注氮防灭火技术在火区控制中的应用.doc

注氮防灭火技术在火区控制中的应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612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5971m，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512个月。1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火，快速处理自燃带的火区。其中，判断高温