段王煤矿防灭火注氮系统设计

赵 强,孙永康,张晓东

(1.山西寿阳段王煤业集团有限公司,山西 晋中 045400;2.煤科集团沈阳研究院有限公司,沈阳 110000)

1 工作面概况

段王煤矿分两个水平分别开采8+9号和15号煤层,现8+9号煤层采空区面积为116万m2,15号煤层采空区面积32.2万m2。根据对150405采空区的研究结论,确认15号煤的最短自然发火期为117.74 d,8+9号煤的最短自然发火期为85.22 d。采空区煤的氧化时间远远大于煤的最短自然发火期,现有的正常开采条件容易产生自然发火现象。为此,对该煤矿自燃煤层进行了采空区进风侧埋管注氮防灭火设计及注氮气系统的管路布置,经检验,该设计能有效降低段王煤矿发火的可能性及危险性,保障了段王煤矿安全生产。8+9号煤层、15号煤层自燃倾向等级如表1所示。

表1 煤层自燃倾向等级Table 1 Spontaneous combustion tendency level

2 注氮防灭火技术分析

注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气,等量取代了部分漏入风流的氧气,减少了向采空区的绝对供氧量,使其氧含量降到10%以下,氮流带惰化采空区,削弱高温区,达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的[1-2]。注氮防灭火原理框图见图1。

图1 注氮防灭火原理框图Fig.1 Fire prevention and extinguishing principle with nitrogen injection

氮气具有灭火速度快、能防火、能灭火、有较好的稀释作用、能抑制瓦斯爆炸、无污染环境和机电设备等优点。但是氮气的密度比空气轻,容易流失,因此,在注氮的同时,必须采用堵漏措施相配合。注氮能迅速灭火,但火区完全灭火时间相当长,不能有效消除高温点。氮气本身无毒,但具有窒息性,浓度较高时对人体有害[3-4]。……