氮气防灭火控制方法、电子设备、存储介质及系统技术方案

本发明专利技术公开一种氮气防灭火控制方法、电子设备、存储介质及系统。方法包括：获取当前时刻的大气压力；根据大气压力修正算当前时刻的理论注氮流量；监测当前时刻向工作面后方采空区所注入氮气的实时注氮流量；控制所注入氮气的流量，使得所述实时注氮流量与所述理论注氮流量的差值在预设范围内。本发明专利技术根据气压变化自动调节注氮量，从而达到防止因气压下降导致氮气体积增大而涌入工作面风流中。气体积增大而涌入工作面风流中。气体积增大而涌入工作面风流中。

【技术实现步骤摘要】
氮气防灭火控制方法、电子设备、存储介质及系统


[0001]本专利技术涉及煤矿相关
，特别是一种氮气防灭火控制方法、电子设备、存储介质及系统。

技术介绍

[0002]煤矿在开采过程中，会产生大量的采空区，采空区破碎岩体的缝隙空间一般约为采高的30％左右。在采空区遗留有大量的浮煤。由于煤层一般都具有自燃性，采空区浮煤可能自燃导致安全生产事故，采空区防灭火是煤矿的一项重要工作。
[0003]由于开采有自燃倾向性的煤层，按《煤矿安全规程》关于对防治自然发火的有关规定，煤矿企业必须制定防灭火措施。传统的预防自然发火措施主要有：黄泥灌浆、注氮气、喷洒阻化剂、注入凝胶、均压防灭火等。
[0004]如图1所示，现有的注氮气防灭火系统包括：矿井辅助运输兼进风大巷1
’
、矿井主运输兼进风大巷2
’
、矿井回风大巷3
’
、综采工作面回风顺槽4
’
、综采工作面主运输兼进风顺槽5
’
、风门6
’
、制氮机7
’
、输氮气管路8
’
、调节风门9
’
、注氮气联络巷10
’
、综采工作面11
’
、密闭12。
[0005]其中，注氮气防灭火工艺的主要内容为：
[0006]①
计算注氮气量。
[0007]首先，计算注氮流量，注氮流量需要将采空区氧化带内的原始氧含量降到防火惰化指标以下。
[0008]②r/>注氮设备选型
[0009]目前工业上用的氮气是以空气为原料，将其中的O2和N2分离而获得，其方法主要有低温蒸馏法(深冷法)、变压吸附法、薄膜分离法和化学吸附法。煤矿井下移动式制氮机主要有变压吸附法和薄膜分离法。
[0010]根据矿井防火注氮量计算结果，选用相应的制氮机。
[0011]③
注氮设备安装位置
[0012]一般安装在平行布置的进回风巷道中间联络巷中，并形成独立通风。
[0013]④
注氮管路(主管、支管)
[0014]将注氮机制取的氮气经大巷、采区巷道、工作面进风顺槽，最后由支管送入工作面后方采空区。
[0015]⑤
注氮气方法
[0016]在工作面回采期间注氮，注氮管路支管要求滞后工作面一定长度(如至少200m)，依次类推直至回采结束。
[0017]注氮期间，瓦检员要重点检查工作面、回风隅角及回风流的瓦斯、一氧化碳和氧气等气体情况，若发现氧气浓度下降至20％以下，要立即停止注氮。
[0018]然而，现有技术采空区氮气或注入氮气可能涌进工作风流中，导致工作面缺氧产生事故。其原因主要如下：
[0019]①
采空区内大量高浓度氮气。由工作面向采空区后部，一般可分为三带，即散热带、蓄热带和窒息带。在散热带，由于紧靠工作面，采空区内漏风较大，氧气浓度高，采空区内浮煤氧化产生的热量被漏风带走，温度升不起来。在蓄热带，由于距离工作面较远，且上覆岩层进一步压实，漏风小，具备煤自燃升温的供氧条件和蓄热条件，浮煤温度升高。在窒息带，漏风量减至很小，缺少煤自燃的氧气条件，氧气被煤氧化消耗后不能得到补充，煤自燃终止，此处采空区氧气浓度一般降到7％以下。
[0020]②
注入采空区的用于防灭火氮气进一步增加了采空区氮气浓度，并将窒息带向工作面移近，增加了氮气涌进工作面风流中的风险。
[0021]③
因气压变化和温度变化，采空区内气体膨胀，可能导致采空区内的氮气失控涌进工作面风流中。当地面气压发生变化，采空区积存的氮气体积将发生变化，如气压下降2000pa，由于1个大气压力约为100000pa,气压下降率为2％，采空区氮气体积增加2％。当采空区体积足够大，总体积增加2％时，增量部分可能越过散热带进入工作面，导致缺氧事故。由于采煤工作面回风隅角氧气浓度不得低于18％，实际上少量的氮气涌入即可导致低氧。
[0022]在我国北方地区，昼夜温差变化大，可高达20℃左右，昼夜气压变化大，可高达2300pa左右。当昼夜气温变化大时，采空区内积存的氮气体积发生变化，如增大时可能涌进工作面。
[0023]由于地温梯度的存在，采空区温度随煤层开采深度的增加而增加。对于某一特定矿井，采空区的温度一般较为恒定，如20℃。当昼夜温度变化大时，采空区与地面大气温度的温差会发生很大的变化，为适应新的温差变化，采空区内积存的氮气体积会发生变化，如增大，会涌进工作面导致缺氧事故。
[0024]由于西北地区煤层一般为浅埋深，地表沉陷区存在直通采空区的裂隙，形成漏风通道。另外，工作面后方的采空区通过冒落的顶板岩石碎岩缝隙，与工作面风流相连，增加了氮气涌入风险。。

技术实现思路

[0025]基于此，有必要针对现有技术的氮气防灭火控制系统，存在氮气或注入氮气可能涌进工作风流中，导致工作面缺氧产生事故的技术问题，提供一种氮气防灭火控制方法、电子设备、存储介质及系统。
[0026]本专利技术提供一种氮气防灭火控制方法，包括：
[0027]获取当前时刻的大气压力；
[0028]根据大气压力修正算当前时刻的理论注氮流量；
[0029]监测当前时刻向工作面后方采空区所注入氮气的实时注氮流量；
[0030]控制所注入氮气的流量，使得所述实时注氮流量与所述理论注氮流量的差值在预设范围内。
[0031]进一步地，所述获取当前时刻的大气压力，具体包括：从设置在地面的大气压力监测装置获取当前时刻的大气压力。
[0032]进一步地，所述根据大气压力修正算当前时刻的理论注氮流量，具体包括：
[0033]根据大气压力计算当前时刻的气压变化系数；
[0034]根据当前时刻的气压变化系数，修正当前时刻的理论注氮流量。
[0035]更进一步地，所述根据大气压力计算当前时刻的气压变化系数，具体包括：
[0036]计算当前时刻的气压变化系数其中：ABS()为取绝对值，ΔP为当地年度大气压力昼夜变化平均值，P
1min
为前一日地表大气压力最小值，P2为注入时地表大气压力值，K
p
为当前时刻的气压变化系数。
[0037]更进一步地，所述根据当前时刻的气压变化系数，修正当前时刻的理论注氮流量，具体包括：
[0038]其中Q
N
为理论注氮流量，M为预设常数，Q0为采空区氧化带内漏风量，C1为采空区氧化带内平均氧浓度，C2为采空区惰化防火指标，C
N
为注入氮气中的氮气浓度，P1前一日地表大气压力最大值，P2为注入时地表大气压力值，K为备用系数，K
p
为当前时刻的气压变化系数。
[0039]进一步地，所述监测当前时刻向工作面后方采空区所注入氮气的实时注氮流量，具体包括：
[0040]从设置在注氮气管路上的氮气流量计获取注氮流量，作为当前时刻的实时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮气防灭火控制方法，其特征在于，包括：获取当前时刻的大气压力；根据大气压力修正算当前时刻的理论注氮流量；监测当前时刻向工作面后方采空区所注入氮气的实时注氮流量；控制所注入氮气的流量，使得所述实时注氮流量与所述理论注氮流量的差值在预设范围内。2.根据权利要求1所述氮气防灭火控制方法，其特征在于，所述获取当前时刻的大气压力，具体包括：从设置在地面的大气压力监测装置获取当前时刻的大气压力。3.根据权利要求1所述的氮气防灭火控制方法，其特征在于，所述根据大气压力修正算当前时刻的理论注氮流量，具体包括：根据大气压力计算当前时刻的气压变化系数；根据当前时刻的气压变化系数，修正当前时刻的理论注氮流量。4.根据权利要求3所述的氮气防灭火控制方法，其特征在于，所述根据大气压力计算当前时刻的气压变化系数，具体包括：计算当前时刻的气压变化系数其中：ABS()为取绝对值，ΔP为当地年度大气压力昼夜变化平均值，P
1min
为前一日地表大气压力最小值，P2为注入时地表大气压力值，K
p
为当前时刻的气压变化系数。5.根据权利要求3所述的氮气防灭火控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻的气压变化系数，修正当前时刻的理论注氮流量，具体包括：其中Q
N
为理论注氮流量，M为预设常数，Q0为采空区氧化带内漏风量，C1为采空区氧化带内平均氧浓度，C2为采空区惰化防火指标，C
N
为注入氮气中的氮气浓度，P1前一日地表大气压力最大值，P2为注入时地表大气压力值，K为备用系数，K
p
为当前时刻的气压变化系数。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：关万里，周明亮，周成军，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司，
类型：发明
国别省市：