此循环，直至工作面采完为止。
B 拖管注氮――在工作面进风侧沿采空区埋设一定长度（其值由考察确定）的厚型钢管作为注氮管，它的移动主要利用工作面的液压支架，或工作面输送机头、机尾，或工作面回风巷的回柱绞车牵引。
注氮管路随工作面的推进而移动，使其始终埋入采空区内的一定深度，C 钻孔注氮――在地面向井下火灾或火灾隐患区域打钻孔，通过钻孔套管（全套管）将氮气注入防灭火区。
利用工作面消火道，或与工作面相邻的巷道，向采空区或火灾隐患区域打钻孔注氮。
D 插管注氮――工作面开切眼或停采线，或巷道高冒顶火灾，可采用向火源点直接插管的注氮方式进行注氮。
煤矿工人安全知识—氮气防灭火与“均压”法预防煤的自燃
煤矿工人安全知识—氮气防灭火与“均压”法预防煤的自燃一、氮气防灭火氮气是一种无色、无味、无臭的惰性气体，其沸点低，蒸发汽化潜热大，冷却火源及火区围岩的降温效果好。
将氮气注入采空区可使采空区内氧浓度相对降低。
氮气渗入煤体裂隙后，可阻止煤体的氧化和燃烧。
采空区注入氮气后，提升了其间的气体压力，减少了漏入风量。
氮气注入明火火区后，大量吸热，体积急剧膨胀，使火区氧浓度下降、温度降低，从而使火灾熄灭，并能抑制可燃气体爆炸。
用于防灭火的氮气有气氮和液氮二种。
用管道输送液氮时，管道易受到剧冷而冻裂，加上液氮难于大量制取和贮存，因而，目前我国煤矿中多用气氮，很少应用液氮。
利用空气分开机制取气氮，经压缩和深冷等技术流程即可提取纯液氮，然后利用低温贮备容器(贮槽、槽车、贮罐)运到矿井。
井下输氮的方式有：1．地面汽化井下管路输送法利用汽化器在地面将液氮汽化成10℃的气氮，通过管道将气氮压入火区或采空区。
2．直接喷洒液氮法在地面将贮槽或槽车中的液氮注入适宜于井下运输的贮罐中，运往井下，在火区四周选定地点，通过管道和雾化喷嘴直接压入火区或采空区。
当必须氮量不大时，也可利用移动式制氮机在井下火区或采空区四周制氮注入火区或采空区。
向采空区注氮防灭火时，要采用堵漏措施，以提升利用率和防止氮气窒息事故。
氮气能渗入采空区内任何部位的火源点，将火灾扑灭；火区恢复工作量少；火区内机电设备不易受损。
但氮气防灭火成本较黄泥注浆高，且火灾易于复燃。
二、“均压〞法预防煤的自燃“均压〞是指设置调压装置或调整通风系统，均衡漏风通道进出两端的风压，以杜绝或减少漏风的措施。
它可用于防火或灭火。
依据使用条件不同，作用原理不一，均压防灭火技术分为开区均压和闭区均压二类。
在生产工作面建立均压系统，以减少其后部采空区的漏风，抑制遗煤自燃，防止一氧化碳等有害气体向工作面涌出，从而确保工作面正常回采的措施称为开区均压。
对已封闭的采空区或火区而采用的均压措施称为闭区均压。
井下注氮防灭火安全技术措施
井下注氮防灭火安全技术措施井下作业是煤矿生产的重要环节，但也存在较高的火灾风险。
为了保障煤矿井下作业人员的生命安全和财产安全，防止火灾事故的发生，煤矿企业需采取一系列安全技术措施，其中包括井下注氮防灭火技术。
一、井下注氮技术原理和作用在煤矿井下，由于存在高温、高压、高湿等环境，煤与空气在一定条件下易产生爆炸性气体。
而注入氮气则可以有效地抑制煤与空气的接触，从而有效地减少火灾事故的发生。
井下注氮技术一般采用压力氧气裂解法，通过将液态氧气注入井下煤气体区域，使其与煤气体发生化学反应，产生大量的氮气，从而使煤与空气分离，防止爆炸的发生。
二、井下注氮防灭火安全技术措施1、制定安全生产规定，明确注氮防灭火的具体安全作业流程、责任和方法等，确保人员遵守。
同时要加强安全教育和培训，提高员工的安全意识和技能。
2、对井下煤气体进行实时监测，确保煤气体的含氧量在注入氮气之前降至安全范围内，以避免因煤气体含氧量过高，使其与注入的氮气产生化学反应后，反过来引发爆炸事故。
3、建立井下注氮安全管控系统，对氮气注入量、压力、流量等进行实时监测。
在发现异常情况时，及时报警，采取故障排除和修复措施，保证系统运行的平稳和稳定。
4、加强施工安全管理，对注氮作业人员进行岗前培训和岗位考核，并配备专业设备和器械，确保煤气体与氮气的注入量和压力控制在安全范围内。
5、加大手动灭火器材的投放、设立关键区域自动灭火措施，采取防水、防火墙等措施减少火灾事故的危害。
6、加强定期维护保养和设备检验，确保注氮防灭火装置和设备稳定工作，避免因自然因素和设备老化等因素导致灾害事故的发生。
三、结论井下注氮防灭火技术是煤矿安全生产中不可或缺的技术技能之一，其对于保障井下作业人员和煤矿生产的安全和稳定性具有重要的作用。
但在实践中，注氮防灭火作业存在一定的困难和挑战，需要煤矿企业加强规章制度的制定和专业技能的培训，建立科学、规范的安全生产管理体系，实行全方位、多层次的安全防护措施，切实保障井下作业人员的生命安全和财产安全。
氮气防灭火
二、 氮气防灭火作用原理 注氮防灭火的实质是向采空区氧化带 内戒火区内注入一定流量的氮气，使 其氧含量降到10%戒3%以下，达到防 火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的，其 作用有： 1、 消除瓦斯爆炸的危险 2、 减少漏风的作用 3、 降温作用 4、 防止煤的自燃发热和自燃
三、 制氮设备
目前, 中国煤矿防灭火工程中使用的制 氮装备有3种: 深冷空分制氮装置、变压 吸附制氮装置和膜分 离制氮装置. 后2种装置根据安装不运移 斱式的丌同又设计成井上固定、井上移 劢和井下移劢3种.。
注氮工艺参数
( 1) 煤自燃临界氧浓度 ( 2) 煤自燃标志气体指标 ( 3) 采空区 三带 工作面后斱采空区的漏 风, 沿走向 深部依次划分出3个区域: 冷却带、氧化带和窒 息带( 如图2).氮气防火就是要将氮气注入到氧 化带区域内, 使其惰化,失去氧化条件, 抑制煤炭 自燃.
(4) 注氮斱式 根据采区开采条件, 采取丌同 的注氮斱式, 原生煤体独立工作面的注氮斱 式一般有拉管式、埋管式和钻孔式3种, 无煤 柱开采的复合采空区要采用斳路式注氮. (5) 注氮量 中国煤矿采空区防火时的注氮量为 200-400m3/h; 封闭火区灭火时注氮量 600~800m3/h; 开放火区灭火的氮气需求 量更大, 现有的制氮机难以满足, 可选用燃油 惰气发生装置.
浅谈煤矿氮气防灭火技术
组员：贺资良、胡亚 伟、胡灼亮
本素材由hi-hoo提供
前言
煤矿防灭火对于惰性气体的定义与化学对惰性气体的定义不 尽相同。在防灭火的工作实践中，惰气是指不参与燃烧反应 的单一或混合的窒息性气体，其中可能含有少量的氧气。最 常见的防灭火惰气是燃气、氮气和二氧化碳。下面主要看一 下氮气防灭火技术。
2、 1993年6月，某矿19110综采工作面撤架刚结束 时，已撤支架的运输顺槽发生自燃，立即对采空区用 板闭封闭后实斲注氮，当时通过埋设的束管测得火源 点附近的2#测点CH4和O2的含量分别为7%和14%， 正处于瓦斯爆炸界限之内，而此处的CO含量正以 300ppm/d的速度上升，瓦斯随时都有可能发生爆炸， 在注氮气4h后，将此处的O2含量降到10%，抑制了 火区的瓦斯爆炸，注氮10d后，彻底扑灭了火区。 3.1989年2月20日，某矿3402工作面的掘进巷内发生 瓦斯连续爆炸，次日派人前去处理和排放瓦斯，在恢 复通风时又发生了爆炸，当场死亡2人伤9人，另3名 救护队员在灾区内遇难。因火灾高温、烟雾和还有继 续爆炸的危险，未能及时将遇难者抢救出来。救灾会 议拟定了11个斱案，试行了6个均未获成功，已时隔 8d遇难者还是无法撤出来。于是决定采用液氮灭火技 术处理，6小时共注氮2900m3,约为火区体积的3倍， 火势被迅速扑灭，同时又消除了瓦斯爆炸危险，于是 救护队员进入灾区抬出了遇难者。然后清理巷道，仅 有几天时间就恢复了生产，更重要的是撤出了遇难者。
矿井火灾防治技术：惰性气体防灭火技术2
燃气灭火
应用燃气灭火的缺点是： 1)气体含有少量CO和H2，会影响正确分析火源状况； 2)成本较高； 3)对操作和维修该装置的人员的技术水平要求较高； 4)需要大量的冷却水。
三 、 二氧化碳（CO2）
二氧化碳（CO2）
二氧化碳对空气的比重为1.53。所以，二氧化碳注 入到较低位置的火区效果较好，特别是在以下情况下， 二氧化碳比氮气有更好的灭火效果。
（2）钻孔注氮。在地面或施注地点附近巷道向井下火区或火 灾隐患区域打钻孔，通过钻孔将氮气注入火区。
（3）插管注氮。向火源点直接插管进行注氮
氮气防灭火技术
在设计、敷设输氮管路系统时有一定的要求：
1、管路到达注入点的距离应最短、平直，沿程阻力小； 2、流速在1~1.5m/s经济流速范围内； 3、管间连接采用焊接，减少接头泄漏和局部阻力损失； 4、拐弯和低洼处要设置放水包； 5、设置调控阀门和安全放空管； 6、管路贴底板布置，释放口应用石块、木垛等加以保护。
氮气防灭火技术
• 开放式注氮工艺
1、氮气释放口应高于底板，以90º弯拐向采空区，与工 作面保持平行，并用石块或木垛等加以保护。
2、氮气释放口之间的距离，应根据采空区“三带”宽 度、注氮方式和注氮强度、氮气有效扩散半径、工作面通风 量、氮气泄漏量、自燃发火期、工作面推进度以及采空区冒 落情况等因素综合确定。
氮气防灭火技术
• 氮气防灭火注意事项
(1)保证充足的氮气供应 ； 在注氮过程中，由地面束管监测系统真空泵从束管内抽取
注氮区的气样，送入色谱仪分析。要保证工作面风流中的氧气 浓度不低于18.5%，否则停止作业并撤出人员，同时降低注氮 量或停止注氮，或增大通风量。
氮气防灭火技术
• 氮气防灭火注意事项
煤矿防灭火技术有哪些？优缺点是什么？
煤矿防灭火技术有哪些？优缺点是什么？煤矿开采的过程中，自燃现象始终存在，困扰着每一个煤矿企业。
近年来，随着科技的进步，在矿井火灾防灭火技术领域的研究越来越多，应用最广泛的防灭火技术基本上包括：灌浆、胶体、堵漏、惰化等，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，下表是防灭火技术优缺点分析：以上防灭火技术有其各自的优缺点，但是作用原理基本上样。
针对不同的矿井火灾，要结合现场情况，科学的采取防灭火技术来快速有效的治理煤火灾害。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火新技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。
一方面，水浆生成泡沫之后，缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率；另一方面，形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。
防灭火技术材料优点缺点注浆防灭火技术黄泥、粉煤灰、矸石、水泥砂浆等隔离煤氧接触、降温、工艺成熟简单高位火点效果差，覆盖不均匀，易跑浆、脱浆，恶化工作环境，影响煤质堵漏防灭火技术高水速凝材料、堵漏凝胶、聚胺酯泡沫等材料抗压性好，减少供氧，防漏风效果好工作量大、成本高、堵漏材料不稳定，高温易燃烧或分解释放有害气体阻化剂防灭火技术MgCI 、NaCl 等氯化物、离子型表面活性剂等惰化煤体表面活性结构，阻止煤炭氧化、吸热降温，湿润煤体工艺复杂、腐蚀设备、不易长期保持防灭火效果注水防灭火技术自来水和矿井水快速降低火源区域温度，水蒸汽能减少采空区氧气存在，成本低中高位的火点效果差，流水增加煤岩体孔隙率，增大漏风，产生湿润热均压防灭火技术降低工作面漏风，缩小采空区氧化带范围；工艺简单，成本低对工作面顺槽顶煤自燃、上分层采空区自燃、煤柱自燃预防作用不大胶体防灭火技术稠化胶体、复合胶体和高分子胶体等隔离封堵效果好，耐高温，降温迅速，对局部火点效果明显成本高，难大面积使用，凝胶强度不够，凝胶反应产生污染惰气防灭火技术氮气、二氧化碳等惰性气体降低氧浓度、抑制爆炸，阻止煤氧复合，环境影响小降温效果不佳；灭火周期长；火区易复燃，且对现场密闭性要求高。
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煤矿氮气防灭火技术优缺点分析
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。
（1）氮气防灭火技术的优点
①工艺简单、操作方便、易于掌握。
②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
③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
④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。
（2）氮气防灭火技术的缺点
事物都有其两面性，氮气防灭火也有一定的局限性，其缺点表现为：
①注入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。
②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，应辅以其他措施灭火，如用水、注浆以及凝胶等方法，以防复燃。
③注氮气防火，氮气有向采面或邻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内。
④氮气本身无毒，但具有窒息性，浓度较高时对人体有害。
据试验，井下作业场所氧含量下限值为19%，所以氮气泄漏的工作地点氧含量不得低于其下限值。
因此，矿井在应用氮气防灭火技术时，要根据自身情况，因地制宜，采取合理的技术及管理措施，扬长避短，充分发挥其优越性。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。
一方面，水浆生成泡沫之后，缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率；另一方面，形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。