煤矿液氮防灭火技术.pdf

m 当 代 化 工 研 究 J O Modem Chemical Research 基础研究 2020 12 煤 矿 液 戴 防 灭 火 技 术 * 刘 宇 大 同 煤 矿 集 团 大 斗 沟 煤 业 有 限 公 司 山 西 037003 摘要摘要本文主要研究当前煤矿液氮防灭火技术相关问题以及液氮防灭火技术的发展应用趋势。随着社会经济科技迅猛发展，当前城市发 展对能源的需求不断提升。煤矿作为国内的支柱性能源产业也在不断提升产能和产量.在煤矿开采的过程中火灾是较为常见的煤矿安全事 故，尤其针对高瓦斯矿井的开采工作而言，火突发生几率更高，必须要通过煤矿液氮防灭火技术提升煤矿开采过程中的安全性和稳定性。 因此对煤矿液氮防灭火技术的应用与技术发展进行研究是非常必要的。 关鍵词关鍵词煤矿开采；液氮防灭火技术；发展趋势 中图分类号中图分类号TD752 文献标识码752 文献标识码 A Coal Mine Liquid Nitrogen Fire Prevention and Extinguishing Technology Liu Yu Dadougou Coal Industry Co. , Ltd. , Datong Coal Mine Group, Shanxi, 037003 Abstract This paper mainly studies the current problems related to liquid nitrogen fire prevention and extinguishing technology in coal mines and the development and application trend of liquid nitrogen fire prevention and extinguishing technology. With the rapid development ofsocial economy and science and technology， （he current demand for energy in urban development is continuously increasing. As a pillar energy industry in China, coal mines are also continuously improving their production capacity and output. Fire is a common coal mine safety accident in the process of coal mining, especially for the mining work in high-gas mines, the occurrence rate of fire is higher, and the safety and stability in the process of coal mining must be improved through the coal mine liquid nitrogen fire prevention technology. Therefore, it is very necessary to study the application and technological development of liquid nitrogen fire prevention and extinguishing technology in coal mines. Key words i coal mining, liquid nitrogen fire prevention technology and extinguishing-, development trend 1.煤矿液氮防灭火技术 ⑴液藏防灭火技术的应用原则⑴液藏防灭火技术的应用原则 随着国内煤矿产业的深入开采生产，煤矿在提升产量的 过程中必须要保证生产的安全性和稳定性。一般来说矿井内 可开采生产的煤层都具有一定的自燃倾向性，因此国内较为 常见的矿井内防灭火方法就是注氮防灭火系统。施工人员通 过对矿井具体条件的分析，一般会采用井下移动式制氮装置 系统，并选择合适的注氮设备利用拖管式注氮工艺保障液氮 含量。随着煤矿开发生产多元化发展趋势，火灾等安全隐患 的控制难度逐渐提升，因此必须要加大煤矿注氮防灭火技术 应用研宄力度，在充分掌握技术运用要点的情况下做好煤矿 火灾事故的预防工作。矿井一旦出现火灾安全隐患，应用液 氮防灭火技术应该充分结合技术应用的基础原则保证防灭火 的效率。如果火区与矿井口距离较近，那么应该及时选择管 路输送液氮，提升灭火质量和效率，但是采取管路输送液氮 时要充分注意输送管路的抗低温处理。如果火区与矿井口的 距离较远，那么需要及时利用矿车型小储罐运送液氮，缩短 液氮到场灭火的时间。如果火源离地表埋藏较浅，为了及时 控制火情可以直接在地表打钻孔注入液氮。根据以上技术原 则对液氮防灭火技术进行选择不仅能够有效保证防火灭火效 果，还能提升灭火质量和效率。利用液氮进行灭防火能够在 火灾结束之后更快的恢复生产，因此具有很强的技术应用性 和适应性。 ⑵制取氣气⑵制取氣气 煤矿生产过程中满足防灭火需求的氮气是经过特殊处理 的，氮气的来源来自空气中的气体成分并进行分离，这就对 煤矿开采过程中制氮设备的选择提出了更高的要求。施工人 员和技术人员需要结合煤矿工程的实际情况和需求在市场中 选择适宜的制氮设备。常见的制氮设备包括地面固定式、地 面移动式、井下移动式以及矿用地面固定式制氮设备。根据 煤矿生产的实际需求在开采过程中需要保障至少两个不同类 型的制氮设备，从而确保一旦发生火情能够及时制氮灭火。 随着社会经济科技的迅猛发展，煤矿液氮防灭火技术也有了 一定的技术提升，当前煤矿资源开发建设市场环境中应用最 为广泛的制氮设备为变压吸附与膜分离制氮设备，不仅能够 有效提升制取氮气的效率，还具有较强的适应性，能够用不 同类型的矿井开采作业。 ⑶注氮方式的选择⑶注氮方式的选择 利用煤矿液氮防灭火技术控制火灾安全隐患的实质是 在可能引起煤炭自燃或已经有火灾发生的空间内及时注入氮 气，氮气作为一种不助燃的惰性气体能够有效降低可燃物的 氧化和燃烧程度。在密闭空间内注入氮气提升空间内氮气含 量并降低氧气含量，从而停止可燃物的氧化和继续燃烧，最 终起到防灭火的作用。当前国际上许多国家在进行煤矿开采 生产的过程中都会采用液氮防避火技术作为常规的防灭火手 段。由于注氮工艺系统性较为简单，并且使用的大型设备较 少，因此具有很强的灵活性和适应性，能够有效应用于煤矿 井下开采防护中。国内针对移动式制氮设备的研制也有了一 定的突破，有效地提升了煤矿液氮防灭火技术的经济优势。 ⑷煤矿液氣防灭火技术的安全技术措施⑷煤矿液氣防灭火技术的安全技术措施 为了切实提升煤矿液氮防灭火技术的应用水平，需要 做好一系列安全技术措施准备。首先是预防措施，在煤矿采 煤工作面需要结合实际情况预防采空区内着火，因此需要安 装预测预报相关设备，在工作面回风平巷设置一氧化碳传感 2020 12 基袖研究基袖研究 当 代 化 工 研 究 Modem Chemical Research 器，从而对采煤工作面上一氧化碳的气体浓度进行实时检 测。第二是应急措施。在采煤工作面回采的过程中，一旦检 测发现采空区内存在火灾征兆，需要及时安排作业人员进行 撤离，如果发现一氧化碳浓度高于规定值需要及时切断设备 电源，并第一时间应用液氮防灭火技术注氮防火，如果火势 没有得到控制需要对工作面进行封闭并进行注氮控制。最后 是堵漏措施。在应用煤矿液氮防灭火技术实施注氮工艺的同 时，需要在工作面加强堵漏。尽可能减少或杜绝采空区的漏 风问题，可以在工作面上下隅角砌筑隔离墙，提升采空区的 密闭质量，从而保障注入的氮气能够有效留存。防灭火区的 漏风量需要降低到最低限度，尽可能提升煤矿液氮防灭火技 术利用质量和效率。 煤矿液氮防灭火技 术的安全技术措施 图1 煤矿液氮防灭火技术的安全技术措施 ⑵不断突破关键技术⑵不断突破关键技术 在进行液氮防灭火技术的应用与深入研宄时，具有针 对性的研究策略能够有效提升液氮防灭火技术的应用水平。 当前煤矿生产开采过程中的防灭火技术在应用液氮解决时还 存在着一定的技术难题，比如液氮可控温汽化技术等。需要 相关技术人员加强研宄，对液氮立体化隔离带的火区隔离方 法和技术进行深入探讨。除此之外，还需要加强液氮防灭火 技术相关设施设备的研究，不断提升设备性能。在未来能够 开发容量更大、性能更加优化的液碳防灭火装置。相关设施 设备的技术进步不仅能够有效提升液氮防灭火技术的应用水 平，还能够有效促进液氮防灭火技术的发展与进步，真正为 煤矿井下作业开采的安全性和稳定性提供保障，促进国内煤 矿能源开采的稳定发展。 ⑶提升矿井液氣防灭火系统的应用效率⑶提升矿井液氣防灭火系统的应用效率 为了切实提升煤矿液氮防灭火技术的应用水平，需要 技术人员加强对于矿井液氮防灭火系统的深入研宄。在煤矿 火灾中应用液氮防灭火技术虽然能够一定程度上提升灭火效 率，但在火灾中液氮会出现汽化，汽化的液氮时刻处于沸腾 爆发的状态，从而很容易对人体造成伤害。一旦处理不当， 人体直接接触沸腾状态的液氮就会出现严重灼伤的问题，严 重时甚至还会导致人员缺氧室息的情况。针对这一问题必须 要不断加强液氮防灭火系统的建设，保障矿井内液氮防灭火 系统的安全高效运行，真正提升液氮防灭火技术的应用可靠 性和安全性，保证矿井内工作人员的生命财产安全，提升煤 矿企业的经济效益和社会效益。 2.煤矿液氮防灭火技术的发展趋势2.煤矿液氮防灭火技术的发展趋势 图2 煤矿液氮防灭火技术的发展趋势 1加强液览防灭火技术的应用基础研究1加强液览防灭火技术的应用基础研究 在煤矿生产开采的过程中，液氮防灭火技术具有非常广 泛的应用，通过液氮防灭火技术能够有效保障煤矿生产安全 性，但是在实际应用的过程中遇到防灭火技术的理论基础还 比较薄弱。对液氮降温防灭火的基础规律探索还有所不足。 因此在未来发展的过程中需要相关技术人员加强对于液氮降 温防灭火技术的技术规律的探索和科学应用，真正提升液氮 灭火防火的技术水平。另外在进行液氮传热传质机理的分析 研宄时，需要充分结合煤矿采空区环境特点，对液氮汽化的 过程进行细致的记录和分析，从而有效提升对液氮汽化扩散 规律的掌握水平。为了真正切实提升液氮防灭火技术的应用 水平和质量，就必须要重视液氮防灭火技术的基础性研宄， 真正为液氮防灭火技术的深入发展打下良好的基础。 3 小结 综上所述，在煤矿生产开采的过程中想要真正保证煤矿 的安全生产，就必须要做好一系列煤矿防灭火措施。通过煤 矿液氮防灭火技术的科学应用能够有效提升矿井作业的安全 性，通过液氮的降温作用形成冷凝环境从而利用水蒸气遇热 风压的交换作用降低热源温度，真正达到防火灭火的作用和 效果，液氮技术的应用能够在灭火时较为快速的恢复井下生 产环境，为煤矿生产开采的安全性和稳定性提供保障。 【 参考文献】【 参考文献】 [1] 董伟， 王学兵， 史波波， 等.开区注液氮防灭火技术在羊场湾 煤矿的研究与应用[J] 煤炭工程， 2011, 12 47-49_ [2] 武书泉， 张博学， 周少军， 等.灵新煤矿050601工作面综合防 灭火技术的应用研究[J].内蒙古煤发经济,2013, 9 104-106. [3] 徐清叙.对煤矿井下火区应用液氮防灭火技术效果的分析 [J] 新疆有色金属,2013, 36 5 5-7. 【 作者简介】【 作者简介】 刘 宇 （ 1986-, 男，山西省怀仁人，本科，助理工程师，大 同煤矿集团大斗沟煤业有限公司；研究方向一通三防。