液氮灭火_新技术讲座

1、汇汇 报报 提提 纲纲 2破碎松散煤体内液氮防灭火实验破碎松散煤体内液氮防灭火实验绪绪 论论 31液氮高效率防灭火基础特性液氮高效率防灭火基础特性采空区多孔介质内液氮传热传质采空区多孔介质内液氮传热传质液氮高效率防灭火技术及工艺液氮高效率防灭火技术及工艺43335液氮高效率防灭火工程应用液氮高效率防灭火工程应用 6技术总结技术总结37我国煤炭自燃火灾十分严重我国煤炭自燃火灾十分严重 80%煤层有自燃倾向性，厚煤层有自燃倾向性，厚煤层基本都会自然发火煤层基本都会自然发火每年国有重点煤矿因自燃火每年国有重点煤矿因自燃火灾封闭的工作面超过灾封闭的工作面超过100个个每年煤田火灾烧损煤量达每年煤田火灾

2、烧损煤量达1000万吨，经济损失超过万吨，经济损失超过200亿，严重破坏生态环境亿，严重破坏生态环境煤自燃引起的煤田火灾煤自燃引起的煤田火灾我国西部的部分复杂大型矿区煤炭自燃尤为严重我国西部的部分复杂大型矿区煤炭自燃尤为严重煤层埋藏浅，采动裂隙发育，漏风量大大煤层埋藏浅，采动裂隙发育，漏风量大大地处干旱、半干旱地区，地表缺土少水，自燃灾害地处干旱、半干旱地区，地表缺土少水，自燃灾害防治难度大防治难度大地面裂隙地面裂隙 地表缺土少水地表缺土少水 白芨沟煤矿在瓦斯爆炸发生白芨沟煤矿在瓦斯爆炸发生11个月后，才启封矿井个月后，才启封矿井矿井火灾已严重制约安全生产矿井火灾已严重制约安全生产 煤自燃引起

3、的瓦斯爆炸煤自燃引起的瓦斯爆炸灌浆（黄泥、粉煤灰）、注胶灌浆（黄泥、粉煤灰）、注胶 滤浆机 胶体制备机 渣浆泵 清水泵 黄泥池 煤矿用注浆机 灌浆注胶地点灌浆注胶地点 混凝土泵 输泥管路 清水 挖掘机 缓冲池 灌浆注胶防灭火系统工艺流程图灌浆注胶防灭火系统工艺流程图 火源的位置很难判断及受缺土少水限制，灌浆、胶体防灭火源的位置很难判断及受缺土少水限制，灌浆、胶体防灭火技术覆盖范围小，扩散范围有限，不易到达火源位置，灌浆火技术覆盖范围小，扩散范围有限，不易到达火源位置，灌浆材料流入工作面易造成环境污染。材料流入工作面易造成环境污染。 三相泡沫防灭火技术三相泡沫防灭火技术 惰气防灭火技术惰气防灭火

4、技术 常态氮气作为一种有效的惰性气体用于防灭火技术，具有常态氮气作为一种有效的惰性气体用于防灭火技术，具有抑制瓦斯爆炸且扩散范围广等特点，但其抑制瓦斯爆炸且扩散范围广等特点，但其比热小、换热能力差比热小、换热能力差、降温效果有限，常需配合其他灭火措施，灭火周期长。、降温效果有限，常需配合其他灭火措施，灭火周期长。寻求一种高效、快速淹没式的防灭火技术手段寻求一种高效、快速淹没式的防灭火技术手段 液液 氮：液氮集降温和惰化的双重作用，是较理想的灭火技术，氮：液氮集降温和惰化的双重作用，是较理想的灭火技术，局部试验效果好局部试验效果好液态氮液态氮 液氮受热汽化沸腾液氮受热汽化沸腾 l弗恩希尔矿弗恩希

5、尔矿将液氮气化后将液氮气化后注入到密闭区注入到密闭区来扑灭火灾来扑灭火灾 l罗斯林矿将罗斯林矿将液氮气化后，液氮气化后，扑灭煤层的自扑灭煤层的自然发火然发火 1962年年威尔士威尔士 1974年年西德西德l液氮成功液氮成功扑灭扑灭39次矿次矿井火灾井火灾 l液态氮成功液态氮成功扑灭矿井内因扑灭矿井内因火灾火灾1983年我国天府矿务局进行了罐装液氮入井灭火试验年我国天府矿务局进行了罐装液氮入井灭火试验1953年年英国英国1979年年苏联苏联国内外现有技术及工艺国内外现有技术及工艺 液氮槽车液氮槽车 往复式低温液体泵往复式低温液体泵 空湿气化器空湿气化器 液氮出口（进口）液氮出口（进口） 液位指示

6、器液位指示器 泄压口泄压口 液氮小罐车液氮小罐车 特种无缝钢管特种无缝钢管 低温液体输送软管低温液体输送软管 技技 术术 难难 点点技技 术术 关关 键键管路低温防冻损与液氮大冷量输送管路低温防冻损与液氮大冷量输送的矛盾与统一的矛盾与统一研制液氮可控温式汽化装置，实研制液氮可控温式汽化装置，实现长距离大冷量的输送现长距离大冷量的输送液氮直注式存在液氮直注式存在“气塞气塞”、“间歇间歇泉泉”等非稳定现象，影响注氮效率等非稳定现象，影响注氮效率复杂大型煤矿液氮规模化应用及复杂大型煤矿液氮规模化应用及工艺工艺井上、下液氮成套体系灌注的立体井上、下液氮成套体系灌注的立体化防灭火技术及工艺化防灭火技术及

7、工艺液氮低温惰化机理尚不明确，在采液氮低温惰化机理尚不明确，在采空区内运移规律未有研究空区内运移规律未有研究通过模拟实验及数值模拟揭示液氮通过模拟实验及数值模拟揭示液氮特有的防灭火性质及运移规律特有的防灭火性质及运移规律液氮（低温液体）气液两相分离装液氮（低温液体）气液两相分离装置提高液氮灌注效率置提高液氮灌注效率气相色谱仪三通 绝热煤样罐隔热层-+PC机气样采集气体预热铜管加热器风扇流量传感器气阻压力表稳流阀稳压阀减压阀氮气瓶氧气或干空气瓶控制器及显示键盘缓冲气瓶煤样程序控温箱 经液氮蒸汽惰化后的煤体，经液氮蒸汽惰化后的煤体，CO的出现温度有了的出现温度有了“延滞延滞”效应。效应。821.

8、491039. 171284. 131392. 611608. 861693. 132362. 132859. 752929. 493360. 133617. 54 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Kubel ka- M unk 1000 2000 3000 4000 波数 ( cm - 1)脂肪烃结构脂肪烃结构 芳香烃结构芳香烃结构 767. 981041. 571283. 751392. 061608. 271698. 132359. 492929. 743350. 503618. 97 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 3. 5

9、 4. 0 4. 5 5. 0 5. 5 6. 0 6. 5 7. 0 7. 5Kubel ka- M unk 1000 2000 3000 4000 波数 ( cm - 1) 由于液氮蒸汽的惰化，由于液氮蒸汽的惰化，脂肪烃官能团变得不易受氧脂肪烃官能团变得不易受氧攻击，不易产生新鲜官能团，攻击，不易产生新鲜官能团，氧化进程受阻。氧化进程受阻。 经液氮蒸汽惰化后经液氮蒸汽惰化后的煤样微孔及小孔的孔的煤样微孔及小孔的孔隙表面积、体积均有所隙表面积、体积均有所增加，液氮蒸汽对煤孔增加，液氮蒸汽对煤孔隙影响不大。隙影响不大。实验的总体思路实验的总体思路 三种灌注方式：预埋管路、地面钻孔、封闭巷道三种

10、灌注方式：预埋管路、地面钻孔、封闭巷道三种煤体的当量直径：三种煤体的当量直径：1.5-2.0cm、1.0-1.5cm、0.5-1.0cm开放式、封闭式；不同流量开放式、封闭式；不同流量共计共计 26 组实验组实验实验系统平台实验系统平台 自增压液氮罐自增压液氮罐 可控温汽化装置可控温汽化装置 温度采集装置温度采集装置 实验平台实验平台 PC机数 据 采 集 器气 相 色 谱 仪采 气 管液 氮 罐泄 压 阀压 力 表自 增 压 阀可 控 温 汽 化 装 置自 动 进 样 器A AA AA A流 量 调 节 阀低 温 钢 管汽 化 管排 放 口低 温 输 送 软 管有 机 玻 璃 罩注 氮 点监

11、 测 点热 电 偶 组4 41 15 56 63 32 2实验平台实验平台包括液氮包括液氮气流控制气流控制系统、温系统、温度采集系度采集系统、气体统、气体采集系统、采集系统、松散煤体松散煤体试验台组试验台组成。成。 （G） 煤块当量直径d=1.0-1.5cm松散体高度h=40cm开放式注液氮蒸汽G松散体空间内运移规律松散体空间内运移规律 液氮蒸汽出口正下液氮蒸汽出口正下方测点的温度平均方测点的温度平均下降速率比出口侧下降速率比出口侧方测点温度平均下方测点温度平均下降速率大，液氮蒸降速率大，液氮蒸汽出口正上方测点汽出口正上方测点温度平均下降速率温度平均下降速率最小。最小。起始阶段温度扩散大致趋势

12、图（虚线为扩散边界）起始阶段温度扩散大致趋势图（虚线为扩散边界） 出口液氮蒸汽温度低，密度较周围空气大，其扩散行为属于出口液氮蒸汽温度低，密度较周围空气大，其扩散行为属于“重重气云团扩散气云团扩散”，具有常态氮气不具备的，具有常态氮气不具备的“沉降效应沉降效应”随着液氮蒸汽从周围环境中不断吸热，其密度会变得与空气接近，随着液氮蒸汽从周围环境中不断吸热，其密度会变得与空气接近，扩散行为转变为扩散行为转变为“非重气云团扩散非重气云团扩散”温度场向下运移速率比水平方向快（约为温度场向下运移速率比水平方向快（约为5-10倍），向上运移速倍），向上运移速率最慢率最慢（G） （H） 煤块当量直径d=1.0

13、-1.5cm松散体高度h=40cm开放式注液氮蒸汽G封闭式注液氮蒸汽H开放式、封闭式对比开放式、封闭式对比 模拟封闭式注氮时各测点的稳态温度比开放式各测点的稳模拟封闭式注氮时各测点的稳态温度比开放式各测点的稳态温度偏低，平均低态温度偏低，平均低5不同粒度（当量直径）不同粒度（当量直径） （C） （G） （K） 当量直径越小，气流当量直径越小，气流渗透性越差，延缓液氮蒸渗透性越差，延缓液氮蒸汽及温度的渗透速率，即汽及温度的渗透速率，即存在缓渗作用。存在缓渗作用。 松散煤体煤块当量直松散煤体煤块当量直径越大，渗透性越强，氮径越大，渗透性越强，氮气由松散煤体内向外界扩气由松散煤体内向外界扩散越顺畅。

14、散越顺畅。（C） （G） （K） PC机数 据 采 集 器气 相 色 谱 仪采 气 管液 氮 罐泄 压 阀压 力 表自 增 压 阀有 机 玻 璃 罩监 测 点热 电 偶 组可 控 温 汽 化 装 置自 动 进 样 器A AA AA A4 41 15 56 63 32 2流 量 调 节 阀低 温 钢 管汽 化 管排 放 口低 温 输 送 钢 管注 氮 点液氮蒸汽释放口相对松散煤体位置为正（未插入松散煤体）液氮蒸汽释放口相对松散煤体位置为正（未插入松散煤体）时，松散煤体中各点氮气运移速率比负位置松散煤体中各时，松散煤体中各点氮气运移速率比负位置松散煤体中各点氮气运移速率小、降温速率也较小点氮气运移

15、速率小、降温速率也较小液液氮氮入入口口采采样样孔孔0.08m5.3my0 xP PC C机机数数据据采采集集器器气气相相色色谱谱仪仪自自动动进进样样器器采采气气管管热热电电偶偶组组1 13 34 46 65 52 2靠近液氮蒸汽灌注口测点（靠近液氮蒸汽灌注口测点（1#、2#）的温度变化速率先增）的温度变化速率先增加后减小，这和管路遇冷有着密切的关系加后减小，这和管路遇冷有着密切的关系液氮蒸汽灌注流量增大时，灌注通道内的温度及氧气下降液氮蒸汽灌注流量增大时，灌注通道内的温度及氧气下降都较快都较快液氮（蒸汽）与常态氮气灭火性能的对比液氮（蒸汽）与常态氮气灭火性能的对比常态氮气灭火常态氮气灭火 液氮

16、蒸汽灭火液氮蒸汽灭火 112112火焰熄灭火焰熄灭 150150内部内部150 150 2020火焰熄灭火焰熄灭 1 1 内部温度内部温度 -59 -59 膨胀驱氧膨胀驱氧 16t液氮液氮1.4h灌注至井下，忽略汽化损失，是单台制氮机灌注至井下，忽略汽化损失，是单台制氮机制氮量制氮量600m3/h的的15倍倍注入的液氮升温汽化膨胀，火区压力增加，高氧气体由漏注入的液氮升温汽化膨胀，火区压力增加，高氧气体由漏风通道排出，减少向火区的漏风，使火区内氧含量降低风通道排出，减少向火区的漏风，使火区内氧含量降低对于（半）封闭采空区，注入液氮后增加了其注入空间内对于（半）封闭采空区，注入液氮后增加了其注入

17、空间内混合气体总量，减少封闭区内外间的压差，减少封闭区外混合气体总量，减少封闭区内外间的压差，减少封闭区外部向内部的漏风部向内部的漏风 液氮在其释放口汽化吸热，释放口周围形成低温区，水蒸液氮在其释放口汽化吸热，释放口周围形成低温区，水蒸汽受冷凝结成液态水（微小的液滴），凝结的水珠附着在煤表汽受冷凝结成液态水（微小的液滴），凝结的水珠附着在煤表面蒸发时吸收热量。面蒸发时吸收热量。 蒸汽雾化蒸汽雾化 液氮在注氮口释放时，由于温度较低，密度较周围空气偏液氮在注氮口释放时，由于温度较低，密度较周围空气偏大，所以其扩散行为属于大，所以其扩散行为属于“重气云团扩散重气云团扩散”，温度场向下运移，温度场向下

18、运移速度快，因此在注氮口的中下部温度降低更为明显。速度快，因此在注氮口的中下部温度降低更为明显。 重气沉降重气沉降 影响液氮防灭火效果的主要因素影响液氮防灭火效果的主要因素 管路出口液氮蒸汽温度、注氮流量、注氮地点、管路出口液氮蒸汽温度、注氮流量、注氮地点、火区漏风量等火区漏风量等注氮口温度（注氮口温度（）-100-5020注氮流量（注氮流量（m3/ h）3008002000注氮工艺注氮工艺旁侧钻孔旁侧钻孔预埋管预埋管地面钻孔地面钻孔-100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的底板温度分布云图时的底板温度分布云图 -100-100和和800m800m3 3/ h/ h时的底板温度

19、分布云图时的底板温度分布云图-100-100和和2000m2000m3 3/ h/ h时的底板温度分布云图时的底板温度分布云图 同温度不同流量下同温度不同流量下注氮的降温效果比较注氮的降温效果比较 -100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的底板氮气分布云图时的底板氮气分布云图 -100-100和和800m800m3 3/ h/ h时的底板氮气分布云图时的底板氮气分布云图 -100-100和和2000m2000m3 3/ h/ h时的底板氮气分布云图时的底板氮气分布云图 同温度不同流量下同温度不同流量下注氮的惰化效果比较注氮的惰化效果比较 S惰S采表示氧气体积分数不大于10区域的

20、面积表示采空区的总面积。液氮蒸汽在采空区惰化效果定义为惰化率 I I（）（）流量（流量（m3/h）3008002000注氮口温度注氮口温度()-10056.662.974.5-5052.559.168.32044.057.361.2 当注氮流量一定时，温度越低，当注氮流量一定时，温度越低，I越大，惰化效果越好；越大，惰化效果越好；当注氮口温度一定时，流量越大，当注氮口温度一定时，流量越大，I越大，惰化效果越好。越大，惰化效果越好。低温高流量惰化效果显著。低温高流量惰化效果显著。将同一温度下将同一温度下I 随流量的增长率定义为随流量的增长率定义为, j i 1,iQIiQ1,jQIjQsQ表示流

21、量为时的I 值，表示流量为时的 I 值， 为600 m3/h -100与与-50下惰化率下惰化率I 随流量变化图随流量变化图 1,22,3说明随着流量的增加，说明随着流量的增加，I 的增长率减小。的增长率减小。 存在一个比较存在一个比较经经济济的的注氮流量注氮流量 降温率也有同样的规律降温率也有同样的规律-100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的底板氮气分布云图时的底板氮气分布云图 -100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的底板温度分布云图时的底板温度分布云图 -100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的温度切片时的温度切片 -100-100和和3

22、00m300m3 3/ h/ h时的氮气浓度切片时的氮气浓度切片 -100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的底板温度分布云图时的底板温度分布云图 -100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的底板氮气分布云图时的底板氮气分布云图 -100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的温度切片时的温度切片 -100-100和和300m300m3 3/ h/ h时的氮气浓度切片时的氮气浓度切片 直注式液氮防灭火技术直注式液氮防灭火技术 液 氮 罐 车泄 压 阀低 温 液 体 泵低 温 输 送 管 路缓 冲 罐液 氮 槽 车压 力 表液氮在垂直管内的流动及汽化过程液氮

23、在垂直管内的流动及汽化过程 抑制抑制 “气塞气塞”、“间间歇泉歇泉” 井下由于冷缩应力冻坏的管路井下由于冷缩应力冻坏的管路防尘、注浆、瓦斯抽采管路等，大都通往工作面，液氮防防尘、注浆、瓦斯抽采管路等，大都通往工作面，液氮防灭火技术可以直接利用现有管路灭火技术可以直接利用现有管路温度过低，对输送管路的要求高，普通管路极易被冻裂温度过低，对输送管路的要求高，普通管路极易被冻裂温度太高等同于常态的氮气，失去了降温性能温度太高等同于常态的氮气，失去了降温性能存在的主要问题存在的主要问题 一级汽化一级汽化 二级汽化二级汽化 实验室模拟控温实验实验室模拟控温实验 流程：流程：液氮罐车液氮罐车低温液体泵低温

24、液体泵缓冲罐缓冲罐用处及小槽车用处及小槽车适用于矿井灾变期间或者煤层埋藏较浅的情况下，实现以适用于矿井灾变期间或者煤层埋藏较浅的情况下，实现以绝热缓冲罐为核心的气液两相分离，现场应用表明，液氮灌绝热缓冲罐为核心的气液两相分离，现场应用表明，液氮灌注时间缩短了注时间缩短了28.57%流程：流程：储罐出液口储罐出液口可控温式汽化装置可控温式汽化装置计量装置计量装置用处用处 通过矿用可控温式汽化装置连接现有的注浆、注氮管路，在通过矿用可控温式汽化装置连接现有的注浆、注氮管路，在保证管路不会冻坏的前提下，实现液氮的保证管路不会冻坏的前提下，实现液氮的大冷量大冷量输送输送流程：流程：储罐出液口储罐出液口

25、液氮输送管路液氮输送管路用处用处适用于距离液氮灌注点较近的情况下，通过密闭墙或者适用于距离液氮灌注点较近的情况下，通过密闭墙或者钻孔灌注液氮，可以有效的提高液氮的灌注速率，有效保钻孔灌注液氮，可以有效的提高液氮的灌注速率，有效保存液氮的冷量，显著提高防灭火效果存液氮的冷量，显著提高防灭火效果 汝箕沟煤矿汝箕沟煤矿 开采深度开采深度240-350m，瓦斯绝对涌出量，瓦斯绝对涌出量153.82m3/min，相对涌，相对涌出量出量67.7m3/t，煤层原始瓦斯压力，煤层原始瓦斯压力0.35-0.9MPa，属煤与瓦斯，属煤与瓦斯突出矿井突出矿井 受历史原因及内蒙小窑隐蔽火区影响，矿井原有地表火区受历史

26、原因及内蒙小窑隐蔽火区影响，矿井原有地表火区 7 处处 “火与瓦斯共存火与瓦斯共存”，先后发生多起矿井火灾事故，先后发生多起矿井火灾事故，2010.11.25、2011.6.4 32213(1)工作面两次火灾导致全矿井封闭工作面两次火灾导致全矿井封闭 “11.25”瓦斯燃烧（爆炸）事故瓦斯燃烧（爆炸）事故初次来压，老顶垮落，形成的裂隙与小窑隐蔽火区导通，引燃初次来压，老顶垮落，形成的裂隙与小窑隐蔽火区导通，引燃（爆）瓦斯（爆）瓦斯注氮气无效后，对工作面封闭，并继续注氮及地面灌浆治理注氮气无效后，对工作面封闭，并继续注氮及地面灌浆治理CO，期间工作面施工的板闭有爆开现象，期间工作面施工的板闭有爆

27、开现象，CO、CH4仍持续走高，随时仍持续走高，随时有瓦斯爆炸的危险性，于有瓦斯爆炸的危险性，于11月月27日实施全矿井封闭日实施全矿井封闭 地面钻孔直注式液氮防灭火技术地面钻孔直注式液氮防灭火技术 利用地面钻孔利用地面钻孔直接向直接向32322 21313(1)(1)工作面工作面采空区采空区灌注液氮灌注液氮 截止截止12月月16日，通过地面钻孔直注式液氮技术向封闭火日，通过地面钻孔直注式液氮技术向封闭火区注液氮区注液氮859.02t。291m3#291m5#259m4#311m305m2 #2010年11月25日采止线432213(1)风巷 32213(1)机巷 107#6#314.7m30

28、9m298.5m11 #312.7m接接地地面面工工业业广广场场汽汽化化装装置置8 86 62 20 0火火区区( (本本工工作作面面上上方方) )32 13(1)前段上风巷8#316m1 #可控温式液氮防灭火技术可控温式液氮防灭火技术 利用铺设至利用铺设至32212(1)、32213(1)综采工作面的注浆管、压风综采工作面的注浆管、压风管等，远距离地向工作面大量灌注液氮管等，远距离地向工作面大量灌注液氮 矿井封闭矿井封闭10日，日，氧气含量降至氧气含量降至10%以下，以下，25日井下形成较大正压，有效日井下形成较大正压，有效惰化了封闭区，使矿井达到了启封的条件惰化了封闭区，使矿井达到了启封的

29、条件 ，平均日注液氮平均日注液氮93.75t加快了封闭加快了封闭区的惰化进程，于区的惰化进程，于12月月17日完成了对日完成了对32213(1)综采面的缩封工作。综采面的缩封工作。 地 面液 氮 罐 车小 罐 车13面 风 巷 和上 风 巷 密 闭小 罐 车井 下井下液氮直注式防灭火技术井下液氮直注式防灭火技术 为进一步惰化封闭区和有效降低封闭区温度，向封闭区直接为进一步惰化封闭区和有效降低封闭区温度，向封闭区直接灌注液氮灌注液氮7.76t，该工艺易操作、单位时间注氮量大、降温效果该工艺易操作、单位时间注氮量大、降温效果明显，在综采面火区治理及瓦斯抑爆工作中发挥了重要作用。明显，在综采面火区治

30、理及瓦斯抑爆工作中发挥了重要作用。 通过以上三种液氮防灭火技术工艺，封闭区内通过以上三种液氮防灭火技术工艺，封闭区内C2H2、C2H4、CO浓度均降为浓度均降为0，O2浓度稳定在浓度稳定在5%以下，封闭区处于稳定的惰以下，封闭区处于稳定的惰化状态。工作面于化状态。工作面于2月月9日安全启封，从封闭至启封共用时日安全启封，从封闭至启封共用时76天。天。矿井启封后，工作面无积水，液氮没有对工作面及其附件设备、矿井启封后，工作面无积水，液氮没有对工作面及其附件设备、支架造成损失。支架造成损失。 综采面综采面“64”瓦斯燃烧瓦斯燃烧 来压时岩层所产生的剪切裂来压时岩层所产生的剪切裂隙带贯通了采空区，积

31、聚的隙带贯通了采空区，积聚的瓦斯遇到岩层错动所产生的瓦斯遇到岩层错动所产生的火花和高温岩粉，造成火灾火花和高温岩粉，造成火灾工作面工作面76#支架后尾梁上方支架后尾梁上方发现明火，火势迅速向其它发现明火，火势迅速向其它支架蔓延，全矿井立即停止支架蔓延，全矿井立即停止生产生产 6.4事故剪切破断示意图事故剪切破断示意图 217m补5#298.5m接接地地面面工工业业广广场场汽汽化化装装置置322.9m补2#397m补3#32213(1)前段上风巷8#4#311m补1#314m2011年 6月 4日 回 采 位 置2010年11月25日采止线432213(1)工工作作面面32213(1) 风 巷

32、32213(1) 机 巷 地面钻孔直注式液氮防灭火技术地面钻孔直注式液氮防灭火技术 将液氮罐车连接绝热缓将液氮罐车连接绝热缓冲罐，罐体管路出口连接冲罐，罐体管路出口连接地地面面8 8# #、4 4# #、补、补3 3# #等钻孔，向等钻孔，向32322 21313(1)(1)采空区灌注大量液氮，采空区灌注大量液氮，实现高效率灭火的目的实现高效率灭火的目的 可控温式液氮防灭火技术可控温式液氮防灭火技术 截止截止6月月12日，利用工业广场的日，利用工业广场的2台可控温式汽化装置台可控温式汽化装置通过注浆和压风管路向工作面封闭区域灌注液氮通过注浆和压风管路向工作面封闭区域灌注液氮378.66t。 截

33、止到截止到6月月14日，矿井封闭区域内及日，矿井封闭区域内及32213(1)综采面区域综采面区域O2均稳定在均稳定在5%以下，以下，CO持续下降，持续下降，C2H4、C2H2浓度降为浓度降为0。各井。各井口闭内外压差口闭内外压差30-100Pa之间。之间。井下由于注液氮结冰井下由于注液氮结冰 勘查工作面情况勘查工作面情况 拆除井口快速密闭拆除井口快速密闭 矿井火区缩封矿井火区缩封 “64”事故仅用时事故仅用时12天天就成功启封了矿井及工作面。而与就成功启封了矿井及工作面。而与之火区规模接近的白芨沟煤矿（之火区规模接近的白芨沟煤矿（2003年年“1024”火灾）用了火灾）用了11月月时间启封火区

34、，且由于灌注的泥浆淹没工作面中下部，时间启封火区，且由于灌注的泥浆淹没工作面中下部，启封后耗时启封后耗时2个月才完成清淤工作个月才完成清淤工作。液氮防灭火成套技术及工。液氮防灭火成套技术及工艺在复杂大型煤矿防灭火工程应用中起到了关键的作用。艺在复杂大型煤矿防灭火工程应用中起到了关键的作用。 开切眼位置的浮煤超过其最短自然发火期，仍处于氧化开切眼位置的浮煤超过其最短自然发火期，仍处于氧化自燃带，出现剧烈氧化升温，工作面自燃带，出现剧烈氧化升温，工作面CO浓度严重超限，最高浓度严重超限，最高达达2600ppm，严重影响千万吨级大采高工作面的安全生产。，严重影响千万吨级大采高工作面的安全生产。为确保

35、安全生产，羊场湾煤矿于为确保安全生产，羊场湾煤矿于6月月30日对采空区采取了开放日对采空区采取了开放式注液氮技术。式注液氮技术。2#联巷钻孔3#2#1#120203风巷120203机巷120204风巷120203工作面井下液氮直注式防灭火技术井下液氮直注式防灭火技术（1）运输：地面低温运输罐车每车最大可储运）运输：地面低温运输罐车每车最大可储运10m3液氮；液氮；（2）罐车液氮出口压力：）罐车液氮出口压力：0.7-0.8MPa；（3）罐车液氮出口流量：）罐车液氮出口流量：5.5m3/h；（4）输送距离：）输送距离：5km。 120203工作面工作面CO变化曲线变化曲线 在向采空区注液氮后在向采

36、空区注液氮后120203机巷机巷2#联巷闭内联巷闭内CO浓度由浓度由200ppm急速下降至急速下降至6ppm左右，左右，120203工作面、工作面、170#、174#支架和回风流的支架和回风流的CO浓度在注液氮后均有明显的下降。浓度在注液氮后均有明显的下降。 在向采空区注第二车液氮后，尾梁后侧的温度有所降低，在向采空区注第二车液氮后，尾梁后侧的温度有所降低，工作面行人侧的温度变化不明显，连续注液氮工作面行人侧的温度变化不明显，连续注液氮4车后，支架车后，支架行人侧和尾梁后侧的温度呈现下降趋势。行人侧和尾梁后侧的温度呈现下降趋势。矿井概况矿井概况 Lx5214工作面停采线煤柱发生高温氧化产生大量的工作面停采线煤柱发生高温氧化产生大量的CO，受到受到L5216工作高负压影响，进入工作高负压影响，进入L5216工作面，火灾防治工作面，火灾防治形势严峻。为保证形势严峻。为保证L5216工作面正常回采，采取了地面直注工作面正常回采，采取了地面直注式液氮防灭火技术消除高温氧化区。式液氮防灭火技术消除高温氧化区。 内容内容/地点地点1#钻孔钻孔2#钻孔钻孔3#钻孔钻孔4#钻孔钻孔5#钻孔钻孔浅五主井筒浅五主井筒钻孔深度钻孔深度/m57633571.547.5/终孔位置终孔位置Lx5414停采线停采线Lx5214停采线停采