煤礦防滅火對(duì)于惰性氣體的定義與化學(xué)對(duì)惰性氣體的定義不盡相同。在防滅火的工作實(shí)踐中，惰氣是指不參與燃燒反應(yīng)的單一或混合的窒息性氣體，其中可能含有少量的氧氣。最常見的防滅火惰氣是燃?xì)狻⒌獨(dú)夂投趸肌?br />
一、氮?dú)獾男再|(zhì)
眾所周知，氮?dú)獾脑鲜强諝?。氮?dú)馐且环N無(wú)色無(wú)味無(wú)毒無(wú)腐蝕，不自燃，也不參與燃燒的氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（21℃，101.325kpa），氣體密度為0.461kg/cm3,液體密度為80.8kg/m3,氮?dú)庠?01.325Kpa,-195.8℃時(shí)變成無(wú)色的液體，在-209.9℃時(shí)，變成霧狀的固體。氮?dú)庠谒腥芙舛群苄?，很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在震動(dòng)、熱和電火花作用下都較穩(wěn)定。
二、氮?dú)夥罍缁鹱饔迷?br />
注氮防滅火的實(shí)質(zhì)是向采空區(qū)氧化帶內(nèi)或火區(qū)內(nèi)注入一定流量的氮?dú)?，使其氧含量降?0%或3%以下，達(dá)到防火、滅火和抑制瓦斯爆炸的目的，其作用有：
1、 消除瓦斯爆炸的危險(xiǎn)
在煤礦當(dāng)采空區(qū)一旦出現(xiàn)火災(zāi)，危害最大的是導(dǎo)致其內(nèi)混合氣體的爆炸。由混合氣體爆炸三角形知，混合氣體中氧含量低于12%時(shí)就有減小爆炸的可能性。但是，混合氣體爆炸的界限不僅取決于這種氣體在空氣中所占的百分比，還部份地決定于混合氣體的溫度和氣壓。溫度和氣壓的增高使這個(gè)界限擴(kuò)大，反之縮小。如果混合氣體被加熱到300℃，氧含量為9%時(shí)就能發(fā)生爆炸。因而國(guó)內(nèi)的研究表明，將氧氣的臨界含量控制在5%以下時(shí)幾乎能防止任何爆炸，否則爆炸還有可能發(fā)生。而氧氣的含量低于10%時(shí)混合氣體的爆炸有顯著的降低。正是從這一理論出發(fā)，向火區(qū)注入氮?dú)夂笫蛊溲鹾拷档停抑灰鹾康陀?0%時(shí)就能大大地減少爆炸的可能性。
2、 減少漏風(fēng)的作用
采空區(qū)漏風(fēng)是造成自然發(fā)火的主要原因之一。對(duì)于封閉或半封閉的采空區(qū)而言，從理論上講，注入氮?dú)夂笤黾恿似渥⑷肟臻g內(nèi)混合氣體的總量，能夠減少封閉區(qū)內(nèi)外之間的壓力差，從而起到減少封閉區(qū)外部向內(nèi)部漏風(fēng)的作用。
如果巷道里的密閉墻有裂縫或密閉強(qiáng)有裂縫，當(dāng)密閉區(qū)內(nèi)為負(fù)壓時(shí)，空氣可以通過(guò)墻縫或繞過(guò)密閉墻而進(jìn)入密閉區(qū)。為了防止密閉漏風(fēng)，可向密閉前后墻之間的空間連續(xù)不斷地注入必要流量的氮?dú)?，使該空間形成正壓，阻止新鮮空氣進(jìn)入密閉區(qū)內(nèi)。
3、 降溫作用
對(duì)于有內(nèi)因火災(zāi)的采空區(qū)來(lái)說(shuō)，其溫度大于外界溫度。當(dāng)采用氮?dú)鉁缁饡r(shí)，無(wú)論是采用液氮，還是氮?dú)猓涞獨(dú)獾臏囟染陀诨饏^(qū)的氣體溫度，加之氮?dú)庠谧⑷牖饏^(qū)后的流動(dòng)范圍大，對(duì)采空區(qū)來(lái)說(shuō)都有顯的降溫作用。
4、 防止煤的自燃發(fā)熱和自燃
煤炭自燃的三要素是：煤有自燃傾向性；有連續(xù)的供氧條件；熱量易于積聚。煤礦生產(chǎn)工作面采空區(qū)氧化帶內(nèi)的漏入風(fēng)量不足以帶走煤氧化產(chǎn)生的熱量，則煤溫就逐漸升高，這時(shí)煤處于自燃發(fā)熱。當(dāng)溫度達(dá)到煤的臨界溫度以上，氧化急聚加快，大量產(chǎn)生熱量，又使煤溫迅速升高，達(dá)到煤的著火溫度時(shí)便著火燃燒起來(lái)，即進(jìn)入自燃狀態(tài)?；诖嗣貉鯊?fù)合學(xué)說(shuō)，采取向工作面采空區(qū)氧化帶內(nèi)注入一定流量的氮?dú)?，降低該帶?nèi)的氧氣含量，達(dá)到破壞煤炭自燃的一個(gè)要素，使其氧含量降到煤自燃臨界值以下，就達(dá)到了防止煤自燃的目的。
5、 降低燃燒強(qiáng)度
無(wú)論是外因火災(zāi)，還是內(nèi)因火災(zāi)，當(dāng)火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生，向火區(qū)內(nèi)注入一定流量（大于漏風(fēng)量）的氮?dú)?，使該區(qū)內(nèi)的氧含量由21%逐漸降低到10%以下，熊熊大火就逐漸處于自熄。
三、優(yōu)缺點(diǎn)
國(guó)內(nèi)外煤礦應(yīng)用氮?dú)夥罍缁鸬膶?shí)踐表明：氮?dú)饩哂袦缁鹚俣瓤?，既能防火，也能滅火，還能抑制瓦斯爆炸，無(wú)污染環(huán)境和機(jī)電設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是氮?dú)獾拿芏缺瓤諝廨p，容易流失。因此，在注氮的同時(shí)，必須采用堵漏措施相配合，才能取得滿意的效果。
四、制氮設(shè)備
我國(guó)煤礦防滅火目前所選用的制氮設(shè)備有：地面固定式深冷制氮?dú)庠O(shè)備；礦用地面固定式、地面移動(dòng)式和井下移動(dòng)式變壓吸附制氮設(shè)備，以及礦用地面固定式、地面移動(dòng)式和井下移動(dòng)式膜分離制氮設(shè)備。按空分原理可分為深冷式、變壓吸附式和膜分離式。近幾年來(lái)，尤以變壓吸附和膜分離制氮設(shè)備在煤礦現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得最多。
為滿足煤礦選擇氮?dú)庠丛O(shè)備的需要，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院與溫州瑞氣空分設(shè)備有限公司合作，共同研制開發(fā)出KGZD系列（氮?dú)饧兌葹?8%，產(chǎn)氣量為200—2000m3/h）礦用地面固定式制氮設(shè)備、KYZD系列（氮?dú)饧兌葹?8%，產(chǎn)氣量為200—1200m3/h）礦用地面移動(dòng)式制氮設(shè)備和JXZD系列（氮?dú)饧兌葹?8%，產(chǎn)氣量為200—800m3/h）礦用井下移動(dòng)式制氮設(shè)備。
