前言

    本标准在制定过程中，查阅了大量国内外的有关资料，特别是德国和法国的氮气防灭火资料和使用氮气的有关规定，以及我国有关科研和应用报告等，并对其内容进行认真研究分析后，按照《煤矿安全规程》和《矿井防灭火规范(试行)》的相关内容相一致的原则，同时结合我国煤矿应用氮气防灭火所取得的成功经验，确定了本标准的基本内容。

    本标准中对氮气来源方式作了原则规定，但供氮能力必须满足最大防火注氮流量的需要，这是氮气防灭火成功与否的关键。注氮工艺和方法是本标准的核心内容，同时也是防灭火效果好与否的关键。但由于煤矿条件复杂，各矿井、各工作面的条件都不一样，因此在应用时需合理选择使用。均压、堵漏和火灾监测是注氮防灭火的配合措施，也是提高氮气防灭火效果的可靠保证，应因地制宜地选择与实施。

    本标准是在总结实际经验的基础上，制定出来的首部《煤矿用氮气防灭火技术规范》，为今后更好地开展氮气防灭火技术提供全煤炭行业的统一的技术依据。

    本标准是一个独立性标准。本标准规定的技术内容均独立于其他标准之外而独立成体，独立执行。

    本标准由煤炭工业部科技教育司提出。

    本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会归口。

    本标准由煤炭科学研究总院重庆分院起草。

    本标准主要起草人：王长元、邵启胤、徐承林。

    本标准委托煤炭科学研究总院重庆分院负责解释。

 1  范围

    本标准规定了煤矿用氮气防灭火的氮气源设备、注氮防灭火工艺和方法及主要技术参数等。

    本标准适用于具有煤炭自然发火而又有条件建立氮气防灭火系统的矿井。

 2  引用标准

    下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

    《煤矿安全规程》  1992—12—22  中华人民共和国能源部

    《矿井防灭火规范》(试行)  1988—10  中华人民共和国煤炭工业部制定

 3  定义

    本标准采用下列定义。

3．1  注氮防灭火方法  method of fire fighting by nitrogen injection

    将氮气通过管路输送到需要防灭火的区域，使之降低该区域内空气中的氧气浓度，达到阻止煤炭氧化或窒息火源。

3．2  采空区三带  three zones of gob

    工作面采空区沿走向方向，按其氧气浓度不同而划分的区域，即冷却带、氧化带、窒息带。

3．3  惰化防火指标  inertion index for fire prevention

    煤的防火临界氧气浓度值。

3．4  惰化灭火指标  inertion index for fire extingishment

    彻底扑灭火源并使其不再复燃的临界氧气浓度值。

3．5  惰化抑爆指标  inertion index for explosion suppression

    氧气浓度降低到瓦斯失去爆炸条件时的临界氧气浓度值。

3．6  开放式注氮  open type of nitrogen injection

    在需要注氮的区域未封闭的情况下，进行注氮。

3．7  封闭式注氮  seal type of nitrogen injection

    为控制火情或防止瓦斯爆炸，将发生火灾或积聚瓦斯的区域先封闭后再进行注氮。

3．8  安全氧浓度指标  safety index of oxygen content

    保证人员生命安全所必须的最低氧气浓度值(18．5％)。

3．9  安全通风量  safe ventilation air quantity

    注氮过程中，为防止输氮管路内的氮气全部泄漏到巷道内或工作面，不致造成该处工作人员因缺氧而发生窒息事故所必需的最小通风量。

 4  一般要求

4．1  应有完整的矿井开拓、开采图，通风系统图及输氮管路系统图。

4．2  新建矿井应有所有煤层、拟采水平和不同地质构造区域煤的自燃倾向性鉴定报告，以及开采同煤系煤层邻近生产矿井的自然发火危险程度等级资料。

4．3  生产矿井有矿井自然发火危险程度等级资料以及新开煤层、新水平和不同地质构造区域煤自燃倾向性鉴定报告。

4．4  生产矿井有历年煤自然发火资料。

 5  注氮防灭火方案

5．1  注氮方案的主要内容

5．1．1  建立氮气防灭火系统：

    a)现行常规防灭火技术措施的适应性和有效性分析；

    b)氮气来源选取的技术经济分析；

    c)供氮能力、输氮管路的计算与选取；

    d)注氮防灭火工艺和方法；

    e)注氮防灭火的效果考察；

    f)投资概算与工程进度计划；

    g)工程组织领导机构。

5．1．2  建立完善的火灾监测系统。

5．1．3  有可靠的防止向注氮区域内漏风和氮气泄漏的措施。

5．2  注氮方案的实施

5．2．1  制定的注氮防灭火方案必须报矿务局审批后方能实施。

5．2．2  注氮防灭火方案的工程应由基建施工单位(基建矿井)或矿井(生产矿井)负责组织实施。

5．2．3  注氮防灭火方案规定的工程完工后由批准部门负责组织验收。

 6  氮气源设备

6．1  氮气源设备可选用地面固定式深冷空分制氮设备；地面固定式或井上、井下移动式变压吸附制氮装置；井上、井下固定式或移动式膜分离制氮装置。

6．2  井下制氮装置中的电气设备必须取得《防爆检验合格证》。

6．3  地面移动式制氮装置的外形尺寸应能满足公路和铁路运输的要求。

6．4  井下移动式制氮装置的外形尺寸应与矿用平板车、罐笼的允许尺寸相适应。

 7  主要技术参数

7．1  供氮能力

    制氮设备或装置的供氮能力应按矿井注氮工作面防火注氮需要选取，供氮能力可按式(1)计算(1个工作面注氮量)：

……………………………………(1)

式中：Q₀——采空区氧化带内漏风量，m³／min；

      C₁——采空区氧化带内平均氧浓度，％；

      C₂——采空区惰化防火指标，其值为煤自燃临界氧浓度，％；

      C_N——注入氮气的氮气浓度，％；

      K——备用系数，取1．2～1．5。

7．2  氮气纯度

    向防火区注入氮气的纯度要视其能将采空区的氧浓度降低到煤自燃临界氧浓度而定。而向火区注入氮气纯度应不低于97％。

7．3  供氮压力

    地面、井下制氮设备的供氮压力，可按7．4．2条的供氮压力公式计算，其管路末端的绝对压力应不低于0．2MPa。

7．4  输氮管路

7．4．1  管材的选取

    从地面供氮时，当供氮压力小于1．6MPa时，输氮管路应选用无缝钢管。从井下供氮时，除应采用钢管外，在满足输氮压力的情况下，可选用耐压橡胶软管。但进人采空区或火区的管路必须采用无缝钢管。

7．4．2  输氮管路的直径应满足最大输氮流量和压力的要求。供氮压力能否满足要求，按式(2)进行计算：

…………………………………(2)

式中：P₂——管路末端的绝对压力，MPa；

      Qmax——最大输氮流量，m³／h；

      D₀——基准管径，150mm；

      Di——实际输氮管径，mm；

      Li——相同直径管路的长度，km；

      λ₀——基准管径的阻力损失系数，0．026；

      λi——实际输氮管径的阻力损失系数，对于不同的钢管直径，则有如表1的关系：

表1