摘要：综采放顶煤开采方法是当今开采煤层的主要采煤方法。与分层开采相比较，不但可以大幅度提高采煤工作面的单产，而且还能降低吨煤掘进率和工作面的搬家次数，降低吨煤成本实现高产高效。但从防治采空区自然发火的角度来看，由于综采放顶煤工序较多，推进速度相对较慢，回采率较低，采空区丢煤较多，漏风空间较大等，这些因素都明显增加了采空区自然发火的危险。而综采放顶煤开采所形成的采空区空间体积较大，使得注粉煤灰浆、喷洒阻化剂等防灭火措施难以取得预期的效果。
一、注氮防灭火方案
1、注氮防灭火措施的适应性和有效性分析
氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体。由于氮气分子结构稳定，其化学性质相对稳定，在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。用氮气防灭火和阻止瓦斯爆炸的过程称为惰化，惰化后的火区因氧气不足而不能燃烧和爆炸。氮气的防灭火作用，即是使采空区等有关区域惰化。
具体地说，氮气的防灭火作用和特点是：1）氮气可以充满任何形状的空间并将氧气排挤出去，从而使火区中因氧含量不足而将火源熄灭，或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃；2）在有瓦斯和火存在的气体爆炸危险区内，注入氮气能使可燃性气体失去爆炸性；3）向采空区或火区中大量注入氮气后，可以增加采空区相对压力，致使新鲜空气难以漏入；4）氮气防灭火必须与均压和其它堵漏风措施配合应用。否则，如果注入氮气的采空区或火区漏风严重，氮气必然随漏风流失，难以起到防灭火作用。
基于上述氮气的性质及煤的氧化机理，向采空区及遗煤带注入氮气，使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带，从而达到抑制采空区自燃和安全开采的目的。
二、注意事项
1、注氮司机不得擅自离岗，不得任意开停制氮机。
2、注氮组要经常注意制氮机运行状态，要经常检查制氮机各部位接头、管路的密封情况，加强维护。发现异常及时处理；当发生故障又无法处理时，应先停机，并通知注氮管路监测人员关闭各注氮支管阀门，故障排除后，应通知注氮管路监测人员，打开原规定的注氮支管阀门，待得到阀门开启确切消息后，才允许启动制氮装置。
3、注氮工要经常检查注氮主管与支管的运行状态，随时记录各注氮支管孔板流量计的注氮量与注氮压力，发现有泄漏及时检修处理。当注氮主管或支管发生崩管时，要及时通知制氮机站，关闭制氮机，停止输氮，。
4、注氮组组长要认真作好制氮装置的运行记录，每小时记录一次制氮压缩机的压力和温度，每两小时记录一次制氮机出口氮气压力，流量和浓度。
5、制氮机长期停用时，应分别将吸附塔、氮气储罐、空气储罐的压力排泄，因分子筛怕油、水、粉尘的污染，应定期排泄水分和油分。
6、注氮机组司机必须密切注意注氮机的压力表及氮气浓度的变化情况，如压力和浓度发生突然变大、变小，要及时停机，并关闭机组阀门，停止往外输出氮气。
7、人员吸入氮气处理措施
氮气为无色无臭气体，化学性质不活泼，不燃，微溶于水、乙醇。空气中氮气含量过高，使人员吸入氧气分压下降，会引起缺氧窒息。氮气泄露，人员吸入氮气浓度不太高时，最初感觉胸闷、气短、疲软无力；继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳，可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度，患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
现场急救措施为：吸入氮气后，迅速脱离现场至空气新鲜处；保持呼吸道通畅，感觉呼吸困难者立即使用压缩氧自救器；如呼吸心跳停止，立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。初步的急救措施实施后，立即升井就医
8、避灾路线
当采空区发生自然发火或注氮管路发生泄漏无法现场处理时，立即汇报矿调度，由跟班队长、安全员、瓦检员带领人员迅速沿路线撤出。
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三、束管监测系统管理
1、为及时准确地掌握老塘气体成份变化情况，在开采前，在切眼上、下隅角各埋设一个束管采样头，将束管头由上、下顺槽引出，与主干管路汇接，进行采样化验分析，进入窒息带10米后报废。随工作面推进在工作面老塘每间隔50米埋设一组束管采样头，随时掌握气体变化情况，根据气体变化情况，采取相应措施对老塘进行处理。
2、通防队每天派专人对束管监测系统全面检查一遍，发现问题立即汇报处理，确保监测数据准确、可靠，每天监测数据结果要及时上报相关领导审阅。
四、汽雾阻化
根据实际情况，采用汽雾阻化将阻化剂溶液，以漏风为动力，漂流到采空区，覆盖遗煤表面防止氧化而达到目的。
1.材料
阻化剂为浓度20%的MgCl2溶液。
2.设备
（1）溶液配制桶一个，为普通油桶加工。
（2）加压泵型号：WG-24型阻化多用泵。
（3）汽雾发生器：喷雾组一个，3-4个喷头
五、火灾发生处理办法
（1）任何人发现井下火灾时，应视火灾性质、灾区的通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法直接灭火、控制火势，并及时报告矿调度室。
（2）火区现场的区队长、班组长应将所有可能受火灾威胁区域内的人员撤离危险区，并组织人员利用现场一切工具和器材进行灭火。
（3）矿调度室在接到井下火灾报告后，立即按照应急程序通知有关人员，矿值班长在矿长和总工程师未到之前，应立即会同矿山救护队、通风队长和机电管理部经理，并根据具体情况，组织营救灾区人员和灭火工作。
（4）抢救人员和灭火过程中，必须指定专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘及其它有害气体和风流风向和风量情况，还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。
（5）在现场无法扑灭的情况下，由班组长、安全监察员或有经验的老工人带领，佩戴好自救器，有组织地按规定避灾路线撤离危险区，到新鲜风流中，直至地面。
（6）电气设备着火时，应首先切断电源，在电源切断前只准用不导电灭火器材灭火。
（7）对于油料着火不能使用喷水灭火，应使用砂子、干粉等灭火材料。
（8）用水灭火时，要从火源的外围逐渐向火源中心喷射、灭火人员要站在上风侧。
（9）火灾发生在采区内，首先注意防止风流逆转，一般不采取减风措施，并根据瓦斯积聚的可能性，自然风压和火风压的大小及其作用方向等具体情况做出正确判断，拟定合理的风流调节方法。
（10）火灾直接灭火法不能奏效时，必须迅速将火区封闭，然后采取有效的灭火措施。封闭火区时，要尽量缩小封闭范围，减小火区氧气的积存量，封闭时尽可能撤除器材、设备，以免腐蚀损坏。
六、结束语
注氮防灭火技术是防治综放工作面采空区自然发火的有效方法之一。由于氮气比空气轻，所以当氮气注入采空区后，不但可以向上浮动而且可以向四周扩散并充满整个采空区，降低采空区的氧气浓度，从而达到抑制采空区自然发火的目的。
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[3]马伟.浅谈易自燃煤层工作面回收期间的综合防灭火措施[J].科学咨询（科技•管理），2014（01）：63-64.
论文作者:马吉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
标签：氮气论文; 采空区论文; 工作面论文; 人员论文; 氧气论文; 措施论文; 气体论文; 《基层建设》2018年第15期论文;