煤礦井下自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的探討

何澤林

摘要：現(xiàn)階段我國防沖工作形勢嚴(yán)峻，防火壓力也相對的變得更為重大，各礦要在提高對防火的思想重視程度，著重于“防”字。在開展各項工作的過程中要堅持安全第一，在保證安全的前提下可以一礦一策，因礦制宜的制定適合本礦實(shí)際的防火措施。

關(guān)鍵詞：自然發(fā)火；監(jiān)測系統(tǒng)；束管監(jiān)測；礦井火災(zāi)

礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國自燃或存在自燃危險的礦井已占到60%以上。當(dāng)井下發(fā)生自燃時，產(chǎn)生的有毒有害氣體或由此而引起的瓦斯爆炸等災(zāi)害，嚴(yán)重地威脅著工人的生命安全；由于自燃火災(zāi)封閉或燒毀了井下設(shè)備、凍結(jié)了大量寶貴的煤炭資源，破壞礦井開采部署，縮短礦井服務(wù)年限，每年給國家?guī)頂?shù)十億元的經(jīng)濟(jì)損失。

涼山州益門煤礦始建于1958年，屬涼山州地方國有企業(yè)，礦區(qū)位于益門復(fù)背斜東翼，含煤地層為三疊系白果灣組，屬陸地拗陷沼澤沉積型煤系地層，呈角度不整合于伏震旦系，寒武系地之上。含煤層厚442.76m，含煤16層，編號C1～C16，多數(shù)為復(fù)煤層，僅C1、C10、C15、C16為單煤層。煤層厚度及夾石變化大。各煤層延長自1000～6300m不等，總厚度50.32～8387m。煤巖成份以亮暗煤為主，次為鏡煤，少量絲炭。煤質(zhì)除C16為無煙煤外，其余為主焦煤或良好的配焦煤。工業(yè)牌號有瘦煤、焦煤和無煙煤（次煤）三種。礦井現(xiàn)可采煤層為C1、C2、C3、C6、C11、C12、C16煤層。低瓦斯礦井，煤層自燃傾向性等級為Ⅱ級（自燃），煤塵具有爆炸危險性。

益門煤礦在開采過程中曾飽受煤層自然發(fā)火的困擾，為此在礦井火災(zāi)早期預(yù)測預(yù)報方面進(jìn)行了有效的探索，2017年3月在礦井井下安裝布置了井下自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)，對礦井自然發(fā)火進(jìn)行全面的監(jiān)測，將礦井自然發(fā)火消滅在萌芽狀態(tài)。

2017年生產(chǎn)原煤57.85萬噸，掘進(jìn)總量4850余米，產(chǎn)銷率100%；實(shí)現(xiàn)零重傷、零死亡目標(biāo)。2018年15月份發(fā)生輕傷10起，較2017年同期下降50%。截至2018年6月13日，連續(xù)安全生產(chǎn)2312天。

一、井下自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)

煤層自燃火災(zāi)監(jiān)測與早期預(yù)報是礦井自燃火災(zāi)預(yù)防與處理的基礎(chǔ)，是礦井防滅火的關(guān)鍵。目前，煤層火災(zāi)的監(jiān)測主要有煤礦自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和人工檢測三種手段，安全監(jiān)控系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）、O2（氧氣）等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)這些環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行煤層火災(zāi)的預(yù)報；人工檢測主要由人工直接在各測點(diǎn)進(jìn)行氣體檢測，取樣工作量大，間隔時間長，不能連續(xù)實(shí)時進(jìn)行檢測。而束管監(jiān)測系統(tǒng)是一種煤炭自燃發(fā)火指標(biāo)氣體有效監(jiān)測的專用技術(shù)，能夠?qū)崟r反映具有自燃危險區(qū)域的各種有害氣體變化趨勢，為礦井管理人員及時掌握井下各監(jiān)測點(diǎn)的氣樣參數(shù)變化，有的放矢地采取預(yù)防煤層自燃火災(zāi)的措施，從而避免煤炭自燃事故的發(fā)生，確保礦井安全生產(chǎn)。

我礦安裝的JSG9煤礦自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)房及抽氣泵設(shè)置在地面監(jiān)測室內(nèi)，敷設(shè)16芯主束管1800米，分路箱設(shè)置在+1941m五線大巷；敷設(shè)4芯束管4000米，分路箱設(shè)置在各采區(qū)附近的圍巖相對穩(wěn)定、無淋水、粉塵較小的巷道中；敷設(shè)單管4000米，從4芯束管分路箱敷設(shè)到各采區(qū)采樣點(diǎn)，布置13個測點(diǎn)。

束管監(jiān)測系統(tǒng)能夠一次進(jìn)樣檢測O2（氧氣）、N2（氮?dú)猓O（一氧化碳）、CH4（沼氣）、CO2（二氧化碳）、C2H2（乙炔）、C2H4（乙烯）、C2H6（乙烷）、H2（氫氣）九種氣體，對自燃發(fā)火標(biāo)志性氣體C2H2（乙炔）、C2H4（乙烯）、C2H6（乙烷）和滅火標(biāo)志性氣體CO（一氧化碳）進(jìn)行預(yù)報，尤其是C2H4（乙烯）、C2H2（乙炔）等重要火災(zāi)氣體的出現(xiàn)，對于指導(dǎo)礦井火災(zāi)的發(fā)展過程的判斷具有重要的參考價值；工作效率高，可連續(xù)循環(huán)監(jiān)測，節(jié)省了大量的人力、物力，降低了勞動強(qiáng)度；我礦主要通過對巷道高冒處、煤巖交接地點(diǎn)的自然發(fā)火監(jiān)測，經(jīng)過對自然火災(zāi)標(biāo)志氣體的確定和分析，及時預(yù)測預(yù)報，自安裝一年多以來及時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)了6處巷道煤層發(fā)熱隱患，為綜合防治煤礦自燃火災(zāi)及礦井瓦斯事故提供了科學(xué)依據(jù)，對及時采取措施有效措施消除自燃火災(zāi)提供了有力的技術(shù)支撐。

二、束管監(jiān)測系統(tǒng)使用中存在的問題及解決方法

JSG9煤礦井下自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)在涼山州益門煤礦安裝、運(yùn)行一年多以來，主要問題有：

（1）束管的強(qiáng)度和韌性不夠容易發(fā)生折損，特別是單芯束管，生產(chǎn)人員在工作面進(jìn)行移架、巷道維修或其它作業(yè)時，極易折斷，造成束管抽氣泵堵塞或折斷漏風(fēng)無法抽到采集點(diǎn)，管理難度大和采樣誤差大。

解決方法：束管管路安裝時，管纜安裝要牢固、整齊、平直，頂板完好、保持一定高度的位置。加強(qiáng)束管監(jiān)測系統(tǒng)管路檢查維護(hù)，使管路及系統(tǒng)處于完好狀態(tài)。同時研發(fā)具有較高強(qiáng)度和韌性的束管新材料。

（2）回采工作面后部采樣難度大。束管監(jiān)測工作主要是通過采空區(qū)的預(yù)埋管路進(jìn)行氣樣分析，掌握采空區(qū)內(nèi)部氣體濃度隨工作面推進(jìn)的變化情況，由于我礦采用急傾斜煤層水平分段放頂煤采煤法，通過采后地面塌陷區(qū)充填，工作面后部不存在空區(qū)，不能布置束管和采樣器（即使布置了也會造成管路和采樣器堵塞），很難抽取氣體。在工作面上隅角布點(diǎn)其受風(fēng)流和爆破影響較大。

解決方法：除了采用束管監(jiān)測系統(tǒng)外，需進(jìn)一步探索新技術(shù)、新手段進(jìn)行綜合預(yù)測預(yù)報。

（3）井下放炮工作會產(chǎn)生的一氧化碳，給束管監(jiān)測系統(tǒng)帶來干擾，造成氣樣采集不真實(shí)，分析研判錯誤。

解決方法：在采樣分析的中，除了采用使用一氧化碳標(biāo)志性氣體分析外，還要對乙烯和乙炔兩種氣體進(jìn)行綜合分析研判。

（4）束管監(jiān)測系統(tǒng)主機(jī)中關(guān)鍵零部件為精密零部件，也是易損件，在監(jiān)測過程中容易出現(xiàn)損壞而使監(jiān)測結(jié)果錯誤或中斷監(jiān)測，從而影響監(jiān)測連續(xù)性。

解決方法：加強(qiáng)設(shè)備儀器保養(yǎng)維護(hù)，配備足夠的備品備件。

三、結(jié)語

JSG9煤礦井下自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)的安裝使用，為涼山州益門煤礦煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報帶來積極有效的作用，首先感謝在安裝、使用過程中給予支持、幫助的主管部門和礦工兄弟們，我們將在今后的工作中不斷探索，使用好JSG9煤礦井下自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)，為礦井火災(zāi)防治做出積極貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]余明高，黃之聰.預(yù)報煤礦自然發(fā)火的束管監(jiān)測系統(tǒng).礦業(yè)安全與環(huán)保，1998（a08）：3436.

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