朱家店煤礦沿空留巷工作面瓦斯及火災監測研究

＊白利兵

（山西離柳焦煤集團 山西 033000）

保障煤炭資源安全高效回采是煤炭工作者的使命，同時也是奮斗目標，沿空留巷技術開采過程中很好的節約了資源。針對該技術大量學者做了深入研究，對沿空留巷布置過程中瓦斯災害防治技術以及致災機理、礦井防火技術等多個方面做了深入研究[1-4]。董艷軍[5]通過研究發現，新一代細水霧滅火技術具有高效，環保等優點，已然成為現代滅火的主要技術之一，并在諸多領域里得到了廣泛應用。李繼水[6]以礦井工作面撤除及封閉期間防火這一問題為研究背景，發明了該種情況下防止瓦斯爆炸技術。該項技術要求首先在需要進行封閉的工作面回風側建設密閉墻，或者同時在需要進行封閉處進、回風側搭建密閉墻，并實時監測封閉空間的有害氣體情況，通過該種技術可以確保礦井和施工人員的安全。龐葉青[7]為解決特厚煤層留設小煤柱開采期間回采工作面瓦斯超限和相鄰采空區自燃發火的問題，以同忻礦留設小煤柱的8205工作面為研究對象，提出了多措并舉，綜合治理的治理措施,并分析了采取措施前后西8205工作面采空區氣體成分變化。馮會杰[8]針對貴州某礦X10901-3高瓦斯采煤工作面機尾架后發生瓦斯燃燒的情況，采用進風巷水封及注氮隔絕氧氣，采空區打鉆灌注三相泡沫消高溫與人工噴淋灑水降溫相結合的滅火方式，將火區徹底熄滅，實現了工作面快速安全啟封。

通過文獻查找研究，以及對現階段學者研究成果分析，筆者對朱家店煤礦4號沿空留巷布置過程中瓦斯防治及防火過程中監測技術進行了研究，確定了0403-Ⅰ工作面回采過程中瓦斯防治及防火監測技術。

1.工程概況

朱家店煤礦位于山西省呂梁市中陽縣金羅鎮，生產規模為120萬t/a，井田南北走向長約4.5km，東西傾斜寬約3.1～4.6km。其中4號煤層為薄煤層，傾角為2～7°[9]。

0403-Ⅰ工作面為0406工作面的接續工作面，0403-Ⅰ工作面設計推進長度為400m，工作面長度為100m。工作面頂底板情況見表1及圖1。0403-Ⅰ軌道順槽設計斷面形狀為矩形，凈寬5m，凈高2.5m，凈斷面積12.5m2[9]。

圖1 頂、底板柱狀圖

表1 頂、底板巖性情況表

2.瓦斯監測方法

0403-Ⅰ工作面回采過程中，為保證安全高效回采，有效監測回采過程中瓦斯問題，決定搭建一套KJ90X型煤礦瓦斯抽采監控系統。該系統主要由多個分支組成，其中包括地面中心控制系統、泵站監控、各抽采傳感器及相關管理軟件共同組成。監控系統可連續監測瓦斯抽采管路內的氣體溫度、負壓、正壓、濃度（CH4、CO）等參數。

在工作面順槽內每趟高、低負壓抽采管路上各布置一組抽采參數監測監控傳感器，傳感器位置位于管巷道開口處，用于監測每趟管路抽采氣體的溫度、負壓、CH4和CO濃度等參數，根據抽采參數及時調整抽采鉆孔數量、抽采點位置等。

在回風巷距離工作面后方小于10m的范圍內、工作面回風巷末端位置各布置一組傳感器，用于監測風流中CH4氣體濃度，傳感器布置如圖2所示。

圖2 瓦斯傳感器布置位置示意圖

3.火災監測方法

(1)束管監控系統

在回風順槽側上隅角至采空區內，每隔50m設一個束管采樣點。束管采樣探頭隨工作面推進，埋設在回風側的采空區里。保持采樣探頭監測窒息帶、氧化帶、冷卻帶的氣體變化情況（具體可根據采空區“三帶”實測結果進行調整）。隨工作面的推進，在新增測點的基礎上，保留原有測點。測點布置如圖3所示。

圖3 束管測點布置圖

(2)人工觀測

人工觀測是煤層自燃火災的重要監測手段。針對朱家店煤礦煤層自燃特征，出現發火征兆時，人工觀測時要做到“四定”，即定人、定點、定時、定儀器。

觀測地點：工作面回風流、密閉觀測孔、進回風順槽、支架間、密閉墻四周等地點；

觀測時間：發現異常時，每班三次，火災征兆明顯時要加強檢測次數；

觀測內容：O2、CO、CH4和溫度；

觀測儀器：O2、CO、CH4便攜儀、光學瓦斯檢測儀和紅外測溫儀；

觀測人員：瓦檢員。

(3)礦井火災預測預報管理

①出現發火征兆時，加大布點密度，提高預測預報精度。火區、火點及影響區域、高溫隱患點、采煤工作面都要設置監測點，并根據現場情況變化及時變更取樣點次，重點防火地點要采取定點、定時、定人取樣，嚴把氣樣采集質量關，并定期送氣相色譜進行分析記錄[10]。

②嚴格氣樣分析制度，要隨取樣隨分析，并當天審核上報。

③做好防滅火監測，每旬末或月底要對全礦的防滅火監測情況評價，對全礦防火監測預報情況和防滅火措施實施效果評價，火區和重點監測點要繪制指標氣體變化曲線圖，有針對性地提出合理化建議，指導防火工作的現場實施[10]。

4.結論

（1）通過對工作面情況分析，確定沿空留巷工作面瓦斯及防火重點。

（2）通過瓦斯災害監測及防火災害監測有效的保證礦井安全高效回采。