甘肃煤炭工程学校矿井安全技术教案：第三章 矿井火灾防治04.doc

2. 汽雾阻化 汽雾阻化防火其实质就是将一定压力下的阻化剂水溶液通过雾化器雾化成为阻化剂汽雾。汽雾发生器喷射出的微小雾粒可将漏风风流作为载体飘移到采空区漏风所到之处，从而达到采空区防火。 （1）汽雾阻化系统 汽雾防火系统包括雾化器、雾化泵、储液箱、过滤器、电器开关以及管路系统。管路系统由高压胶管、球阀及接头组成。雾化器是用于雾化阻化剂的装置，其关键部位是喷嘴。雾化器的选择主要依据雾化率的大小以及日处理煤量等因素。雾化泵的选择参数主要有两个，即流量和压力。流量以雾化器流量和同时工作的雾化器个数为依据；压力以雾化器达到最佳雾化效果为准则。一般雾化泵的流量应达到2.0m3/h 以上。 如图2-4-8所示为某矿阻化汽雾预防综采工作面采空区煤炭自燃的工艺系统。阻化剂水济液的容器 1（矿车）置于回风巷内，用YHB-2 型泵 2 沿高压软管 4 将阻化剂溶液输送到雾发生器 7 ，泵上安有压力计以便于控制输送压力。装在工作面与运输巷交接处的雾发生器，在高压（3MPa）作下喷出阻化汽雾，溶液的85％被分散为直径 30μm 的雾粒，并由风流带向采空区内。为了防止雾发生器喷咀堵塞，在供液管路中装有自动过滤器3。 向采空区喷送雾状阻化剂之前，应进行采区内的阻力测定，确定其漏风量和漏风方问。为了减少喷射阻化剂对采空区空气动力状态的影响向，雾发生器引射的风量不应大于自然漏风量。 （2）喷雾量 喷雾量的大小与采空区丢煤量成正比。其计算公式如下： T=KADLHS / R （2-4-5） 式中 T ― 日喷雾量，t ; R ― 雾化率，% ; K ― 吨煤用液量，t / t ; D ― 实体煤容重，t / m3 ; L ― 工作面长度，m ; H ― 工作面采高，m ; S ― 日进尺，m ; A ― 丢煤率，％。 3. 喷洒阻化剂 利用喷雾装置将阻化液直接喷洒在煤的表面。这种方法简单、灵活性强。适用于巷道、煤柱壁面、浮煤及分层工作面采空区的喷洒。常用3D-5 /40 型往复泵将阻化剂沿5cm 直径铁管和2.5cm 直径胶管送往喷洒地点。 我国某些煤矿向采空区喷洒阻化剂溶液的工艺系统如图2-4-9所示。由供水管 l向 永久溶液池 2 供水，池内的阻化剂溶液，通过水泵 3 经压力表 4、铁管5和阀门6及流量计9, 由胶管7送到工作面上下口，然后用喷枪8向采空区喷洒。当所需阻化剂溶液量不大时（如向煤堆上喷洒）可用矿车代替溶液池。 四、惰气防灭火 惰气系指不可燃气体或窒息性气体，主要包括氮气、二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气（简称燃气）等。 惰气防灭火原理：惰气防灭火就是将惰气注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧的浓度，从而使火区因氧含量不足使火源熄灭；或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃。 （一）氮气防灭火技术 由于氮气是空气的主要成分，在空气中所占的体积百分比为79 % ，且无味、无臭、无毒，与空气易于混合，因此，目前是惰气防灭火的主要方法。 根据N2的状态，注氮防灭火可分为气氮方灭火和液氮方灭火。液氮防灭火一是直接向采空区或火区中注入液氮防灭火；二是先将液氮汽化后，再利用气氮防灭火。由于液氮输送不如气氮方便，目前，现场多用气氮防灭火。 1. 氮气防灭火机理与惰化指标 1) 氮气防灭火机理 (l）采空区内注入大量高浓度的氮气后，氧气浓度相对减小，氮气部分地替代氧气而进入到煤体裂隙表面，这样煤表面对氧气的吸附量便降低，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化放热速度； (2）采空区注入氮气后，提高了气体静压，降低了漏入采空区的风量，减少了空气与煤炭直接接触的机会； ( 3 ）氮气在流经煤体时，吸收了煤氧化产生的热量，可以减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止； ( 4 ）采空区内的可燃、可爆性气体与氮气混合后，随着惰性气体浓度的增加，爆炸范围逐渐缩小（即下限升高、上限下降）。当惰性气体与可燃性气体的混合物比例达到一定值时，混合物的爆炸上限与下限重合，此时混合物失去爆炸能力。这是注氮防止可燃、可爆性气体燃烧与爆炸作用的另一个方面。 2) 注氮防灭火惰化指标 ( 1 ）采空区惰化氧浓度指标不大于煤自燃临界氧浓度,一般氧含量应小于7％～10％。 ( 2 ）惰化灭火氧浓度指标不大于3％。 ( 3 ）惰化抑制瓦斯爆炸氧浓度指标小于12 ％。 2. 制氮方法 用于煤矿氮气的制备方法有深冷空分、变压吸附和膜分离三种。这三种方法的原理都是将大气中的氧和氮进行分离以提取氮气。 深冷空分制取的氮气纯度最高，通常可达到99.95 ％以上，但制氮效率较低，能耗大，设备投资大，需要庞大的厂房，且运行成本较高； 变压吸附的主要缺点是碳分子筛在气流的冲击下，极易粉化和饱和，同时分离系数低，能耗大，使用周期短，运转及维护费用高； 膜分离