注氮防灭火技术在火区控制中的应用

注氮防灭火技术在火区控制中的应注氮防灭火技术在火区控制中的应 用用 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 2005 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 2007 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问题提出及原因分析 2007 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 o23 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 效果分析效果分析 从 2007 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