[发明专利]一种液氮防火灭火系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下防火降温技术，尤其涉及一种液氮防火灭火系统和方法。

背景技术

据统计，我国国有重点煤矿中存在自然发火危险的矿井约占51.3％，由于自燃引起的火灾占总火灾数的90％以上，工作面采空区遗煤自然发火的防治一直是影响煤矿安全的难题。

现阶段常用的常规防灭火技术主要有注浆、注阻化剂、注氮等。利用氮气灭火既能迅速扑灭几万米的大型火区，又能抑制火区内可燃气体爆炸，提高灭火过程中的安全性。特别是利用液氮灭火，液氮在气化过程中，会吸收大量的热量，可降低采空区的环境温度，防止采空区中的浮煤氧化自燃，或快速扑灭由于浮煤氧化自燃产生的大火，但是在注入液氮和氮气后，采空区中的空气压强变大，由于氮气的密度较小，要继续向采空区中灌注氮气变得困难，致使氮气灌注速度下降，不能快速扑灭大火；并且采空区上隅角处会因为顶板垮落等原因产生裂缝，如果采空区压强过大，采空区中的有害气体(例如瓦斯)和惰性气体会在高压的作用下从裂缝中逃逸到工作区，给工作区带来危害。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种液氮防火灭火系统和方法。

本发明提供一种液氮防火灭火系统，包括液氮槽车，所述液氮槽车顺次连接有泵、立井和液氮输送主管，所述液氮输送主管分别连接有用于将液氮注入到采空区的液氮直注管和用于将液氮气化成氮气再注入所述采空区的液氮气化装置，并且所述采空区内设置有排风管，所述排风管连接回风管路，所述排风管上设置有用于连通或截断管路中的流体的第一控制阀，所述采空区中还设置有用于监测所述采空区中的空气压强的传感器，传感器和第一控制阀均连接到控制器，所述控制器用于接收所述传感器发出的信号，并根据所述信号开启或关闭所述第一控制阀。

进一步地，所述液氮气化装置分别连接有主气囊和支路气囊，所述主气囊连接有用于将氮气注入到所述采空区的主注气氮管，所述支路气囊连接有用于将氮气注入到所述采空区的支路注气氮管，其中，所述主气囊和所述支路气囊均用于设置在采空区上隅角处。

进一步地，所述立井通过拐角与所述液氮输送主管连接。

进一步地，所述拐角包括第一弯管和第二弯管，其中，所述第一弯管设置成通管，所述第二弯管设置成盲管，所述第一弯管的一端与所述第二弯管的开口端连接，所述第一弯管的另一端与所述液氮输送主管连接。

进一步地，所述液氮槽车、所述泵、所述立井之间的连接管和所述液氮输送主管均为保温管

进一步地，所述泵为低温液氮泵。

进一步地，所述液氮输送主管上设置有泄压阀。

本发明还提供了一种采用上述系统的液氮防火灭火方法，包括以下步骤：

步骤1)：开启泵将液氮从液氮槽车输送到立井；

步骤2)：通过所述立井将液氮输送到液氮输送主管，所述液氮输送主管将液氮分别输送至液氮直注管和液氮气化装置，所述液氮直注管将液氮注入采空区，所述液氮气化装置将液氮气化成氮气后注入到所述采空区；

步骤3)：当传感器测得的所述采空区中的空气压强大于预定值时，控制器开启设置在排风管上的第一控制阀，将所述采空区中的空气输送到回风管路。

进一步地，所述步骤2)中所述液氮气化装置分别将液氮输送到主气囊和支路气囊，所述主气囊通过主注气氮管将氮气注入到所述采空区，所述支路气囊通过支路注气氮管将氮气注入到所述采空区，其中，所述主气囊和所述支路气囊分别设置在采空区上隅角处。

进一步地，所述步骤2)中，所述立井通过拐角将液氮输送到所述液氮输送主管。

本发明的有益效果：通过在采空区设置排风管，当采空区中的空气压强由于注入液氮和氮气大于预定值时，打开第一控制阀，通过排风管将采空区中的空气排出，从而降低采空区的压强，减少了氮气的灌注阻力，提高氮气灌注速度；并且通过及时排放，有效将采空区中的空气压强控制在预定值以下，从而防止采空区中的惰性气体和有害气体在高压的作用下从采空区上隅角的裂缝处逃逸到工作区中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的液氮防火灭火系统的结构示意图。

图中：