氮氣防滅火技術(shù)
一、引言
煤炭科學(xué)研究總院重慶分院于“六.五”初期首先開展液氮滅火技術(shù)的研究，經(jīng)過五年的試驗研究，為我國煤礦氮氣防滅火技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在“七.五”初期轉(zhuǎn)入開展以深冷空分設(shè)備制取氮氣，通過輸?shù)苈穼⒌獨馑瓦_(dá)井下火災(zāi)或火災(zāi)隱患的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行防滅火。“八.五”期間，主要開展氮氣防滅火技術(shù)的應(yīng)用研究，如新疆六道灣，西山局杜兒坪礦等不同開采條件下的應(yīng)用。隨著氮氣防滅火技術(shù)的成功應(yīng)用，在“九.五”期間，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院與溫州瑞氣空分設(shè)備有限公司共同承擔(dān)部重點科研項目，分別于1996年和1998年成功地研制出JXZD-400型井下移動式碳分子篩制氮車和KYZD-800型地
面移動式制氮裝置，并設(shè)計形成地面固定式，地面移動式和井下移動式三大系列產(chǎn)品，以滿足煤礦采用氮氣防滅火選擇氮源設(shè)備的需要。
二、作用原理
注氮防滅火的實質(zhì)是向采空區(qū)氧化帶內(nèi)或火區(qū)內(nèi)注入一定流量的氮氣,使其氧含量降到10%或3%以下,達(dá)到防滅火的目的。其作用有消除瓦斯爆炸危險;防止煤的自然發(fā)熱和自燃;降低燃燒強(qiáng)度;防止密閉漏風(fēng)。
三、工藝
（1）注氮系統(tǒng)
①制氮設(shè)備
我國煤礦防滅火目前所選用的制氮設(shè)備有：地面固定式深冷制氮氣設(shè)備；礦用地面固定式、地面移動式和井下移動式變壓吸附制氮設(shè)備，以及礦用地面固定式、地面移動式和井下移動式膜分離制氮設(shè)備。按空分原理可將其分為深冷式、變壓吸附式和膜分離式。近幾年來，尤以變壓吸附和膜分離制氮設(shè)備在煤礦現(xiàn)場應(yīng)用得最多。
變壓吸附制氮設(shè)備具有流程簡單，控制點僅為2-3個，大大提高了設(shè)備的安全運行系數(shù)；配套設(shè)備少，體積小；耗氣量小，能耗低；采用了專利新型流程，氮氣回收率高，制氮成本低等特點。
?、谧⒌到y(tǒng)
地面固定式地面移動式制氮設(shè)備生產(chǎn)的氮氣，經(jīng)井上下輸?shù)苈匪瓦_(dá)采空區(qū)內(nèi)或火區(qū)內(nèi)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是制氮設(shè)備的產(chǎn)氮能力大，滅火速度快。缺點是需專門鋪設(shè)一趟輸?shù)苈贰?br />
井下移動式制氮設(shè)備安置于距需要防火或滅火區(qū)域的就近處，通過輸?shù)苈穼⒌獨馑瓦_(dá)防滅火區(qū)內(nèi)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是不需鋪設(shè)專用輸?shù)苈贰Ｈ秉c是制氮設(shè)備的產(chǎn)氮能力較小。
（2）注氮工藝
根據(jù)礦井具體條件,可選擇采用如下注氮工藝。
埋管注氮在工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋設(shè)一趟注氮管路。當(dāng)埋入一定深度后開始注氮，同時又埋入第二趟注氮管路（注氮管口的移動步距通過考察確定）。當(dāng)?shù)诙俗⒌芸诼袢氩煽諈^(qū)氧化帶與冷卻帶的交界部位時向采空區(qū)注氮，同時停止第一趟管路的注氮，并又重新埋設(shè)注氮管路，如此循環(huán)，直至工作面采完為止。
拖管注氮在工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋設(shè)一定長度（其值由考察確定）的厚壁鋼管作為注氮管，它的移動主要利用工作面的液壓支架，或工作面運輸機(jī)頭、機(jī)尾，或工作面進(jìn)風(fēng)巷的回柱絞車作牽引。注氮管路隨著工作面的推進(jìn)而移動，使其始終埋入采空區(qū)內(nèi)的一定深度。
鉆孔注氮在地面向井下火災(zāi)或火災(zāi)隱患區(qū)域打鉆孔，通過鉆孔套管（全套管）將氮氣注入防滅火區(qū)。
利用工作面消火道，或與工作面相鄰的巷道，向采空區(qū)或火災(zāi)隱患區(qū)域打鉆孔注氮。
插管注氮工作面開切眼，或停采線，或巷道高冒頂火災(zāi)，可采用向火源點直接插管的注氮方式進(jìn)行注氮。
密閉注氮利用密閉墻上預(yù)留的注氮管向火災(zāi)或火災(zāi)隱患的區(qū)域?qū)嵤┳⒌?br />
旁路式注氮利用采用雙進(jìn)風(fēng)巷的工作面，可利用與工作面平行的巷道，在其內(nèi)向煤柱打鉆孔，將氮氣注入采空區(qū)。
