La combustion spontanée dans les zones de goaf reste un problème de sécurité persistant et sérieux dans les opérations d'extraction de charbon. À mesure que la profondeur de l'exploitation minière augmente et que l'intensité de l'extraction augmente, la propension inhérente des veines de charbon à s'auto-enflammer devient plus prononcée. Parmi les différentes technologies de prévention des incendies disponibles, l’injection d’azote est largement acceptée en raison de ses performances d’inertage efficaces et de ses coûts d’exploitation gérables. Le déplacement des équipements de production d'azote de la surface vers des emplacements souterrains-en particulier, l'utilisation de générateurs d'azote mobiles dans les mines de charbon-est de plus en plus adoptée par les opérations à la recherche de solutions plus réactives.
Principe de l'équipement et configuration technique
Un générateur d'azote mobile souterrain est un-système autonome capable de séparer l'azote de l'air comprimé et de fournir de l'azote de haute-pure directement sur le site de travail. La plupart des unités mobiles qui répondent actuellement aux exigences antidéflagrantes des mines de charbon-utilisent l'adsorption modulée en pression (PSA) avec des tamis moléculaires en carbone. Le mécanisme sous-jacent est simple : sous une pression élevée, le matériau du tamis moléculaire adsorbe les molécules d’oxygène plus rapidement que l’azote. Grâce à l'alternance de pressurisation (adsorption) et de dépressurisation (désorption), le système produit en continu de l'azote d'une pureté constante.
Une installation complète comprend généralement trois composants principaux : un compresseur d'air antidéflagrant-pour usage minier-, une unité de prétraitement de l'air comprimé et le module de génération d'azote. Ceux-ci sont montés sur des wagons miniers à plateau, ce qui permet de remorquer l'ensemble le long des routes souterraines. Cette configuration permet un placement à proximité immédiate de la zone d'inertage de la goaf ou de la cible, réduisant considérablement la distance de distribution d'azote depuis la source.
Pourquoi choisir la production d'azote mobile souterraine
L'approche conventionnelle-générant de l'azote en surface et l'acheminant dans de longs forages ou puits-fournit de gros volumes mais présente des inconvénients importants : des dépenses d'investissement élevées pour les réseaux de pipelines, des charges de maintenance importantes et des pertes de pression ou des fuites inévitables le long des itinéraires étendus. Lorsque les fronts de taille avancent rapidement ou que les panneaux miniers changent fréquemment, les systèmes de surface fixes manquent souvent d'agilité pour suivre le rythme.
Les systèmes souterrains mobiles répondent à ces contraintes avec des avantages distincts :
- Réponse d'inertage rapide : lorsque le générateur est placé à proximité, l'azote atteint le goaf presque immédiatement après la production, offrant un inertage rapide-particulièrement utile pour les veines de charbon avec de courtes périodes de combustion spontanée.
- Élimination des conduites d'azote dédiées : le système peut utiliser les conduites d'air comprimé de la mine existantes ou de courtes connexions temporaires, réduisant ainsi les coûts d'infrastructure.
- Déplacement flexible : l'équipement peut être remorqué au fur et à mesure que le front de taille progresse, permettant à une seule unité de desservir plusieurs fronts de taille au cours de sa durée de vie, améliorant ainsi l'utilisation du capital.
Considérations techniques clés pour l’application sur le terrain
L'efficacité de la prévention des incendies à base d'azote-dépend du maintien des concentrations d'oxygène dans la zone d'oxydation du goaf de manière constante en dessous du niveau critique pour l'auto-échauffement du charbon-. Les réglementations chinoises sur la sécurité des mines de charbon exigent une pureté d'azote d'au moins 97 % pour l'injection. En pratique, plusieurs facteurs opérationnels nécessitent une attention particulière :
- Mode d'injection : Pour une suppression active des incendies, une injection continue d'azote est recommandée pour établir rapidement une atmosphère inerte. Pour la prévention des incendies de routine, l'injection intermittente est souvent plus pratique :-suspendre le débit une fois que les niveaux d'oxygène descendent en dessous du seuil de sécurité et reprendre lorsqu'ils reviennent aux niveaux d'avertissement. Cette approche équilibre l’effet protecteur avec la consommation d’énergie.
- Emplacement du point d'injection : la sortie d'évacuation de l'azote doit être positionnée du côté de l'admission du goaf et progressivement enterrée à intervalles planifiés à mesure que le front de taille avance, garantissant que le flux d'azote recouvre efficacement la zone d'oxydation. L'espacement entre les points d'injection doit être déterminé sur la base des données de surveillance des « trois -zones » (la zone de dissipation thermique, la zone d'oxydation et la zone d'asphyxie).
- Débit et vérification de la sécurité : Le débit d'injection d'azote requis doit être calculé en tenant compte des fuites d'air et de la concentration initiale en oxygène. Tout aussi important, il faut vérifier que le niveau d'oxygène dans les voies respiratoires de retour reste supérieur à 19 %-une exigence de sécurité fondamentale pour le personnel travaillant dans la zone.
Lignes directrices pour la sélection des équipements
La norme technique "Spécifications techniques pour la prévention des incendies d'azote dans les mines de charbon" stipule que les unités mobiles souterraines d'azote doivent avoir des dimensions compatibles avec les cages de mine et les wagons à plateau, et que tous les composants électriques doivent être certifiés antidéflagrants-. Les systèmes actuellement disponibles offrent des capacités de production d'azote allant de 200 à 2 000 m³/h, couvrant les besoins de différentes tailles de visage. Lors de la sélection de l'équipement, la priorité doit être donnée à la fiabilité opérationnelle dans un environnement souterrain chaud, humide et poussiéreux, ainsi qu'au niveau d'automatisation et à la capacité d'interface du système avec les réseaux de surveillance à l'échelle de la mine. Shenger Gas se concentre depuis longtemps sur la technologie de séparation des gaz pour les applications de sécurité industrielle et continue de fournir un support technique fiable au secteur des mines de charbon.
Les générateurs d'azote mobiles souterrains déplacent la source d'azote directement au point d'utilisation, offrant ainsi une solution technique flexible et rapide pour la prévention et la suppression des incendies de goaf. Avec une mise de fonds raisonnable, ils équilibrent efficacement la capacité d'approvisionnement en azote avec -adaptabilité sur site-particulièrement avantageuse dans des conditions d'extraction complexes. À mesure que l’équipement continue d’évoluer vers des débits plus élevés, une plus grande pureté et un contrôle intelligent, son rôle dans le cadre plus large de la protection contre les incendies des mines de charbon ne fera que croître.
