注氮防灭火技术在火区控制中的应用(正式版)

文件编号：TP-AR-L9342
In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.
（示范文本）
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注氮防灭火技术在火区控制中的应用(正式版)
注氮防灭火技术在火区控制中的应
用(正式版)
使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。

材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。

鹤壁中泰公司开采煤层为石炭二迭系山西组二1
煤，煤层平均厚度8m，自燃发火期为6～12个月。

工作面自1992年采用综采放顶煤开采工艺以来，基
本上达到了高产、高效目的。

但由于放顶煤回采工艺
的特殊性，导致一系列防灭火问题，使工作面采空区
自燃发火问题日益严重，特别是工作面相邻采空区回
采期间，由于隔离煤柱较薄，工作面采空区推过后，
隔离煤柱被压碎，使后部采空区连成一片，形成漏风
通道，导致采空区CO时有超限。

于是，20xx年以后
不再推广全层放顶煤，采用顶分层分层采煤工艺，收
到良好效益。

21301工作面为顶分层采煤工作面，位于二水平一采区。

该工作面东以21301下运输巷为界与4F37断层相邻，南以切眼为界与2118采空区相邻，西以31301上运输巷为界与21281采空区相邻，北以设计停采线为界与21301边切眼相邻。

该工作面于20xx 年6月开始回采，工作面走向长278m，倾斜长59～71m，上运输巷拉长402m，下运输巷长371m，工作面煤尘爆炸指数为13.5%～16.7%，煤层自燃发火期为5～12个月。

1 问题提出及原因分析
20xx年10月，21301工作面推进距停采线为
15m时，发现上隅口CO有明显上升趋势，10月27日四点班测的CO达到0.008%，已超过《煤矿安全规程》0.0024%的规定值。

分析认为，21301上运输巷
刚采过上帮老巷，由于其密闭长期漏风，导致残煤氧化及后部采空区氧化，造成CO上升。

2 防火方案
采用注浆、注凝胶、均压灭火的同时，采取向21301采空区压注氮气进行灭火，使采空区自燃隐患得以有效治理。

2.1 注氮及钻孔的选择
通风区资料料显示，高温点位于21301上塘口以里20m上帮老巷及后部采空区开采切眼位置。

为尽快灭火，同时在21282上、下运输巷分别向21301上塘口以里老巷和工作面开采切眼位置打钻，并立即向21301采空区及上塘口以里老巷注氮气。

2.2 注氮设备与设施
注氮设备采用地面DM移动式膜分离制氮机，该机采用了世界制氮领域的最新技术——中空纤维膜分
离注氮技术，主要用于煤矿防灭火。

该机注氮压力高，压力损失小，可满足氮气压力高用户。

适合远距离输送，并可移动。

主要技术指标：氮气产量：1000Nm3
/h，氮气纯度≥97%，O2≤3%，氮气出口压力≥0.8MPa（可调）。

2.3 移动式膜分离注氮机防灭火原理
DM移动式膜分离注氮机是由空气压缩机、冷却器、电加热器、过滤器和膜分离器组成，其核心部分是膜分离器。

膜分离器是由多束半渗透中空纤维组成，每个分离器含有数以万计的纤维丝，中空纤维膜分离气体的总过程，是由溶解和扩散两部分组成，即混合气体在膜的高压侧表面，以不同的溶解度溶于膜内，然后在膜中两侧压力差推动下，混合气体的分子以不同的速度向膜的低压扩散，渗透速率较快的气
体，如水气、氧气等，透过膜后在透膜侧被富集，而渗透速率较慢的气体，如氮气、氩气等则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。

2.4 注氮防灭火工艺流程
首先,人工起动DM制氮机，制氮机生成的氮气由注氮管10压入21282上、下运输巷，然后通过2吋注氮管4、8到注氮孔5、6，最后进入采空区快速进行灭火。

由图可知，其工作原理简单，并可根据管径调整出口压力，向封闭的采空区送气，就能达到防灭火的目的。

3 效果分析
从20xx年10月27日四点班测得21301上塘口CO浓度为0.008%，连续不断向21301采空区注氮，每小时注氮500Nm3/h，每天注氮气20h，到11月10日止,共向采空区注130000Nm3/h，10日四点班测得
CO浓度为0.0012%，以后连续监测到13日，基本稳定。

注氮气能及时消灭高温火源，取得了显著效果,保证了21301工作面的安全生产。

从21301采空区的使用情况看，注氮气防灭火技术能够有效防治采空区自燃发火，快速处理自燃带的火区。

其中，判断高温区域范围，做到有的放矢，是快速治理高温火区的基础。

使用氮气防灭火技术工艺简单，灭火迅速，节约材料及能源，经济可靠，具有良好的经济效益和社会效益。

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