CN109138831A - 一种应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿安全工艺技术领域，具体涉及一种应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺，是以原有煤层气钻井技术为基础，将原有钻具进行修改，使用空气潜孔锤冲击器底带空气潜孔锤锤头；末端连接制氮机及空压机，将泥浆清水等钻井液改为氮气钻进；完钻后直接向井筒内先注入氮气后注入水，根据重力分异作用，使两种介质分别作用于着火位置上部和下部，最终实现使火源区域的氧气浓度降低，达到窒息火源的目的。本发明解决了泥浆或者胶体，覆盖范围小，扩散范围有限，不易到达火源位置，且容易造成火区环境污染和常态惰气比热小，降温效果差，灭火期间常需配合其他辅助措施，灭火周期长的问题。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全工艺技术领域，具体涉及一种应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺。
背景技术
煤矿火灾严重制约着煤矿安全生产，煤炭自然是煤矿火灾的最主要诱因。矿井发生的火灾，常招致资源破坏, 设备损失,人员伤亡,矿井停产,甚至引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸。因此，煤矿防灭火治理工作显得尤其重要。
由于矿井火源位置隐蔽，判别火区难度大，泥浆或者胶体，覆盖范围小，扩散范围有限，不易到达火源位置，且容易造成火区环境污染，为此，就需要一种高效、全淹没式的防灭火技术手段。煤矿地面灭火首要的问题是钻井，然后是选择合适的灭火方法进行处理，这个过程需要组织和协调，并占用一定的时间。为此，本研究提出氮气钻井-灭火一体化技术来实现煤矿区安全高效灭火。
发明内容
本发明的目的旨在快速有效的到达火源点附近并迅速扑灭火焰，并减少对井内造成的二次伤害，从而提出一种应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺，通过增压设备、空压机、制氮机和增压机实现；是以原有煤层气钻井技术为基础，将原有钻具进行修改，使用空气潜孔锤冲击器底带空气潜孔锤锤头；末端连接制氮机及空压机，将泥浆清水等钻井液改为氮气钻进；完钻后直接向井筒内先注入氮气后注入水，根据重力分异作用，使两种介质分别作用于着火位置上部和下部，最终实现使火源区域的氧气浓度降低，达到窒息火源的目的。
具体灭火工艺步骤如下：
空气通过多台空压机经过高压汇管系统进入制氮机，通过制氮机分离出氮气分别向三台增压机组供气，通过增压机组产生高压气体通过单流阀供入井口，如果系统中出现异常情况可通过放空阀对高压氮气进行放空；
高压氮气从井口供入井底通多气压带动钻具钻进同时对岩粉进行吹扫至地面管线；
氮气钻进至一定深度，监测压力下降，井口无返出，确定已钻入采空区，开始注氮作业，直至危险气体浓度降至安全值以下，停止施工，灭火完成。
本发明具备以下有益效果：
（1）本发明工艺节约时间，钻进的同时向井下火源点注入一定量的氮气，抑制火源。
（2）本发明工艺相比较于普通液钻，氮气钻井克服了液体在钻进过程中渗漏等问题对煤储层带来的伤害
（3）本发明工艺相较于空气钻井，氮气钻井克服了与采空区及巷道内的瓦斯相混合后增加安全隐患的风险
（4）本发明工艺克服了在涌水量大的情况下单纯用空压机带动潜孔锤所面临的压力和排量不足的问题，在适合的井内水压下能有非常好的钻进效率。
附图说明
图1为钻井灭火一体化工艺示意图；
图2为钻井灭火一体化工艺剖面图；
图中：1--空压机、2--制氮机、3--增压机、4--单流阀、5--放空阀、6--放空管、7--井口、8--排污池、9—空气钻头、10—火源点、11—煤层上部采空区。
具体实施方式
一种应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺设备，包括空压机、制氮机、增压机等。主要设备如下（图1）：空压机包括多台安装分流系统的机组并联，分流系统的管路上安装有阀门，分流系统最后汇入总管线;总管线连接制氮机进口，制氮机出口与增压机相连，出口的管路上安装有阀门;增压机出口管线与井口钻具相连接，中间设置单流阀，旁通阀接放空管线。
具体的灭火实施方案为：
（1）空气通过多台空压机组（空压机组数根据工艺要求及井下情况而定）经过高压汇管系统进入制氮机；
（2）通过制氮机分离出氮气分别向三台增压机组供气，
（3）通过增压机组产生高压气体通过单流阀供入井口，如果系统中出现异常情况可通过放空阀对高压氮气进行放空。
（4）高压氮气从井口供入井底通多气压带动钻具钻进同时对岩粉进行吹扫至地面管线，
（5）氮气钻进至一定深度，监测压力下降，井口无返出，确定已钻入采空区，开始注氮作业，直至危险气体浓度降至安全值以下，停止施工，灭火完成。
本发明施工过程中应注意：
（1）液氮泵车、增压机必须设置专门的泄压阀，每次作业完毕拆卸进气口前必须先卸压。
（2）连接液氮泵车、增压机及井口的输气高压管线必须满足施工强度。
本发明有效解决了泥浆或者胶体，覆盖范围小，扩散范围有限，不易到达火源位置，且容易造成火区环境污染和常态惰气比热小，降温效果差，灭火期间常需配合其他辅助措施，灭火周期长的问题。
Claims (2)
1.一种应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺，其特征在于，通过增压设备、空压机、制氮机和增压机实现；是以原有煤层气钻井技术为基础，将原有钻具进行修改，使用空气潜孔锤冲击器底带空气潜孔锤锤头；末端连接制氮机及空压机，将泥浆清水等钻井液改为氮气钻进；完钻后直接向井筒内先注入氮气后注入水，根据重力分异作用，使两种介质分别作用于着火位置上部和下部，最终实现使火源区域的氧气浓度降低，达到窒息火源的目的。
2.根据权利要求1所述的应用于矿井火灾救援的新型钻井灭火一体化工艺，其特征在于，具体灭火工艺步骤如下：
空气通过多台空压机经过高压汇管系统进入制氮机，通过制氮机分离出氮气分别向三台增压机组供气，通过增压机组产生高压气体通过单流阀供入井口，如果系统中出现异常情况可通过放空阀对高压氮气进行放空；
高压氮气从井口供入井底通多气压带动钻具钻进同时对岩粉进行吹扫至地面管线；
氮气钻进至一定深度，监测压力下降，井口无返出，确定已钻入采空区，开始注氮作业，直至危险气体浓度降至安全值以下，停止施工，灭火完成。
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