残煤复采老塘中注氮防灭火技术研究

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摘要：阐述了注氮防灭火机理，介绍了残煤复采老塘自燃发火规律，指出了注氮防灭火技术在实践中应用，为同类矿井提供借鉴。

关键词：残煤复采；老塘；煤炭自燃发火；注氮；防灭火

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2013）22018202

1矿井背景

西安煤业公司井田位于辽源市西安区，井田范围78384km2，井田内断裂，构造十分发育，是多个井田开采的老矿井。

历史以来共发生煤炭自燃发火4789次，平均百万吨发火77次，因自燃发火封闭采区108个，封闭掘进工作面166个，损失煤量每年18万吨。

现在处于残煤复采阶段，只剩下：一区、二区、六区3个井区（分别于1933年、1942年、1961年投产），均为高瓦斯矿井，年生产能力180万吨。

由于残煤开采，旧巷旧采迹纵横交错，自燃发火十分严重，发火期为0.5—1个月，尤为老塘自燃发火多次出现，2004年—2007年7月间，平均每月约10次。

2老塘自燃发火规律

（1）老塘自燃发火特点：具有火源隐蔽，不易发现，储存热量大，高温范围大，灭火周期长，不易扑灭，灭后易复燃等特点。

（2）老塘自燃发火过程：低温氧化阶段，煤炭“挂汗”，出现少量CO，煤体温度30—40℃；自热阶段，CO逐渐增高，煤体温度50—80℃，出现蒸汽，干馏；自燃阶段，CO更高，煤体温度80℃以上，出现烟雾。

（3）煤炭自燃的因素。

煤炭只要和空气接触，就发生氧化，老塘存在适量的漏风，这样便提供了氧，如果这个区域有遗煤，氧化蓄积的热量大于散去的热量，且供氧时间大于最短自然发火期则发生自燃。

3注氮防灭火机理

氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的惰性气体，它不助燃，微溶于水，相对空气的密度是0.97，体积约占空气的4/5，因而由制氮装置容易提取，将一定量的高纯度氮气通过管路注入老塘，使其失去自燃条件，达到防灭火的目的，其机理是：

（1）能稀释老塘氧气的温度，使其缺氧窒息或不能氧化自燃。（2）降温作用。（3）阻止漏风，使老塘呈正压状态，新鲜带氧风流难以进入。（4）降低燃烧程度，不断注入氮气，即使熊熊大火，也能逐渐熄灭。

4在实践中的应用

4.1老塘中的N2气体

我公司于2007年7月开始使用杭州BXND——600注氮机，从井上向工作面下帮预埋4寸铁管内注入N2气体，铁管每隔15米留一个三通花管并用木垛掩护好，待管路出口进入老塘后向采空区注入N2气体，N2随老塘风流扩散。

4.2老塘注入N2气体的效果

采区06012上砂口从7月2日有煤油味，至7日，风道探头CO共报警4次，报警值24PPm，CH4报警2次，报警值1.0%，经检测CO、CH4均来自老塘。

几天来，先后用打钻，注泥，均压等方法都没有明显效果；打钻：不占孔，不返水，夹钻，十钻九瞎。注黄泥：所放出煤量和所注泥量相比，有如大海一粟，而且都从零米淌出，根本起不到隔绝、密封作用。均压通风：忽大忽小，常伴有CO、CH4超限。于是7月7日白班启动注氮机，向老塘注入N2气体。

束管检测系统取样及人工检测上砂口，如下图表：