氮气灭火系统设计

　　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。

　　E密闭注氮――利用密闭墙上预留的注氮管向火灾或火灾隐患区域实施注氮。

　　F 旁路式注氮――利用采用改进风巷的工作面，可利用与工作面平行的巷道，在其内向煤柱打钻孔，将氮气注入采空区。

　　3）注氮方式与防灭火方法注氮方式：分为开放式和封闭式注氮。在不影响工作面的正常生产和人身安全时，可采用开放式注氮。火灾及其隐患影响工作面的正常生产，或突然性外因火灾，或瓦斯积聚区域达到爆炸界限时，可采用封闭式注氮。注氮防灭火方法：

　　A连续式注氮――工作面开采初期和停采撤架期间，或因地质原因，或因

　　机电设备原因造成工作面推移缓慢，宜采用连续式注氮。

　　B 间歇式注氮――工作面正常回采期间，可采用间歇式注氮。

　　C注氮地点――应尽可能选在进风侧，或靠近火源。工作面注氮防火，注氮管口应处于采空区氧化带内。

　　D注氮抑制瓦斯爆炸――注氮惰化瓦斯积聚区域，或扑灭瓦斯积聚区的火灾，密闭墙必须建防爆墙，同时密闭墙的构筑顺序严格按照要求执行。注氮同时，应分析灾区气体成分的变化，并用空气－甲烷混合物的爆炸三角形进行失爆性的判定。

　　4）堵漏措施建议采用煤炭科学研究总院重庆分院的以铝酸钠为促凝剂的凝胶和粉煤灰凝胶，设备选用KBJ系列。4注氮气体监测为便于采空区取气体分析，在铺设注氮管的同时，采空区应同时预埋束管监测探头，其数量视取气样点数而定。在注氮管或支管分叉处必须设置观测点（测定流量、压力、浓度及温度）。为了考察注氮的流向及分布，可借助施放SP6示踪气体加以检测。

　　5注氮防灭火效果考察：为保证注氮防灭火的有效性，必须对注氮的区域采取局部均压或区域性均压，并采取严格的堵漏措施以及有效的火灾监测，使防灭火区的漏风量降到最低限度。注氮防灭火期间，应对其效果进行考察，其内容包括：工作面采空区注氮防火，注氮后采空区“三带”变化；注氮量、注氮扩散半径、注氮口的移动步距等参数；采空区煤自燃发火指标。

　　参数计算

　　1.注氮防灭火惰化指标

　　1）注氮防火惰化，即注氮后采空区内氧气浓度不得大于7％；

　　2）注氮灭火惰化，即火灾区内氧气浓度不大于3％；

　　3）注氮抑制瓦斯爆炸，其采空区氧气浓度指标小于12％。

　　2.注氮量确定注氮量主要根据防灭火区的空间大小及自燃程度确定。目前还没有统一的计算公式。可以按综放面（综采面）的产量、吨煤注氮量、瓦斯量、