煤矿液氮防灭火技术简介

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。

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。

液氮防灭火技术在五虎山矿业公司中的应用王刚;侯程恒;刘宝华【摘要】The high content of temperature and toxic and harmful gas in the coal field fire area seriously threatens the safe mining of the working face of coal mining in the lower well. In this paper, according to the mechanism of liquid nitrogen fire-fighting, the injection mode of liquid nitrogen is analyzed, the injection quantity and other parameters are calculated theoretically, and the mathematical model of influencing radius r is established based on the theory of random medium of rock strata movement, so as to determine the reasonable position of liquid nitrogen injection. Using the above methods, the method is applied in Wuhushan Mining Company, and the results show that the temperature and CO concentration of 10# fire area decreased rapidly after injecting liquid nitrogen into the fire area of 10# coal field that affects mine safety, and the combustion state of 10# fire has been effectively controlled, and nitrogen inerting isolation belt is formed in 7# coal seam goaf between 10# fire area and the working face, which effectively ensure the safety of the working face in mining.%煤田火区内温度及有毒有害气体含量高,严重威胁其下部井工采煤工作面的安全回采,液氮具有惰化、降温和易于扩散等特点,适合于消除或防控煤田火区带来的安全隐患.根据液氮防灭火的机理,分析了液氮的压注方式,理论计算了液氮压注量等参数,结合岩层移动随机介质理论,建立了影响半径r的数学模型,据此确定了液氮压注的合理位置.利用上述方法,在五虎山矿业公司进行了现场实施.结果表明:向影响矿井安全回采的10#煤田火区内注入液氮后,10#火区内的温度与CO浓度都迅速下降,10#火区燃烧状态得到了有效控制,并在10#火区与工作面之间的7#煤层采空区内形成了氮气惰化隔离带,有效保证了工作面的安全开采.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)008【总页数】4页(P127-129,133)【关键词】液氮;防灭火;惰化带;隔离带;有害气体【作者】王刚;侯程恒;刘宝华【作者单位】辽宁工程技术大学,辽宁阜新 123000;煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺 113122;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺 113122;煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺 113122;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺113122;阜新市发展和改革委员会,辽宁阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TD75+2.2液氮防灭火技术以其灭火迅速、效果显著，安全可靠，操作简单等独特的优势，备受国内外的广泛关注，一直是预防和处理煤矿火灾事故隐患的一项重要技术手段，尤其在有效治理煤田火区方面，液氮防灭火技术具有氮气和其他防灭火技术所不具备的优势[1-2]。

( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改氮气防灭火技术(最新版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes氮气防灭火技术(最新版)一、引言煤炭科学研究总院重庆分院于“六.五”初期首先开展液氮灭火技术的研究，经过五年的试验研究，为我国煤矿氮气防灭火技术的推广应用奠定了基础。

在“七.五”初期转入开展以深冷空分设备制取氮气，通过输氮管路将氮气送达井下火灾或火灾隐患的区域内进行防灭火。

“八.五”期间，主要开展氮气防灭火技术的应用研究，如新疆六道湾，西山局杜儿坪矿等不同开采条件下的应用。

随着氮气防灭火技术的成功应用，在“九.五”期间，煤炭科学研究总院重庆分院与温州瑞气空分设备有限公司共同承担部重点科研项目，分别于1996年和1998年成功地研制出JXZD-400型井下移动式碳分子筛制氮车和KYZD-800型地面移动式制氮装置，并设计形成地面固定式，地面移动式和井下移动式三大系列产品，以满足煤矿采用氮气防灭火选择氮源设备的需要。

二、作用原理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%或3%以下,达到防灭火的目的。

其作用有消除瓦斯爆炸危险;防止煤的自然发热和自燃;降低燃烧强度;防止密闭漏风。

三、工艺（1）注氮系统①制氮设备我国煤矿防灭火目前所选用的制氮设备有：地面固定式深冷制氮气设备；矿用地面固定式、地面移动式和井下移动式变压吸附制氮设备，以及矿用地面固定式、地面移动式和井下移动式膜分离制氮设备。

按空分原理可将其分为深冷式、变压吸附式和膜分离式。

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。

神华宁夏煤业集团公司羊场湾煤矿液氮高效防灭火技术应用总结报告羊场湾煤矿2016年9月18日一、实施背景羊场湾煤矿所采2#煤层自燃倾向性等级为I类，属容易自燃煤层，自然发火期为1～3个月，最短自然发火期23天。

因矿井现主采2#煤层平均厚度约7.5m，采用6.2m大采高综采和综放工艺开采，采空区遗煤量较大；随着矿井开采深度的不断加大，矿压显现、煤壁破碎漏风较大、地温升高，加快采空区遗煤氧化速度；受地质条件、回撤工艺等因素影响，回撤工期需用50天左右，远超过煤层自然发火期，因此在工作面回撤期间采空区存在自燃发火隐患。

采空区自然发火不仅影响安全生产，严重时可能造成工作面封闭，给矿井均衡生产带来不利影响，影响矿井整体效益；另外羊场湾煤矿单面产量高，由于工作面自然发火带来的产量损失可以影响整个集团公司产量目标，经济损失巨大。

通过采取传统的“灌浆、注氮、堵漏”等防灭火措施，已不能完全保证工作面安全回撤，因此，需创新应用行之有效、安全可靠的高效防灭火新技术、新工艺来补充完善现有的防灭火体系。

经探索研究，羊场湾煤矿成功应用液氮高效防灭火技术。

二、液氮高效防灭火技术2011年9月，羊场湾煤矿利用宁东矿区毗邻神宁煤化工基地地理优势，根据液氮物理特性，利用煤化工副产品液氮作为防灭火材料，先后成功创新应用了井下近距离开区注液氮防灭火技术、地表钻孔直注液氮防灭火技术、液氮汽化防灭火技术及液氮降温及防灭火技术，通过总结形成一套行之有效、安全可靠的液氮高效防灭火技术。

（一）技术原理液氮自身温度为-195.8℃，具有惰性强、稳定性好、纯度高（99.99%）、无腐蚀作用、汽化膨胀倍数高（约800倍）等特性。

汽化使采空区压力增加，减少向采空区的漏风，大幅度降低采空区内氧气含量，迅速惰化采空区，同时汽化吸热，能够有效降低采空区温度，达到“高压排氧”、“制冷降温”的灭火目的。

基本性质如表1所示。

表1 液氮性质相对分子质量温度（℃）汽化热（kcal/mol）汽化后体积增加倍数液体密度（kg/m3）28 -195.8℃671 800左右808（二）液氮直注防灭火系统工艺流程及参数1.系统组成：主要由地表钻孔、DN50不锈钢液氮输送管道、煤柱钻孔、参数监测仪表、安全装置等部分组成。

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。