液态CO2灭火技术在高瓦斯矿井火灾的治理研究与应用

摘要

我国国有煤矿具有火灾发火的矿井达到60％以上，直接导致优质煤炭损失量累积到42亿吨以上，而且现在仍然以每年2000～3000吨的速度增加，导致大量煤炭浪费，因此，积极有效的矿井火灾治理技术是一个亟待解决的问题，煤矿井下发生火灾以后，尤其是高瓦斯矿井火灾，大范围封闭火区并向火区注入惰性气体成为治理矿井火灾安全快捷的一种方法。
　　 本文从惰气二氧化碳灭火机理和灭火特点入手，运用典型性指标气体、矿井火灾特征曲线和火区燃烧状态分析准则，并辅之以气体监测系统，对火区火情状况随时监测，并且及时调整注二氧化碳参数，从而提高了注二氧化碳灭火系统的灭火效果。
　　 通过对余吾煤业N1203工作面灭火期间火灾气体的长时间监测，分析总结数据，并对火区气体变化规律、注二氧化碳时间及效果进行了研究分析。在分析了火区注二氧化碳的基础上，做出了注二氧化碳灭火效果的客观分析，更好的指导了矿井灭火工作，保证了矿山的安全生产。
　　 主要研究内容及成果如下:
　　 1、在向火区注入惰气二氧化碳后，火区中氧气和一氧化碳的降低趋势与程度说明二氧化碳对于矿井火灾具有良好的抑制惰化作用;
　　 2、由于二氧化碳相对于其他气体对于煤炭具有较强的被吸附性，而且其分子量大，可以更好地驱替火区中的氧气和同时快速稀释火区中各种易燃性气体，使其具有积极的火灾治理效果;
　　 3、对于掩埋在深层的火源来说，液态二氧化碳可以窒息煤体表面火源，抑制火势发展，冷却火场四周温度，甚至彻底熄灭火源;
　　 4、液态二氧化碳系统运行安全稳定，工艺流程简单，可以很快运行到位并且对火区有效的实施灌注，控制火情与扑灭火灾具有相当的优势，因此，二氧化碳灭火在矿井火灾治理中具有广阔的应用平台。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外灭火技术研究现状

1．2．1 矿井火灾治理技术

1．2．2 注二氧化碳技术研究现状

1．3 本文研究内容与技术路线

第二章 液态二氧化碳灭火基本理论

2．1 二氧化碳的理化性质

2．2．1 二氧化碳物理性质

2．2．2 二氧化碳的化学性质

2．2 惰气灭火的理论

2．3 氮气和二氧化碳的惰化阻燃性能对比

2．4 本章小结

第三章 液态二氧化碳灭火技术与设备

3．1 二氧化碳惰气的来源

3．2 液态二氧化碳的灌注方式

3．3 地面固定式矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统工艺流程

3．3．1 地面固定式矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统

3．3．2 地面固定式液态二氧化碳装备系统技术参数

3．4 注二氧化碳参数确定

3．5 小结

第四章 封闭火区燃烧状态分析

4．1 注入二氧化碳对火区气体的影响

4．1．1 注二氧化碳的抑爆作用

4．1．2 注二氧化碳对最低助燃氧浓度的影响

4．1．3 注二氧化碳的稀释作用

4．2 火区燃烧状态分析参数

4．2．1 火灾标志气体

4．2．2 火区气体参数分析

4．3 火区压力判定

4．4 火区燃烧状态分析准则

4．5 小结

第五章 液态二氧化碳灭火技术的应用

5．1 火区概况

5．2 火灾特点分析及总体技术措施

5．3 液态二氧化碳灭火过程

5．3．1 火灾初期北翼风井及井下封闭状况

5．3．2 北翼进风井二氧化碳(气态)灭火工程

5．3．3 地面钻孔注凝胶封堵火区

5．3．4 钻孔液态二氧化碳灭火工程

5．4 灭火效果分析

5．4．1 火灾气体及温度监测布置情况

5．4．2 火灾气体监测数据的统计分析情况

5．5 火区启封

5．6 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文

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