注氮防灭火技术在火区控制中的应用

注氮防灭火技术在火区控制中的应用鹤壁中泰公司开采煤层为石炭二迭系山西组二 1 煤，煤层平均厚度 8m，自燃发火期为 6～12 个月。工作面自 1992 年采纳综采放顶煤开采工艺以来，基本上达到了高产、高效目的。但由于放顶煤回采工艺的特别性，导致一系列防灭火问题，使工作面采空区自燃发火问题日益严重，尤其是工作面相邻采空区回采期间，由于隔离煤柱较薄，工作面采空区推过后，隔离煤柱被压碎，使后部采空区连成一片，形成漏风通道，导致采空区 CO 时有超限。于是，2025 年以后不再推广全层放顶煤，采纳顶分层分层采煤工艺，收到良好效益。21301 工作面为顶分层采煤工作面，位于二水平一采区。该工作面东以 21301 下运输巷为界与 4F37 断层相邻，南以切眼为界与 2118 采空区相邻，西以 31301 上运输巷为界与 21281 采空区相邻，北以设计停采线为界与 21301 边切眼相邻。该工作面于 2025 年 6 月开始回采，工作面走向长 278m，倾斜长 59～71m，上运输巷拉长 402m，下运输巷长371m，工作面煤尘爆炸指数为 13.5%～16.7%，煤层自燃发火期为 5～12 个月。1 问题提出及原因分析2025 年 10 月，21301 工作面推动距停采线为 15m 时，发现上隅口CO 有明显上升趋势，10 月 27 日四点班测的 CO 达到 0.008%，已超过《煤矿安全规程》0.0024%的有关规定值。分析认为，21301 上运输巷刚采过上帮老巷，由于其密闭长期漏风，导致残煤氧化及后部采空区氧化，造成 CO 上升。2 防火方案采纳注浆、注凝胶、均压灭火的同时，实行向 21301 采空区压注氮气进行灭火，使采空区自燃隐患得以有效治理。2.1 注氮及钻孔的选择通风区资料料显示，高温点位于 21301 上塘口以里 20m 上帮老巷及后部采空区开采切眼位置。为尽快灭火，同时在 21282 上、下运输巷分别向 21301 上塘口以里老巷和工作面开采切眼位置打钻，并立即向21301 采空区及上塘口以里老巷注氮气。2.2 注氮设备与设施注氮设备采纳地面 DM 移动式膜分离制氮机，该机采纳了世界制氮领域的最新技术——中空纤维膜分离注氮技术，主要用于煤矿防灭火。该机注氮压力高，压力损失小，可满足氮气压力高用户。适合远距离输送，并可移动。主要技术指标：氮气产量：1000Nm3/h，氮气纯度≥97%，O2≤3%，氮气出口压力≥0.8MPa（可调）。2.3 移动式膜分离注氮机防灭火原理DM 移动式膜分离注氮机是由空气压缩机、冷却器、电加热器、过滤器和膜分离器组成，其...