氮气防灭火在3104工作面采空区的技术应用_娄树宏.pdf
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1、氮气防灭火在 工作面采空区的技术应用娄树宏,(中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁 抚顺)摘 要:采煤工作面是煤矿的第一生产现场,一旦发生火灾、爆炸等事故,会产生较为严重的损失,还会给工作人员的生命安全带来巨大威胁,防灭火技术的应用尤为重要。氮气防灭火是我国煤矿使用频率较高且相对成熟的技术。本文以某煤矿为案例,首先简介了该煤矿 工作面,其次概述了氮气防灭火技术的应用规范,最后研究了案例煤矿中 工作面采空区中氮气防灭火技术的应用。关键词:氮气防灭火;工作面;采空区;技术应用中图分类号:;文献标识码:文章编号:()煤矿工作面有着温度较高、视觉环境不佳、机械设
2、备数量多及作业空间狭小的特征,是发生矿井事故频率较高的区域。为了从根本上避免采煤工作面出现事故,需要注重预防。我国煤矿的采煤工作面在火灾防控时,经常使用氮气防灭火技术,在此过程中,应做好注氮防灭火工艺设计,严格遵守规范,确保该技术的效能可以得到最大限度发挥。案例煤矿 工作面概述某煤矿处于我国渭北高原,整体地形为低山丘陵。采煤工作面是该煤矿的首采面,呈现出北高南低、西高东低的地势特征。该煤矿煤仓以南 的位置为 工作面所在的方位,工作面的倾斜长度为,可采面积为,煤层平均厚度为,预估地质储量 万,采煤工作面的设计回采率为,能够被采集的煤炭总量大致为 万。氮气防灭火技术规范 供氮能力在煤矿使用氮气防灭
3、火技术时,应当对制氮装置或设备的供氮能力进行合理选取。具体来说,应以矿井注氮工作面防火注氮需要作为依据。一般情况下,一个单一采煤工作面的注氮量,就是制氮设备在该采煤工作面的供氮能力,在计算时可以按照如下公式:()式()中,表示制氮设备的供氮能力,;表示备用系数,一般取;表示煤矿采空区氧化带内部的漏风量,;表示煤矿采煤工作面采空区氧化带内部的平均氧浓度,通常以百分数的形式体现();表示煤矿采煤工作面采空区的惰化防火指标,一般使用煤自燃临界氧浓度体现,同样为百分数形式();表示注入采空区氮气浓度,通常用百分数的形式()。输氮管路在进行输氮管路的敷设时,要注重把控两方面内容,分别是输氮管路材料的选取
4、、输氮管路的直径。首先,在确定输氮管路材料时,如果使用的输氮方式为地面供氮,供氮压力未超过,应当选择无缝钢管作为输氮管路的材料;如果使用的输氮方式为井下供氮,在选择输氮管路材料时,可以在与输氮压力契合的前提下,按照实际需要选择耐压橡胶软管,但进入火区或者采空区中的输氮管路材料必须为无缝钢管。其次,在选择输氮管路直径时,必须确保可以与最大数值下的输氮压力、输氮流量要求符合,在探究选择的特定直径的输氮管路的供氮压力是否与标准和规范满足时,可以采用如下公式进行计算:|()式()中,表示输氮管路供氮压力,;表示输氮流量的最大值,;表示基准输氮管路直径,通常为;表示实际选择的输氮管路直径,;表示基准输氮
5、管路直径()的阻力损失系数,该系数为一常数,通常取;表示实际选择的输氮管路直径()的阻力损失系数,当选择的输氮管路直径不同时,这一数值的确定通常需要参照表。DOI:10.13487/ki.imce.022912表 实际输氮管路直径()的阻力损失系数取值表管道直径()阻力系数 惰化指标氮气属于惰性气体。高危矿井中,氮气注入规模的增加会加大空气中的氮气浓度。在惰性气体特性的影响下,矿井爆炸范围能得到有效控制。矿井中可燃气体与氮气混合比例达到标准时,有限空间中爆炸条件的下限与上限两项指标呈现重合的情况,实现对矿井可燃性气体自燃和爆炸行为的充分抑制。在注氮期间,工作人员要合理应用惰化指标,确保矿井空气
6、中氧的比重始终低于氧化自燃的临界浓度。通常情况下,矿井工程灭火浓度为,防火浓度为。在一些高危矿井,防范瓦斯爆炸的浓度应达到。工作面采空区氮气防灭火技术的应用 注氮方式的选择将氮气防灭火技术应用到 工作面采空区的过程中,要对注氮防灭火工艺进行设计,较为重要的环节是选择恰当的注氮方式。通常来说,连续式和间歇式是使用频率较高的两种方式,具体选择何种方式进行注氮,要将采空区的氮气停留时间作为依据。本煤矿 工作面采空区的冒落状态相对良好,不存在过大的漏风渗流范围,采空区不具备良好的透气性,这意味着采空区中的氮气能停留较长时间,所以更适宜使用间歇式注氮方法。注氮量及注氮强度在确定注氮量时,需要遵守一项原则
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