发泡装置，可以适用于煤矿井下快速扑灭和高效防治煤炭自燃火灾。三相泡沫的发泡倍数为
原浆量的

30 倍，可以大量节约土地资源与水，又利用了粉煤灰或黄泥的覆盖性、氮气的窒

息性和水的吸热降温性进行防灭火，提高了防灭火的有效性。泡沫堆积不会发生溃浆，没有
安全隐患。

 

　　（二）工作面注氮系统

 

　　

1．设计依据。（1）煤层采高：平均可采厚度 2.4m。（2）采煤方法：倾斜长壁综采一

次采全高。（

3）工作面长度：150m。（4）工作面年推进度：1426m／a。（5）采区回采率：

80%。（6）煤的容重：平均 1.25t／m3。（7）工作面风量：15m3/s。（8）注氮防灭火惰化指
标：注氮后采空区内氧气浓度

≤7%；火区内氧气浓度≤3%；注氮抑制瓦斯爆炸，其采空区

氧气浓度指标应＜

12%。 

　　

2．注氮量计算。设计根据《采矿工程设计手册》注氮防灭火计算公式，采用工作面产量、

吨煤注氮量、瓦斯量和采空区氧化带氧浓度等计算方法进行计算，取其最大值。

 

　　（

1）按产量计算。此法计算的实质是在单位时间内注氮充满采煤所形成的空间，使氧

气浓度降到防灭火惰化指标以下，其经验计算公式为：

QN=[A/（1440ρtn1n2）]×（C1/C2

－

1）=[540000/（1440×1.25×330×0.98×0.80）]×（0.208/0.07－1）=2.28 m3/min=137 m3/h。

式中：

QN—注氮流量，m3/min；A—年产量，t，取 540000t；T—年工作日，取 330d；ρ—

煤的密度，

t/m3；1.25；n1—管路输氮效率，0.98%；n2—采空区注氮效率，80%；C1—空

气中的氧浓度

20.8%；C2—采空区防火惰化指标，可取 7%。 

　　（

2）按吨煤注氮量计算。此法计算是指工作面每采出 1t 煤所需的防火注氮量，根据国

内 外 的 经 验 ， 每 吨 煤 需

5m3 氮 气 量 ， 按 下 式 计 算 注 氮 流 量 ： QN=5AK/

（

330×60×24）=5.4m3/min=324m3/h。式中：QN—注氮流量，m3/min；A—工作面年产量，

540000t；K—工作面回采率，95%。 
　　（

3）按瓦斯计算。QN=QcC/（10－C）=900×0.01/（10-0.01）=0.90m3/min=54m3/h 式

中：

QN～注氮流量，m3/min；Qc～工作面通风量，900m3/min；C～工作面回风流中的瓦

斯浓度，取

1%。 

　　（

4）按采空区氧化带氧浓度计算。此方法计算将采空区氧化带内的原始氧气浓度降到

防 灭 火 惰 化 指 标 以 下 ， 按 下 式 计 算 ：

QN=[ （ C1-C2 ） QV]/ （ CN+C2-1 ） =[ （ 13%-

7%）×3.0]/（97%+7%-1）=4.5m3/min=270m3/h。式中：QN—注氮流量，m3/min；QN—采
空区氧化带的漏风量，

m3/min；C1—采空区氧化带内原始氧浓度（取平均值）；C2—注氮

防火惰化指标，取

7.0%；CN—注入氮气中的氮气浓度。 　　综合以上计算，取最大值为

324m3/h。根据《采矿工程设计手册》的要求，取 1.2 的安全备用系数，需要的注氮量为
389m3/h。 
　　

3．设备选型。设计选用 1 台高压吸附碳分子类，井下移动式制氮装置对采空区进行注

氮防火。该设备产气量为

400m3/h，其浓度不低于 97%，所产生 N2 压力为 0.65MPa，电机

功率为

132kW，电压 660V。 

　　（三）喷洒阻化剂系统

 

　　安装

1 台 BH-160/12.5-G 型的煤矿用防灭火泵站。 

　　表

1 煤矿用气雾阻化泵站主要技术参数 

　　该喷洒装置，喷射泵选用泵体小、重量轻、运带维护方便、操作简单的轻便型喷射泵，配
套设备有

Φ50mm 的输送胶管及闸阀、喷枪、压力表、流量计等压注设备。该喷洒阻化剂系统

为机动性喷洒压注系统。

 

　　（四）束管监测系统

 

　　矿井为低瓦斯矿井，煤的自燃倾向性为容易发火煤层。为提高矿井火灾监控水平，矿井
目前安装有

KSS－200 型煤层自燃火灾束管监测系统。