氮气是一种无毒的不可燃气体。在标准状态下，密度为1.25 kg/m³，相对密度为0. 96；无腐蚀性，化学性质稳定，-195.8℃可液化成液态氮。液氮与氮气相比，具有体积小（0℃时两者体积比为1/647），运输量小等优点。

    氮气既可以迅速有效地扑灭明火，又可以防止采空区遗煤自燃。使用注氮灭火的火区具有恢复工作量小、不损坏设备等优点。因此，注氮防灭火技术引起了国内外煤矿工作者的重视。德国的氮气灭火技术应用得较为广泛和成功，1974年11月至1986年8月，共应用氮气灭火80次，消耗氮气量30亿m³，抢救出综采设备65套。近年来，我国应用氮气防灭火技术发展较快，特别是综合机械化放顶煤的工作面，注氮防火已成为一项重要的安全技术措施。

    1)液氮防灭火原理

    氮气注入采空区后具有降低氧浓度的作用。液氮灭火还具有冷却降温作用，在20℃的环境温度下，液氮的汽化热为423 kJ/kg。直接用液氮注入火区时，液氮汽化，吸收热量，使火区气体、煤层和围岩的温度降低，火区冷却会加速火源熄灭；在封闭火区的过程中，氮气注入火区后，兼有抑爆作用。

    2)氮气制取和输送

    ①氮气制取

    目前，分离空气制取氧气和氮气有3种工艺方法：一是深冷空分法；二是碳分子筛变压吸附法；三是膜分离法。深冷空分法的优点是产氮纯度高，可达99. 99%，可同时生产出氮气和氧气。缺点是从开机到产氮需要时间长，生产液氮需要高压，设备不易维护。膜分离法是利用空气中氧气和氮气等组分对高分子薄膜的渗透率不同，氧气透过膜壁而富集，氮气未透过膜层滞留于原始气体一侧而富集。根据膜分离原理制成的井下移动式制氮装置，运行可靠，操作方便，随机产生的氮气就地注入采空区进行防灭火，可节省地面建设工程和井下管路工程投资。变压吸附制氮是20世纪70年代开发的一种新技术，它是利用氮氧分子对分子筛的扩散速度不同使其分离。根据此原理制成的制氮装置有地面固定式、地面和井下移动式，其优点是操作简单，易维护。

    ②输送

    液氮防灭火效果好，但储存和运输较困难。用液氮灭火的矿井，发火时用大型槽车将液氮运至井口，在井口汽化站汽化后用管道输送至井下火区；也可在井口将其分装在小槽车中运往井下，直接把液氮注入火区，这样可提高灭火效果。若用管路输送液氮至井下，一般要在井口汽化。其目的是防止在管路中汽化大量吸热而导致管道冻裂。输送气氮的管路可以用专用管路，也可用灌浆管路。输氮压力要克服管道损失和保持输氮管出口有0.5 MPa的压力。输氮管一般采用无缝钢管，要求不漏气，无堵塞。

    3)工作面采空区注氮防火

    向采空区注入氮气要根据具体条件确定注氮方式。在有自燃早期预报时，一般应采用非连续注氮，以降低成本。当高温点出现后，根据其温度或CO浓度大小选择注氮强度、注氮口的位置及工作面风量等。

    注氮方法取决于注氮目的（是防火还是灭火）和注氮方式，一般有两种：一种是压管注氮，注氮管口由进风顺槽压埋在采空区里，借助于漏风将注入的氮气散布在采空区内。这种方法的优点是注氮工艺简单，适用于连续注氮。另一种是在采空区附近的巷道内向采空区打钻，利用钻孔注入氮气。氮气释放口的位置选择合理与否对防火效果影响较大。一般氮气释放口位于进风侧的采空区内；释放口不得向上，罩以金属网并用坚硬的护体（石块或木垛）加以保护，以防砸坏或孔口堵塞。注氮口一般距工作面10～15 m。

    4)注氮处理封闭火区

    ①向封闭火区注氮

    有条件时注氮过程中逐渐缩封火区，以提高注氮效果。

    ②定向注氮，目标惰化

    注氮时使氮气流经火源点，用氮气流置换漏风气流；或者用数个能包围火源点的钻孔进行注氮，这就是目标惰化。当采空区内有高温点或火源存在、且火源的位置已知时，在不封闭或不完全封闭火区的条件下，可通过选择合适的注氮口实现。

    ③提高注氮效果的途径

    适当增加密闭墙的气密性，限制漏风量；增大注氮强度和保持注氮的连续性；选择合适的注氮口位置。