浅谈注氮防灭火技术在综放工作面的应用

裴沟矿32051综采工作面注氮防灭火技术的应用郑煤集团公司总调度室秦功奇徐涛[摘要] 介绍了注氮防灭火的原理、方法，采空区“三带”的划分和确定，注氮方法及取得的良好效果。

[主题词] 防灭火技术注氮技术应用效果分析1、概况郑煤集团裴沟矿32051综放面剩余可采长度660米，倾斜长150米，平均煤厚9.5米，煤层自燃发火期为65天，发火等级不易自燃。

2005年8月工作面出水停产，无法向前推进（水量1500m3/h）,预计堵水需5—7个月。

虽然在堵水初期对工作面采取了一些防自燃发火的措施，但是在后来的施工过程中发现工作面中部支架附近温度升高，同时CO出现超标。

为了不影响堵水作业，在无法采取其它措施的情况下，选用了注氮防火的方法。

2、注氮防灭火2.1 注氮防灭火的原理氮气是一种无毒的不可燃气体，氮气注入井下采空区后具有：降低氧的浓度的作用，既可以迅速扑灭明火，又可以防止采空区遗煤自燃，还具有降温冷却的作用，兼具抑爆的效果。

使用注氮防灭火同时具有恢复工作量小，不损坏其它设备，不影响其它工作，成本低等优点。

注氮原理：制氮装置采用中空纤维膜分离制氮技术。

中空膜分离气体总过程分为溶解和扩散两步，即混合气体（空气）在膜的高压侧表面，以不同的溶解度溶于膜内，然后在膜底侧压力差的推动下，混合气体的分子以不同的速度向膜的低压侧扩散，渗透速度率较快的气体在膜透侧被富集，而渗透速度率相对较慢的气体则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。

2.2 注氮设备和工艺选择注氮设备选用DM-600型膜分离制氮机，采用这种设备具有井下移动灵活，运行可靠，操作方便，节省成本等特点，这种制氮机制氮效果好，氮气浓度可达到97％以上。

注氮方式有两种方法：①连续式；②间歇式。

采用那种方法取决于氮气在采空区的时间的长短，以及漏风和“三带”的情况。

根据32051工作面的现状：漏风渗透范围小，渗气性差，氮气在采空区中滞留的时间较长。

因此采用间歇式注氮。

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)。

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 防灭火 的特 点 为 ：
１ ） 氮气 比空气略轻 ， 可 以充满封 闭范围内的所 有空间， 特别有利于综放面采空 区上部和巷道 冒顶
区 的防灭火 。
矿井划分两个水平 ， 其 中 ＋１ ０ ５ ０水平 为上、 下 山开
拓方式 ， ＋ ９ ３ ０水平为大巷开拓方式 。全矿井共划
分十个采区， 其 中一、 二采 区已回采结束 ， 目前 回采
采区三采区， 接续采区为八采区。主扇为 Ｂ Ｄ—Ｉ Ｉ一
８一Ｎ ｏ ２ ８型 轴流 式通 风机 ， 配 ２× ３ １ ５ ｋ Ｗ 电机 ， 并 安
２ ） 通过管道输送 ， 输送方便。
３ ） 灭火过程中不损坏井巷及设 备 ， 使灾后恢复
工 作 简单 。
装 ２台变频调速装置 ， 矿井风量为 ４ １ ０ ０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ 。主 采煤层煤 ６— ２ 层平均厚度 ２ １ ． ９ ｍ， 倾角 ２ ７ 。 ， 煤层裂
出 口压 力 ０ ． ６ Ｍ Ｐ ａ 。
择 了氮气防灭火技术 ， 确定 了合理的注氮方法及参 数， 有效防治了综放面 自然发火。
５ ４
甘
肃
科
技
第２ ９卷
ห้องสมุดไป่ตู้
井下制氮机输氮管路 的敷设路线为 ： 井下制氮 硐室一９ ３ ０大巷 （ ｑ Ａ Ｏ ８ ｍ）一 采 区轨道 上山一工作 面运输顺槽一采空区埋管 （ ８ ９ ｍ ｍ Ｘ ｌ Ｏ ｍ ｍ厚壁地质 管） 。
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ３ ． ２ １ ２
１ 概述
华亭煤业集团陈家沟煤矿位于华亭煤 田西部 ， 核定生产能力 １ ． ５ Ｍ Ｔ ／ ａ 。矿井采用斜井 ＋ 立井混合 开拓方式 ， 布置有主 、 副两条斜井和一条 回风立井。

还严 重 制约 煤矿 的安 全 高效 生 产 ］ ． 综 合 机 械 化 放 顶煤 开 采技 术是 厚煤 层 降本 提效 开采 的关 键技 术 ， 但 其 大规模 推 进 的 同时使得 采 空 区 冒落 带 、 裂隙 带高 度
用单 一走 向长 壁后 退式 综合 机械 化低 位放 顶 煤开 采 ， 自燃跨 落 法管 理顶 板 ， 采高 ３ ｍ， 放煤 ２ ． ８ ｍ ． 工作 面推进 至 ２ ２ ４ ｍ处 时 ， 安全 人员 在 回风 流 中
中 图分类 号 ： Ｔ Ｄ ７ ５ ２ 文 献标识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ６ ７ ２— ０ ６ ５ ２ （ ２ ０ １ ６） ０ ９—０ ０ ２ ０— ０ ３
火 灾是 矿井 常 见 的五大 灾害 之一 ， 而 采空 区遗 煤 和松 散 煤柱 自燃 是 矿 井 发 生 火 灾 的 主 要 因 素 。采 空 区煤 体 自燃 火源 点探 测难 度 大 ， 治理 难度 存在 诸 多 困 难， 如若 不及 时 治理 不 仅 浪 费 大 量 的 煤 炭 资 源 ， 而 且
氮、 钻孔 注 氮和 密闭 注氮 等 。注氮 防灭 火 的参数 包 括 注 氮量 、 输 氮管 网直径 和 输氮 管 网压力 等 。
３ 钻 孔 设 计
平 均５ ． ８ ｍ， 普 氏硬 度 ，为 ３ ， 倾角 １ 。～２ 。 ， 自燃 倾 向 性 等 级为 Ｉ 级， 煤 尘 具 有爆 炸 危 险性 ， 属 稳定 赋存 煤
第 ９期 ２ ０ １ ６年 ９月
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃｏ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＮＯ． ９ Ｓｅ ｐ ． ２０１ ６
试验研究 ・
综放面钻孑 Ｌ 注氮防灭火技术及其应用

中 图分 类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ７＋ ３
文 献标 识 码 ： Ａ
煤炭 自燃 已成 为制约 高产 高效矿井 安全 生产 与 健康 发展 的主要 因素 之一 。随着 我 国特 厚煤 层综 采 放顶 煤技术 的试验 和推广 ，煤炭 的产量 和效 益大 幅
度提 高 ， 确保 工作 面安全生产显 得尤为重要 。综放 开 采 强度 大 、 工序 较 多 、 进 速度 相对 较 慢 ， 推 回采 率较 低 ， 空 区遗 留残煤 多 、 采 冒落 高度 大 、 风严重 ， 漏 这些
作 面开采初 期 ， 以开 切 眼为重点 防火 区域 ； 工作 面开 采 过程 中 ， 防灭火 的重点 为采 空 区的遗煤带 ； 工作 在
面停 采后 ， 为保证采 煤设备 及支 架能 够安全 撤 出 ， 停 采线 为重点 防火 区域 。如 果注 氮 的 目的是 为本工 作 面 采空 区服 务 ， 采用 埋管 注氮工 艺 ； 果注 氮 的 目的 如
相混合等优 良特性 。氮气灭火 时 ， 以向空间任何位 可 置进行 扩散 ， 而将氧 气排挤 出去 ， 从 使火 区 中因氧含
埋管注氮 时 ， 可采用 ２种埋管 注氮工艺 。 １主管 一分 支管路 注氮 。主管 一分支 管路 注氮 ）
管路 布置如 图 １ 示 。在进风巷道 一侧 ， 所 将注氮 支管
（ 即氮气 释放 口间距 ） 次埋 入 下一 个注 氮释 放 口及 ， 依
空区形成 自然发火 的可能性不大。但相邻采空区尤 其是靠近工作面顺槽的遗煤带及开切眼、 停采线 ， 这
ｌ 珊墨圜
山西 煤 炭 ＳＨ ＸＩ ０Ａ ＡＮ Ｃ Ｌ 第３ 卷 １ 第１ 期
文章 编 号 ：６ ２ ５ ５ （０ ）１ ０ ５ — ３ １７ — ０ ０ ２ １ ０ — ０ ２ ０ １

该 矿 采空 区采用 全 部 垮 落法 ， 其 后 方 区域 可 以
划分为冷却带 、 氧化带和窒息带 ， 如图 １ 所示 。
１— — — — — — பைடு நூலகம்
大型机械化设备损毁等巨大的经济和资源损失。 目前 ， 矿 井 火 灾 常用 的 治 理 技 术 有 灌 浆 、 阻 化 剂、 惰性气体以及堵漏风防治煤层 自燃等技术。２ ０
采工作面距离较近， 顶板冒落的岩石相对比较松散 ， 漏 风较 大 ， 不 易 积 聚热 量 ； 窒 息 带 也不 易发 生 火 情 ，
因为 窒息带 内顶 板 冒落 岩 石 已被压 实 ， 缺 乏供 氧 条 件； 氧 化带 内风 阻较 大 ， 漏风较小 ， 风 流 以层 流 方 式 流动 ， 热 量 易积 聚 ， 易 导致发 火 。注氮 灭火 主要 就是 通 过 向氧化带 内输送液 氮 ， 同时 控制漏 风通 道 ， 使 得 火 区氧气 迅 速排 除 ， 氮 气 充 满火 区 ； 另外 ， 液 氮 温 度
研究。
根据矿 井具体 条件 ， 注氮方 式 主要有 以下 几
种 ：
１ 注氮 灭火
氮 气密 度 为 １ ． ２ ５ ｋ ｇ ／ ｎ ｌ ， 无 毒 且 不 具 有 可 燃 性， 化 学 性质 稳 定 ， 不 易发 生 化 学反 应 。 因此 ， 氮 气
（ １ ） 根据 用 途 的不 同 ， 可 分 为 采 空 区预 防 性 注 氮 及火 区注 氮 。预 防性 注 氮 主 要 以预 防 为主 ， 确 保 防治 区域氧 气浓 度达 到规定 指标 。 （ ２ ） 根据 输 送 氮 气 的 时 间不 同 ， 可 分 为 连 续 式 和间歇 式 。连续 式 输送 一 般 用 在 工作 面 开采 初 期 ，

综采工作面注氮防灭火设计姓名：XXX部门：XXX日期：XXX综采工作面注氮防灭火设计我矿23103工作面即将开始回采，工作面通风系统为材料巷进风，措施巷、皮带巷回风。

因采用综放工艺回采，其采空区遗煤较多、范围广、空间大，加之所采13#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，工作面防灭火工作十分重要。

参照煤炭科学研究总院沈阳研究院2010年5月编制的《斜沟煤矿主采煤层自然发火综合防治方案设计》及集团公司其他矿井防灭火经验，采用注氮防灭火措施的有效覆盖率较高、适应性较好，能有效的保证工作面回采期间防灭火安全。

为了防止输氮管路和采空区泄漏氮气造成人员伤害、保证注氮防灭火效果，特编制如下专项设计。

一、工作面概况1、采煤工作面位置：工作面位于21采区北翼，南邻21采区三条上山，北部、东部、西部均为实煤区，上部为8#煤的18107、18109采空区，平均层间距为46.29m。

2、工作面有关参数走向长度：2420.9m，煤层厚度为5.95-16.68m，平均13.8m。

平均采高：机采3.6m，放煤高度10.2m。

瓦斯等级：低瓦斯，容重：1.44t/m3。

煤层硬度：f=2～5，煤质牌号：气煤。

自燃倾向性：Ⅱ类自然，煤层倾角（度）：6.8°～10.7°，平均8.9°。

工作面倾斜长：214.34m。

一、注氮防灭火方案第 2 页共 16 页1、注氮防灭火措施的适应性和有效性分析氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体。

由于氮气分子结构稳定，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。

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。

用氮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。

氮气的防灭火作用，即是使采空区等有关区域惰化。

浅谈注氮防灭火技术在综放工作面的应用【摘要】综放工作面为高瓦斯、厚煤层、容易自燃工作面,煤层之常有火成岩侵入,容易发生火灾事故。

本文首先分析了综放工作面煤层自然发火的特点和综放工作面发火的危害,重点论述注氮防灭火技术在综放工作面的应用,注氮防灭火技术的应用,有效地控制了煤的自然发火,保证了煤矿的安全生产。

【关键词】工作面自然发火注氮防灭火工作面煤层发火特点造成综放工作面煤层自燃发火的原因是十分复杂的,煤层赋存条件和具体情况的不同,其发火的原因和特点也不是不同的。

本文通过总结的几个综放工作面防治煤层自燃的发火经验,得出综放工作面煤层自燃发火的特点:(1)工作面进度较慢。

一般来说由于综放工作面煤层比较厚,单位的进尺产煤量比较大,其综放工作面的产煤工序一般包括工采煤机割煤和放顶煤两道工序,而放煤量为割煤量的两倍。

所以,相对于普通的采煤工作面来说推进速度较慢,这样就无形中增加了煤炭的自然发火率。

(2)采空区的空间较大。

由于综放工作面煤层比较厚,提高采、放工序后,采空区的空间大,漏风空间大,漏风量大,从而增加了自然发火的可能性。

对于采煤工作面来说,漏风是造成煤炭自然发火的重要因素之一。

往往在通风系统混乱和漏风严重地区的煤炭易于发生自燃。

所以,正确选择通风系统和减少漏风,对于防止煤炭自然发火有重要的作用。

为了减少采空区或风区的漏风,还应该尽可能减少工作面进回风的负压差,以便减少漏风量。

(3)采空区遗留煤量较大。

综放工作面回采率相对于其他工作面的回采率来说,由于综放工作面的放煤过程是完全靠人为来控制,其放煤量的大小取决于放煤工技术水平的高低、工作经验的娴熟和责任心,尽管在综采工作面采取了一些有效的控制手段,但是还是不能进行完全的控制,因此说,综放工作面的回采率远远低于其它工作面,采空区遗失煤炭较多,而且,由于采空区残留较多的容易自燃的浮煤,在由供氧的条件下,发火点有集聚氧化热的环境,容易引起自燃。

由于综放工作面采取的空间较大,再加上遗失的大量的煤炭,要想在短时间内确定自然发火的位置有很大的难度,这也对预防和处理综放工作面采空区自然发火带来很大的困难。

备容易老化和发生故障 ， 造成氮气压力 和纯度不稳定 ， 设备使
用 年 限 较 短 ， 合输 氮距 离小 于 ３ ０ 工作 面 。地 面制 氮 适 ０ ０ｎ 的
综采工作面都得到证实。如 Ｌ ５６工作面 由于工作面初采期 ３１
间 没 有 很 好 注 氮 ，工 作 面 推 进 仅 ５ ｍ 左 右 就 出 现 上 隅 角 Ｃ ０ Ｏ
井 。主采 ２ ６ １ 、４ １ 、６ 层 ， 属 容 易 自然 发火 煤 层 。近 、 、３ １ 、５ １ 煤 均
闭后注氮。多适用于工作面开放注氮不能消除发火征兆并继 续恶化， 或工 作 面 长 时 问停 产并 存 在 发火 隐 患 。 注氮方法为埋管注氮、 钻孔黼 管） 注氮和密闭注氮三种。
以安装 在 工 作 面 进风 巷 所 在 车场 石 门 ， 省 大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的输 氮 管 路 ， 节 减少 氮 气在 输 送 过程 中的漏 损 。缺 点 是井 下 空气 质 量 较差 ， 设
氮没有很大的必要。其实， 工作面切眼位置在工作面推进以后 始终存在一个很难压实的空间 ， 如果不注氮 ， 空区里的氧气 为 采空区浮煤 的 自燃提供了氧气 ， 而且随工作面 的继续推进 ， 采 空 区不断冒落， 直到地表下沉 ， 工作面切眼位置的空区空 间被 压缩 ， 承压的空气一 部分会向工作 面方 向的采空区移动 ， 这样 就会造成两种结果 ： 一是工作 面 自燃带产生的 Ｃ Ｏ就会容易涌
工作 面由间歇注氮改 为连续注氮 ，尤其加强工作面初采
初 放期 间 的 注氮 。
五采 区 由于距 离 三 采 区相 对较 远 ，制 氮 装 置 采 用 井 下 移
很 多矿 井 认 为工 作 面 初 采 时 采 空 区 没有 形 成 “ 带 ” 注 三 ，

综采工作面常见安全问题及解决方法
1 2 3
瓦斯治理
加强瓦斯监测和抽放，严格控制瓦斯浓度，及 时采取措施防止瓦斯积聚和爆炸。
防灭火管理
加强设备维护和保养，防止机械摩擦、电器火 灾等事故发生；配备灭火器材，定期进行演练 和培训。
人员安全
加强员工安全教育和培训，提高员工安全意识 和操作技能；配备个人防护用品，保障员工生 命安全。
综采工作面注氮安全技术措施
xx年xx月xx日
目 录
• 绪论 • 注氮技术基础 • 综采工作面概述 • 注氮安全技术措施 • 工程实践与效果分析 • 结论与展望
01
绪论
项目背景和意义
01
煤炭作为我国的主要能源，其开采过程中的安全问题一直备受关注。综采工作 面作为煤炭开采的重要环节，其安全问题更是重中之重。
注氮技术应用范围及限制
注氮技术主要应用于综采工作面、掘进面以及周边区域的 瓦斯治理和安全保障，具有广泛的应用前景。
但是，注氮技术也存在一些限制，如氮气来源不足、成本 较高、对人员有刺激性等，需要结合实际情况进行综合考 虑和应用。
03
综采工作面概述
综采工作面特点
综采工作面通常具有较大的 开采面积和开采深度，采煤 机、刮板输送机和液压支架
研究内容和方法
本研究旨在通过对综采工作面注氮防 灭火技术的深入研究，提出一套完整 的注氮安全技术措施，为保障综采工 作面的安全生产提供技术支持。
研究内容包括：注氮防灭火技术的原 理及适用条件、注氮设备的选型与设 计、注氮工艺的设计与优化、注氮效 果的监测与评估等方面。
研究方法包括：理论分析、数值模拟 、实验研究、现场应用等。具体来说 ，将通过实验研究来探究不同条件下 注氮的效果及适用范围；通过数值模 拟来模拟不同条件下注氮的效果及优 化方案；通过现场应用来验证优化后 的注氮方案的实际效果。

注氮技术在鲁班山矿区综采工作面防灭火中的应用1 氮气的性质众所周知，氮气的原料是空气。

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（21℃，101.325kpa），气体密度为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。

2 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，达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的，其作用有：2.1 消除瓦斯爆炸的危险在煤矿当采空区一旦出现火灾，危害最大的是导致其内混合气体的爆炸。

由混合气体爆炸三角形知，混合气体中氧含量低于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，还有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。

因而研究表明，将氧气的临界含量控制在5%以下时就不能发生爆炸，否则爆炸就有可能发生。

而氧气的含量低于10%时混合气体的爆炸有显著的降低。

正是从这一理论出发，向火区注入氮气后使其氧含量降低，而且只要氧含量低于10%时就能大大地减少爆炸的可能性。

2.2 减少漏风的作用采空区漏风是造成自然发火的主要原因之一。

对于封闭或半封闭的采空区而言，从理论上讲，注入氮气后增加了其注入空间内混合气体的总量，能够减少封闭区内外之间的压力差，从而起到减少封闭区外部向内部漏风的作用。

如果巷道里的密闭墙有裂缝或密闭强有裂缝，当密闭区内为负压时，空气可以通过墙缝或绕过密闭墙而进入密闭区。

为了防止密闭漏风，可向密闭前后墙之间的空间连续不断地注入必要流量的氮气，使该空间形成正压，阻止新鲜空气进入密闭区内。

注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用摘要：本文介绍了注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用，其目的是降低回采瓦斯含量。

通过实验表明，在采煤过程中使用注氮防灭火技术可有效降低瓦斯含量，提高采煤效率，有效保障采矿人员的安全。

关键词：注氮防灭火；危险瓦斯；采煤效率正文：随着采矿技术的不断进步，综采的深度也不断增加，这对安全性要求更高，因而注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用被人们越来越看重。

注氮防灭火技术指的是在工作面爆破前在回采前端提前注入氮气进行瓦斯抽放，以降低回采瓦斯含量。

实验发现，注氮防灭火技术可以有效地降低瓦斯含量，减少危险瓦斯浓度，提高采煤效率，从而有效保障工作面采矿人员的安全。

同时，还可以提高采煤机械的稳定性，使工作面回采速度更快、更稳定，提高采煤效率。

综上所述，注氮防灭火技术在综采工作面回采期间的应用可以有效降低瓦斯含量，提高采煤效率，有效保障工作面采矿人员安全。

为了有效地采用注氮防灭火技术，采矿企业需要制定一套行之有效的注氮防熄火技术应用规范。

首先，对工作面区域的瓦斯含量进行充分的测量和观察，以便实时控制危险瓦斯的浓度。

其次，将氮气源连接到注氮防灭火装置，确保氮气的供应量与消耗量相匹配，保持注氮防灭火装置的正常运行。

而且，还要采取有效的防火措施，以防止发生火灾，以及定期检查、维护和更换设备，以确保设备的安全性和可靠性。

同时，采矿企业还必须建立完善的安全培训制度，以确保采矿人员都能够正确理解使用注氮防灭火技术的技术要点，并准确地掌握注入氮气的位置及合理的时间。

此外，要加强对设备的定期检查，确保设备完好，以确保注氮防熄火技术的正常使用。

因此，采用注氮防灭火技术是采矿安全的重要措施，必须采取有效的管理措施，确保注氮防火技术的有效应用，以保障采矿工作面的安全。

当使用注氮防灭火技术时，必须采取有效的监控措施，以保证安全性。

一方面，要实时监测工作面瓦斯浓度，及时发现危险瓦斯并做出及时响应，以确保工作面采矿人员的安全。

ｍ — 氦 的 含 量 ５ ； — ％ ｔ — 每 年 工 作 日， ０ ｄ — ３０
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１ 随着 采 高 增 加 ， 空 区 空 间增 大 ， 板 冒 后 堆 积 厚 度 高 ， ． ４ 采 项 且 按 日产 ３ ０ ｔ 算 ， ３０ 计 吨煤耗氨量为 顶 、 板 丢 煤 ， 用 常 规 的 灌 浆 方 法 难 以 处理 。 底 采 １５ 瓦斯释放强度有所增 加。 综采放 项煤由于上方煤体被整体 ． 破 坏 ， 斯 释 放 强 度增 大 ， 且 瓦 斯 将伴 随煤 流 由 支架 上 方 漏 向工 作 瓦 并 ４３ 实 践 中如 何 选 择 制 氮 设 备 ． 面 ， 风 效 果 不 如 普通 综 采 。 通 根据 吨煤耗 氨量 的计 算，选择煤炭科学研究总院抚顺分院制造 ２ 采 空 区注 氮 防火 的 机 理 和 作 用 的型号 为 ＭＤ ６ ０井 下移 动式膜分离 制氦机 ，该 制氮机 日产 氮气 一０ ２１ 消 除 瓦 斯爆 炸 危 险。 ． ３ ００ ３ ０ ｍ。 （ ２ ｈ计 算 ） 氮 气 纯 度 达 ９ ． ％ ， 出 口 压 力 为 按 ０ 。 ９侣 ２２温度较低的氮气流入采空 区 ，能对 周围围岩和氧化发热 的 Ｏ１ ０４ ａ 即 能 够 满 足 矿 井 注 氨 气 的 需 要 ， 气 纯 度 也 符 合 注 氨 ． ．— ．ＭＰ ， 氮 煤 炭 起 到 吸热 和 降低 温 度 的作 用 。 的要 求 。 ２３ 使 采 空 区 呈 现正 压 状 态 ， 使 新鲜 空 气难 以流 入 采 空 区 内 。 ． 致 ４４ 注氦管 网系统 ． ２４ 采 空 区 空 气 中氧 含 量 减 少 ，氨 气 含 量 增 加 ，形 成 窒 息 性 气 ． 注 氨 干 管选 用 ４寸铁 皮 管 ， 管 选 用 ２寸铁 皮 管 。 支 体 ， 到 阻 止 煤 炭 自燃 的作 用 。 达 ４４ １ 工 作 面 管 路 的 布 置 。 １ ６ ．． １ ３工 作 面 机 巷 内共 布 置 两 条 巷 ８ ３ 工作 面概 况 道 ， 一 趟 布 置 到 工 作 面 下 隅 角 处 ， 二 趟 管 路 滞 后 ２ ｍ。 第 第 ０ Ｉ６ １ ３工 作 面 位 于 ｌ ６采 区 二 阶 段 ， 邻 尚 未开 采 的 Ｉ ６ ８ １ ８ 上 １ １工 作 ８ ４４２注 氮工艺。 当工作面推进 ２ ｍ 后 ， ．． ０ 将第一根注氦 管埋入 面， 邻 Ｉ６ 下 １ ５工 作 面 采 空 区 ， 以东 大巷 煤 柱 为 界 ， 邻 ｌ ６ ８ 南 北 １ １回 风 采 空 区 ， 这 时 第 一 根 注 氨 管 开 始 向 采 空 区 注 氨 气 。 当 工 作 面 推 进 ８ 联 巷 。 工 作 面 走 向 长 ６ ２米 ｉ 斜 宽 １ ３米 角 １ Ｏ 煤 层 厚 度 平 ４ ｍ 后 ， 第 二 根 注 氮 管 埋 入 采 空 区 。这 时 将 第 一 根 注氮 管掐 断 ， ９ 倾 ２ 倾 ３； ０ 将 做 均 ８５米 ， ． 自然 发 火 期 为 １ ３个 月左 右 。 工 作 面 采 用 综 采 放 顶 煤 回 为第 三 根 注 氨 管 。 第 二 根 注 氦 管 的 阀 门 打 开 向 采 空 区注 氨 。 样依 — 将 这

止 采煤 工作 面 火 灾发 生 ，是 矿 井 安 全 生产 工 作 的重 中之 重 。 关 键词 ： 综放 工作 面；注氮 防灭 火技术
原 理
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 （ ℃，１ ． ５ ａ） ２１ ０１ ３ ｋＰ ，气体 密度为 ０． ２ ４ ｋ ｃ ， ６１ ｇ／ ｍ３ 液体密度为 ８ ８ ｇ ０． ｋ ／ｍ３ 氮气 ， 在 ｌ １ ３ ５ ａ， ９ ８ ０ ． ２ Ｋｐ 一１ ５． ℃时变成无色的液 体 ，在 一２ ９． ０ 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 。 因此 ，综 放 工作 面 注 氮 是 煤 矿 防 灭 火较 为可 行 的 技 术 之 一 。 综 放 开 采 防灭 火 的难 点 由于 综 放 开 采 顺槽 沿 底 板 一 次 掘 出 ， 服务 时 间 长 ，顺 槽 顶 煤较 厚 ，且 过 旧 巷 或 断层 时 ，煤体 较 破 碎 、 易于 离 层 、压 裂 冒 落 ，使 得 巷道 煤 体 自燃 危 险 性 增加 。 综 放 防 灭 火 技 术 难 点 主 要 表 现 在 以 下 几 个 方 面 ：① 煤 层最 短 自然发 火 期 缩 短 ；②综 放 开 采 的 丢煤 相 对 集 中 ，特 别 是 工 作 面采 空 区周 边 丢煤 增 加 ｔ③实 施 放 顶 煤 开采 ，顶 板 冒落面 积 加 大 ，采空 区漏 风 强 度进 一 步 增 大 ；④综 放 面 两 巷沿 煤 层 底 板掘 进 ，巷 道 顶 煤 易破 碎 甚 至 冒顶 ，极 易 自燃 ，且 常 规 的 防灭 火 手 段难 以奏 效 ；⑤ 高 度集 中生 产 ，对 矿 井 防 灭火 工作 的 安 全 可靠 性 要 求

浅谈综放工作面防灭火设计及技术应用摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的煤矿工程的发展也越来越迅速。

在我国，容易自燃煤层在各大矿区均有分布，随工作面的回采，采空区漏风现象时常出现，由此引发的采空区煤层自燃的危险极大，因此工作面防灭火工作对于实现煤矿安全生产显的尤为重要。

尤其对于综放工作面而言，由于采煤工艺的原因导致有遗煤进入采空区，随着工作面推进，极易造成采空区煤炭自燃，威胁矿井的安全生产。

关键词：综放工作面；防灭火设计；技术应用为加强综放工作面的防灭火工作，彬长公司所属煤矿进一步建立完善了可靠独立的通风系统，采用合理的防灭火方法，建立有效的束管监测预报系统，形成综合防灭火成套管理技术。

此技术应用后，工作面的防灭火工作效果良好，为矿井的安全高效生产创造了条件。

本文主要针对胡家河煤矿综采工作面内因火灾防治的技术经验及工艺方法做简要探讨。

1 煤层自燃防灭火方法1.1 综采工作面开采防灭火措施针对胡家河煤矿4#煤层内因火灾防治，开采方面主要采取了以下措施：①4#煤层401111工作面开采生产系统独立，能有效避免自燃灾害影响其他区域；②工作面推进方向采用后退式，工作面通风方式采用“U”形通风；③该工作面采用综采放顶煤工艺，设备故障少，有利于快速推进，避免了采空区遗煤氧化自燃；④该工作面风门、风桥、密闭墙等通风设施完善，构筑位置选择合理，围岩坚固，地压稳定，抗灾防灾能力强。

这些布置方式既能有效解决瓦斯问题，又避免了采空区漏风。

1.2 防灭火方法防灭火方法主要有阻化剂防灭火、氮气防灭火、黄泥灌浆和均压防灭火等。

根据该矿煤层自燃特点以及相关试验，其中阻化剂防灭火使用比较广泛，注氮防灭火方法应用效果较好，均压防灭火作为一种辅助措施采用。

1.2.1 喷洒阻化剂①阻化剂选择：阻化剂选用工业氯化钙、氯化镁溶液。

氯化钙浓度为10%，氯化镁浓度为15%；②喷洒压注工艺系统：当回采工作面搬家、地质条件比较复杂、机电设备等原因造成工作面推移缓慢时，需要采取喷洒阻化剂来预防煤层自燃。

新峪矿综放工作面注氮气泡沫防灭火技术应用孙红俊;陈军伟;康怀宇【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2011(008)004【摘要】氮气防灭火技术是防治煤层内因火灾的有效技术措施之一,但氮气轻,易流失,本文针对新峪矿5110综放工作面的实际情况,采用了氮气泡沫结合的方法进行防灭火,对注氮设备、注氮方式、注氮工艺、进行了详细的阐述,并对防灭火效果进行了深入分析。

%Fire fighting technology of nitrogen injection is one of the most effective technical measures in preventing coal seamfire.However,nitrogen is light and loses easily.Regarding the practical situation on 5110 fully mechanized coal face of Xin Yu mine coal,this thesis analyzes the combination of nitrogen and foam for firefighting technology.It elaborates the nitrogen produce equipment,nitrogen injection way,and nitrogen injection technology.Furthermore,it analyzes the fire control results in details.【总页数】5页(P1-5)【作者】孙红俊;陈军伟;康怀宇【作者单位】汾西新峪煤业公司,山西孝义032300;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊101601;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊101601【正文语种】中文【中图分类】TD753.4【相关文献】1.塔山矿综放工作面采空区注氮防灭火技术研究 [J], 白一宁2.注氮防灭火技术在特厚自燃煤层综放工作面的研究与应用 [J], 赵高清3.新峪矿综放工作面煤层预注阻化液防灭火技术应用 [J], 刘财;陈军伟4.新峪矿综放工作面注入稠化泥浆防灭火技术应用 [J], 李云福;陈军伟5.浅析注氮防灭火技术在综放工作面的应用 [J], 陈圣贺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。