沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法技术

本发明专利技术具体为一种沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法，解决了掘进期间采空区防火难的问题。沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法，包括以下步骤，确定采空区注氮流量，确定注氮时机，以下条件满足任意条件之一则开始注氮，包括采空区气温超过26℃或每天温度上升1℃；采空区水温度超过26℃；工作面局部地方出现发火预兆，如焦油或煤油味等；采用错步埋管法预埋注氮管路，步距为40m，循环直至工作面采完停止。本发明专利技术将注氮防火方法应用到掘进期间采空区的防火防治中，不但消除了瓦斯爆炸的危险、减少了漏风的作用、起到降温作用，而且防止煤的自热和自燃，还可以降低燃烧强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿井下的防火方法，具体为一种沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法。
技术介绍
煤炭自然发火是一个非常复杂的物理化学变化过程。现有的防火技术包括有均压防火技术、灌浆防灭火技术、阻化剂防灭火技术、惰化防灭火技术、胶体防灭火技术、泡沫防灭火技术等。这些防灭火技术的基本出发点：一是消除或破坏煤自然发火基本条件中的供氧条件，降低煤自燃氧化的供氧量；二是吸热降温作用，延缓和彻底阻止煤自然发火的进程。但是掘进期间采空区自然发火的防治，由于现场条件限制一直缺乏更为有效的措施。
技术实现思路
本专利技术为了解决掘进期间采空区防火难的问题，提供了一种沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法。本专利技术是采用如下技术方案实现的：沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法，包括以下步骤，（1）确定采空区注氮流量，可按采空区氧化带氧浓度计算，或者按产量计算，（2）确定注氮时机，以下条件满足任意条件之一则开始注氮，Ⅰ、采空区气温超过26℃或每天温度上升1℃；Ⅱ、采空区水温度超过26℃；Ⅲ、工作面局部地方出现发火预兆，如焦油或煤油味；Ⅳ、工作面因故停产时间超过5d；Ⅴ、工作面撤架时间超过15d；Ⅵ、采空区CO含量超过40ppm或工作面上隅角CO含量连续3次超过30ppm；（3）采用错步埋管法预埋注氮管路；在进风顺槽侧沿采空区埋设一趟注氮管路，管径为108mm的无缝钢管，当埋入40m后开始注氮，第二趟管路与第一趟管路的埋设步距为40m，当第二趟管路埋入采空区40m时开始向采空区注氮，同时停止第一趟管路的注氮，并重新埋设该管路，与第二趟管路的埋设步距为40m，如此循环，直至工作面采完停止。由混合气体爆炸理论知，混合气体中氧含量低于12%时就有减小爆炸的可能性，氧气含量低于10%时混合气体的爆炸危险性显著降低，氧气含量控制在5%以下时几乎能防止任何爆炸。从这一理论出发，向火区注入氮气后使氧含量降低，只要氧含量低于10%就能大大减少爆炸的可能性。氧含量降到7%以下，即可达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的。采空区漏风是造成自然发火的主要原因之一。对于封闭或半封闭的采空区，注入氮气后增加了空间内混合气体的总量，能够减少封闭区内外的压力差，从而起到减少封闭区外部向内部漏风的作用。有内因火灾的采空区，其温度大于外界温度。当采用氮气灭火时，氮气的温度均低于火区的气体温度，加之氮气在注入火区后的流动范围大，对采空区有明显的降温作用。若煤矿生产工作面采空区氧化带内的漏风量不足以带走煤氧化产生的热量，则煤温就逐渐升高，煤自热。当温度达到煤的临界温度以上，氧化急聚加快，大量产生热量，煤温迅速升高，达到煤的着火温度时便进入自燃状态。向工作面采空区氧化自燃危险带内注入一定流量的氮气，降低该带内的氧气含量，破坏煤炭自燃的一个要素，使其氧含量降到煤自燃临界值以下，达到防止煤自燃的目的。当煤矿井下发生火灾时，向火区内注入一定流量（大于漏风量)的氮气，使该区内的氧含量由21%逐渐降低到7%以下，大火就逐渐自熄。注氮时机选择至关重要，过早连续注氮可能造成不必要的浪费，增加注氮防火防爆的成本；过晚注氮可能造成工作面采空区发火，影响安全生产，失去注氮防火的意义。本专利技术的有益效果如下：本专利技术将注氮防火方法应用到掘进期间采空区的防火防治中，不但消除了瓦斯爆炸的危险、减少了漏风的作用、起到降温作用，而且防止煤的自热和自燃，还可以降低燃烧强度。具体实施方式沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法，包括以下步骤，（1）确定采空区注氮流量，可按采空区氧化带氧浓度计算，或者按产量计算，（2）确定注氮时机，以下条件满足任意条件之一则开始注氮，Ⅰ、采空区气温超过26℃或每天温度上升1℃；Ⅱ、采空区水温度超过26℃；Ⅲ、工作面局部地方出现发火预兆，如焦油或煤油味；Ⅳ、工作面因故停产时间超过5d；Ⅴ、工作面撤架时间超过15d；Ⅵ、采空区CO含量超过40ppm或工作面上隅角CO含量连续3次超过30ppm；（3）采用错步埋管法预埋注氮管路；在进风顺槽侧沿采空区埋设一趟注氮管路，管径为108mm的无缝钢管，当埋入40m后开始注氮，第二趟管路与第一趟管路的埋设步距为40m，当第二趟管路埋入采空区40m时开始向采空区注氮，同时停止第一趟管路的注氮，并重新埋设该管路，与第二趟管路的埋设步距为40m，如此循环，直至工作面采完停止。具体实施过程中，注氮释放口应高于煤层底板400～500mm，以90°弯管转向采空区，与工作面保持平行，并用石块或者木垛加以保护。注氮管路采用单管，管路的分岔处设置三通、截止阀、压力表，检查注氮过程的压力损失注氮流量为不间断流量。注氮流量与采空区氧化带的漏风量成正比，只要减少采空区的漏风，即能减小注氮流量，提高注氮效果，从而减少成本，提高经济效益。注氮安全管理措施包括，注氮过程中，工作场所的氧气浓度不得低于18.5%，否则应立即停止作业撤出人员，同时降低注氮流量或停止注氮。每班注氮时注氮工都要检查注氮管路中的压力表数值是否满足出口压力，并随时与地面制氮机房取得联系，调整好压力值以满足注氮释放口压力值（不低于0.35MPa），做好记录。要优化工作面配风量，以冲淡工作面有毒有害气体和粉尘作为配风的原则，同时要兼顾均压。注氮时如主扇风机停风，注氮工应停止注氮。合理设置监测传感器，加强对采空区中的O2、N2、CO浓度的监测；同时由瓦斯检查员随时对工作面及其回风顺槽的O2、CO和CH4浓度进行检查，在距工作面10m处各设置一台O2传感器、CO传感器、CH4传感器、温度传感器以连续检测其变化情况，保证工作面风流中的氧气浓度。发现工作面氧气浓度降低，应暂停注氮或减少注氮强度。注入氮气的浓度不得低于97%。注氮防灭火对抑制煤的自然氧化起到了重要的作用，注氮措施贯穿整个防灭火过程，因此必须保证注氮工程进行的连续性。第一次向采空区注氮或停止注氮时，应先排除注氮管路中的空气，避免将空气注入采空区。回采期间必须加强工作面及周边的通风设施的管理，合理布置通风系统，保证该面通风系统稳定可靠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法，其特征在于：包括以下步骤，（1）确定采空区注氮流量，可按采空区氧化带氧浓度计算，或者按产量计算，（2）确定注氮时机，以下条件满足任意条件之一则开始注氮，Ⅰ、采空区气温超过26℃或每天温度上升1℃；Ⅱ、采空区水温度超过26℃；Ⅲ、工作面局部地方出现发火预兆，如焦油或煤油味；Ⅳ、工作面因故停产时间超过5d；Ⅴ、工作面撤架时间超过15d；Ⅵ、采空区CO含量超过40ppm或工作面上隅角CO含量连续3次超过30ppm；（3）采用错步埋管法预埋注氮管路；在进风顺槽侧沿采空区埋设一趟注氮管路，管径为108mm的无缝钢管，当埋入40m后开始注氮，第二趟管路与第一趟管路的埋设步距为40m，当第二趟管路埋入采空区40m时开始向采空区注氮，同时停止第一趟管路的注氮，并重新埋设该管路，与第二趟管路的埋设步距为40m，如此循环，直至工作面采完停止。

【技术特征摘要】
1.一种沿空巷道掘进期间相邻采空区注氮防火方法，其特征在于：包括以下步骤，（1）确定采空区注氮流量，可按采空区氧化带氧浓度计算，或者按产量计算，（2）确定注氮时机，以下条件满足任意条件之一则开始注氮，Ⅰ、采空区气温超过26℃或每天温度上升1℃；Ⅱ、采空区水温度超过26℃；Ⅲ、工作面局部地方出现发火预兆，如焦油或煤油味；Ⅳ、工作面因故停产时间超过5d；Ⅴ、工作面撤架时间超过15d；Ⅵ、采空区CO含量超过40ppm或工作面上隅角CO含量连续3次超过30ppm；（3）采用错步埋管法预埋注氮管路；在进风顺槽侧沿采空区埋设一趟注氮管路，管径为108mm的无缝钢管，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭金刚，匡铁军，李化敏，蒋东杰，王存权，孟凡龙，杨智文，王文，沈明柱，赵君，孟祥斌，郝建峰，李东印，王海清，翁旭泽，孟志斌，孙赫，刘闯，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14