[发明专利]一种煤矿巷道防灭火系统

说明书

技术领域

本发明涉及采矿安全，特别是涉及煤矿自燃发火治理。

背景技术

近些年来，随着我国综合放顶煤采煤技术的发展，我国的煤炭产量逐年增加。但是与此同时，随着综采放顶煤技术的推广应用，矿井的开采强度也越来越大，采空区遗煤也越来越多，漏风越来越严重。这些因素加大了采空区遗煤自燃的可能性。给矿山的安全生产带来了极大的挑战。根据相关资料统计分析可以看出，在我国国有重点煤矿中，煤炭自燃火灾次数占整个矿井火灾次数的90％以上，其中，采空区遗煤自燃次数占整个矿井煤炭自燃火灾次数的60％以上。因此，对防治采空区遗煤自燃的研究将对矿山的安全生产起到至关重要的作用。目前，防治采空区遗煤自燃的技术主要有灌浆防灭火技术、胶体防灭火技术、三相泡沫防灭火技术、注氮防灭火技术等。其中，注氮防灭火技术是防治采空区遗煤自燃最有效的措施之一。

发明内容

1.一种煤矿巷道防灭火系统，其特征在于，矿用氮气的制备方法主要有深冷空分，变压吸附和膜分离3种；3种方法的原理都是将大气中的氧气和氮气进行分离来提取氮气；深冷空分式是使用滤净化后的空气进入空气压缩机，经过数级压缩和冷却后，在净化脱水，纯净器纯化，膨胀机膨胀降压，经过热交换反复换热，再经节流降压进入分馏塔液化，精馏，从空气中分离出氮气。可用于煤矿自燃发火治理。

2.根据权利要求1所述一种煤矿巷道防灭火系统，其特征在于，这种方法生产的氮气纯度高，但是这种方法从开始启动机器到生产出氮气的时间跨度比较长，一般需要8h～12h，而且机组需要在高压的环境下使用，设备不易维护，耗能较多。

3.根据权利要求1所述一种煤矿巷道防灭火系统，其特征在于，(1)因将注氮管铺设在进风顺槽中，注氮释放口设在采空区中；(2)氮气释放口应高于底板，以90°弯拐向采空区，与工作面保持平行，并用石块或木剁等加以保护；(3)氮气释放口之间的距离，应根据采空区三带宽度，注氮方式和注氮强度，氮气有效扩散半径，工作面通风量，自燃发火期，工作面推进度以及采空区冒落情况等因素综合确定；(4)选择合理的注氮参数；(5)确定最佳通风量；其原则是把采空区内的氧气浓度限制到最小程度，氮气浓度达到最大，工作面瓦斯不超限，不产生浮游煤尘。

4.根据权利要求1所述一种煤矿巷道防灭火系统，其特征在于，确定最佳注氮量，其原则是在有效防治采空区自燃发火的条件下，氮气使用量最少，最大限度地降低防火成本；确定最佳注氮释放口，其原则是释放口应位于氮化带的中心部位或设在入风平巷底板上。

5.根据权利要求1所述一种煤矿巷道防灭火系统，其特征在于，采空区注氮量的确定：按吨煤注氮量5m3计算：q＝5×A/(300×24)×k；按瓦斯含量计算：q＝60×(Q×C)/(1－C)；按采空区氧化带含氧量计算：

6.根据权利要求1所述一种煤矿巷道防灭火系统，其特征在于，注氮口位置应该根据如下条件确定：煤炭自然倾向性的大小和自燃发火期的长短；氮气的有效扩散半径；工作面通风方式和通风量大小；采空区三带宽度大小；注氮方式和注氮强度大小等。

具体实施方式

1.制氮方法

矿用氮气的制备方法主要有深冷空分，变压吸附和膜分离3种。3种方法的原理都是将大气中的氧气和氮气进行分离来提取氮气。深冷空分式是使用滤净化后的空气进入空气压缩机，经过数级压缩和冷却后，在净化脱水，纯净器纯化，膨胀机膨胀降压，经过热交换反复换热，再经节流降压进入分馏塔液化，精馏，从空气中分离出氮气。这种方法生产的氮气纯度高，但是这种方法从开始启动机器到生产出氮气的时间跨度比较长，一般需要8h～12h，而且机组需要在高压的环境下使用，设备不易维护，耗能较多。变压吸附法是20世纪70年代后新开发的一项技术，利用氮气和氧气的气体扩散速度不同来分离氮气，这种方法工艺简单，从启动机器到分离出氮气时间较短，但是氮气回收率低，制作成本高。膜分离技术是最新的制氮技术，这种方法氮气回收率高，但是所需配套设备多，维修量大。

2.注氮防灭火工艺

根据矿井具体条件，可选择如下注氮方式。

注氮从时间上可以分为连续性注氮和间断性注氮，工作面在回采初期和停采撤架期间，或因遭到地质破碎带，机电设备等原因造成工作面推进缓慢，宜采用连续性注氮，工作面正常回采期间，宜采用间断性注氮。

根据注氮通道划分有埋管注氮和托管注氮。