基于KJ95系統千秋煤礦防火預警系統的建立和應用

王 洋 魏天樂 武 磊

（河南大有能源股份有限公司千秋煤礦監測隊，河南 三門峽472000）

0 前言

煤炭自燃火災是礦井安全生產的主要災害之一。如何防止和減少自燃火災的損失是目前國內外有關專家正在致力研究的課題。 及時、準確的煤炭自燃火災早期預報，可將火災處理于萌芽之中，達到防止火災或減少火災損失的目的。千秋煤礦通過對煤炭自燃指標氣體的探索與研究，大大促進了煤炭自燃的預測預報工作，有力地促進了礦井的防滅火工作。

1 千秋煤礦及KJ95 監控系統簡介

千秋煤礦位于義馬市境內，井田位于義馬煤田中部，礦井與1956年籌建，1958 年投產， 設計生產能力60 萬噸/年， 經過技術改造后，2007 年核定生產能力210 萬噸/年，是義煤集團公司的骨干礦井之一。千秋煤礦為立井、斜井多水平上下山開拓，井田走向長4.0~8.5 千米，傾斜寬1.4~4.0 千米，井田面積17.986 平方千米。 礦井通風方式為混合式，通風方法為抽出式，主要開采侏羅系義馬組2-1 煤、2-3 煤（合并后稱二煤），煤種為長焰煤，煤層自然發火期1 個月，最短20 天，在開采過程中出現過僅7 天就發生自然發火現象，開采自燃煤層。 礦井采用走向長壁后退式采煤法，回采工藝采用炮采、綜采和綜放。

千秋煤礦KJ95 安全監控系統由天地科技股份有限公司設計，并于2008 年升級為KJ95N。該系統具有模擬量、開關量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于監測瓦斯濃度、一氧化碳濃度、風速、風壓、溫度、煙霧、饋電狀態、風門狀態、風筒狀態、局部通風機開停、主通風機開停，并實現瓦斯超限聲光報警、斷電控制，由主機、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報警器、電源、避雷器等設備組成的系統。

2 防火預警系統的建立

2.1 防火預警傳感器的確定

實驗表明：煤炭熱解時有規律的出現CO, C2H4，C3H8 三種氣體，且氣體生成量隨煤溫增加而增大，在常溫下CO 生成量較小，只有在較高溫度時才大量生成，而相對與其他氣體來說，CO 大量出現的溫度較低。同時在煤樣熱解前從煤樣袋中抽取的氣體中分析就有C2H4，故C2H4 不宜作指標氣體， 因此可采用CO 為主要預測預報煤層自燃發火的指標氣體，C2H4、C3H8 為預報預測煤炭自燃發火的輔助指標氣體。

2.2 防火預警的建立原則

2.2.1 防火預警具有靈敏性，監測數據必須及時、準確、可靠

采用CO 為主要預測預報煤層自燃發火的指標氣體后，CO 傳感器就是預測指標氣體的主要武器，CO 傳感器具有靈敏性，會全天候實時的關注主要地點的氣體變化， 發現問題會及時的通過KJ95 系統顯示給機房值班人員

2.2.2 防火預警具有可操作性，實用性強，維護簡單

CO 傳感器可以根據需要在任何地點使用，吊掛。 安裝簡單，可操作性強。 如果傳感器出現問題可以隨時調校、更換。

2.3 防火預警預報系統傳感器安裝設置原則

本系統在各個主要的掘進巷道和采煤工作面的風流及回風流、主要進風和回風巷、老巷閉墻處、曾經出現自燃的地點等處安裝一氧化碳并布置了束管檢測的抽氣點，基本涵蓋井下所有可能發生自燃現象的地點。 系統共安裝了一氧化碳傳感器30 臺，其中一水平安裝4 臺，二水平安裝了26 臺，鋪設監測線路約4000 米。 報警點也根據各自的情況進行了設置：采掘工作面設置為24PPM、進風流設置為2PPM、回風流設置為3PPM、總回風設置為5PPM。 由于井下條件很復雜，為了能夠把實時的數據傳到監測中心，本系統采用電纜與光纖相結合的傳輸方式，將遠端的實時數據傳到監控指揮中心，監控中心指揮人員可通過監視器看到井下各個地點的實時數據，通過這套預警監控系統有力的提高了井下防火監控的管理水平。

3 防火預警系統的實現

千秋煤礦井下防火預警系統不是通過單一的手段監測和預警，而是一個綜合的全方位多途徑的防火監測預警系統，也就是我礦所稱的四位一體預防火警系統，即防火系統預警、便攜儀器定位、人工測量確診、束管分析定性。除了這幾種主要的常用手段之外，特殊情況下也不排除同時采用其它的監控和預防手段，直至準確的將結果監測出來。

本系統在各個主要的掘進巷道和采煤工作面的風流及回風流、主要進風和回風巷、老巷閉墻處、曾經出現自燃的地點等處安裝一氧化碳，布置了束管檢測的抽氣點，并安排瓦檢員對上述等地區進行不定時的一氧化碳氣體檢查，本系統基本涵蓋井下所有可能發生自燃現象的地點，為防止自燃火災的發生提供了有力的保障。

本系統的綜合監測預警手段為井下煤炭自燃發火的準確性和可靠性奠定了基礎。 當任何一種手段監測到有煤層自燃發火的跡象時，同時要在最短的時間內組織通過其他手段和途徑一一進行檢測以便進一步的確認是否真正的有煤層自燃的發生。這樣就大大提高了預警的準確性，以減少不必要的人力和物力投入。

2009 年2 月19 日0 點班21 區進風下山第五聯絡巷安裝的防火預警系統CO 傳感器顯示數值開始由零逐漸變大, 立刻引起了監測值班人員的注意，并立即向值班領導匯報，在排除傳感器故障的原因后，2009 年2 月19 日0 點班立即派防火隊隊長帶領人員到21 區進風下山偵查，對附近的一氧化碳氣體和煤體溫度進行檢查，發現21 區進風下山第一聯絡巷以下進風下山和21 區皮帶下山煤油味大， 立即用便攜式CO 檢查儀和紅外線溫度儀在21 區進風下山10 米東邦錨噴皮裂縫處進行CO 氣體測量，測出一氧化碳值為100～120PPm，煤體外表溫度為47 度，且漏風處有糊味確定為煤體自燃發火。

確定有發火跡象后，立即組織人員在21 區進風下山50～150 米處每隔5 米施工防火鉆孔1～2 個進行查找高溫煤體，19 日8 點半發現在21 區進風下山第一聯絡巷以下十幾米有高溫煤體， 立即補打防火鉆孔。 鉆孔施工完畢后與注漿主管路連接進行注膠充填。 通過注膠充填發現21 區進風下山第一聯絡巷附近防火鉆孔充填凝膠后21 區進風下山CO 氣體很快消除。

通過這套系統的監測分析不僅減少了防火隊人員對老火點的巡查次數，而且還可為井下防火工作提供強有力的保證。 一旦在井下發現有一氧化碳氣體時，通過該系統能第一時間掌握具體的地點，不僅為現場防火指揮工作提供決策依據，而且更重要是為指揮搶險救災工作爭取寶貴的時間，將井下火災帶來的損失減少到最小，為我礦的安全生產提供了保障。

4 結論

千秋煤礦防火預警系統在煤層自燃發火這一特殊自燃災害中發揮了它積極的作用，為我礦幾十年來的防滅火工作的經驗和總結的結晶，徹底做到了一旦出現發火跡象，通過預警能及時發現、及時處理，把火災徹底消滅在萌芽之中，為煤礦安全生產提供有利的保障，也充分體現了我礦提出的“防火為上”的理念。