基于KJ95系統(tǒng)千秋煤礦防火預(yù)警系統(tǒng)的建立和應(yīng)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(jiān)測隊，河南 三門峽472000）

0 前言

煤炭自燃火災(zāi)是礦井安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。如何防止和減少自燃火災(zāi)的損失是目前國內(nèi)外有關(guān)專家正在致力研究的課題。 及時、準確的煤炭自燃火災(zāi)早期預(yù)報，可將火災(zāi)處理于萌芽之中，達到防止火災(zāi)或減少火災(zāi)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(yù)測預(yù)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(jiān)控系統(tǒng)簡介

千秋煤礦位于義馬市境內(nèi)，井田位于義馬煤田中部，礦井與1956年籌建，1958 年投產(chǎn)， 設(shè)計生產(chǎn)能力60 萬噸/年， 經(jīng)過技術(shù)改造后，2007 年核定生產(chǎn)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(fēng)方式為混合式，通風(fēng)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(fā)火期1 個月，最短20 天，在開采過程中出現(xiàn)過僅7 天就發(fā)生自然發(fā)火現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)由天地科技股份有限公司設(shè)計，并于2008 年升級為KJ95N。該系統(tǒng)具有模擬量、開關(guān)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(jiān)測瓦斯?jié)舛取⒁谎趸紳舛取L(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機開停、主通風(fēng)機開停，并實現(xiàn)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(shè)備組成的系統(tǒng)。

2 防火預(yù)警系統(tǒng)的建立

2.1 防火預(yù)警傳感器的確定

實驗表明：煤炭熱解時有規(guī)律的出現(xiàn)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(xiàn)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(yù)測預(yù)報煤層自燃發(fā)火的指標氣體，C2H4、C3H8 為預(yù)報預(yù)測煤炭自燃發(fā)火的輔助指標氣體。

2.2 防火預(yù)警的建立原則

2.2.1 防火預(yù)警具有靈敏性，監(jiān)測數(shù)據(jù)必須及時、準確、可靠

采用CO 為主要預(yù)測預(yù)報煤層自燃發(fā)火的指標氣體后，CO 傳感器就是預(yù)測指標氣體的主要武器，CO 傳感器具有靈敏性，會全天候?qū)崟r的關(guān)注主要地點的氣體變化， 發(fā)現(xiàn)問題會及時的通過KJ95 系統(tǒng)顯示給機房值班人員

2.2.2 防火預(yù)警具有可操作性，實用性強，維護簡單

CO 傳感器可以根據(jù)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(xiàn)問題可以隨時調(diào)校、更換。

2.3 防火預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)傳感器安裝設(shè)置原則

本系統(tǒng)在各個主要的掘進巷道和采煤工作面的風(fēng)流及回風(fēng)流、主要進風(fēng)和回風(fēng)巷、老巷閉墻處、曾經(jīng)出現(xiàn)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(fā)生自燃現(xiàn)象的地點。 系統(tǒng)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(shè)監(jiān)測線路約4000 米。 報警點也根據(jù)各自的情況進行了設(shè)置：采掘工作面設(shè)置為24PPM、進風(fēng)流設(shè)置為2PPM、回風(fēng)流設(shè)置為3PPM、總回風(fēng)設(shè)置為5PPM。 由于井下條件很復(fù)雜，為了能夠把實時的數(shù)據(jù)傳到監(jiān)測中心，本系統(tǒng)采用電纜與光纖相結(jié)合的傳輸方式，將遠端的實時數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控指揮中心，監(jiān)控中心指揮人員可通過監(jiān)視器看到井下各個地點的實時數(shù)據(jù)，通過這套預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)有力的提高了井下防火監(jiān)控的管理水平。

3 防火預(yù)警系統(tǒng)的實現(xiàn)

千秋煤礦井下防火預(yù)警系統(tǒng)不是通過單一的手段監(jiān)測和預(yù)警，而是一個綜合的全方位多途徑的防火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，也就是我礦所稱的四位一體預(yù)防火警系統(tǒng)，即防火系統(tǒng)預(yù)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(jiān)控和預(yù)防手段，直至準確的將結(jié)果監(jiān)測出來。

本系統(tǒng)在各個主要的掘進巷道和采煤工作面的風(fēng)流及回風(fēng)流、主要進風(fēng)和回風(fēng)巷、老巷閉墻處、曾經(jīng)出現(xiàn)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(qū)進行不定時的一氧化碳氣體檢查，本系統(tǒng)基本涵蓋井下所有可能發(fā)生自燃現(xiàn)象的地點，為防止自燃火災(zāi)的發(fā)生提供了有力的保障。

本系統(tǒng)的綜合監(jiān)測預(yù)警手段為井下煤炭自燃發(fā)火的準確性和可靠性奠定了基礎(chǔ)。 當(dāng)任何一種手段監(jiān)測到有煤層自燃發(fā)火的跡象時，同時要在最短的時間內(nèi)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(fā)生。這樣就大大提高了預(yù)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(qū)進風(fēng)下山第五聯(lián)絡(luò)巷安裝的防火預(yù)警系統(tǒng)CO 傳感器顯示數(shù)值開始由零逐漸變大, 立刻引起了監(jiān)測值班人員的注意，并立即向值班領(lǐng)導(dǎo)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(lǐng)人員到21 區(qū)進風(fēng)下山偵查，對附近的一氧化碳氣體和煤體溫度進行檢查，發(fā)現(xiàn)21 區(qū)進風(fēng)下山第一聯(lián)絡(luò)巷以下進風(fēng)下山和21 區(qū)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(qū)進風(fēng)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(fēng)處有糊味確定為煤體自燃發(fā)火。

確定有發(fā)火跡象后，立即組織人員在21 區(qū)進風(fēng)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(fā)現(xiàn)在21 區(qū)進風(fēng)下山第一聯(lián)絡(luò)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(fā)現(xiàn)21 區(qū)進風(fēng)下山第一聯(lián)絡(luò)巷附近防火鉆孔充填凝膠后21 區(qū)進風(fēng)下山CO 氣體很快消除。

通過這套系統(tǒng)的監(jiān)測分析不僅減少了防火隊人員對老火點的巡查次數(shù)，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(fā)現(xiàn)有一氧化碳氣體時，通過該系統(tǒng)能第一時間掌握具體的地點，不僅為現(xiàn)場防火指揮工作提供決策依據(jù)，而且更重要是為指揮搶險救災(zāi)工作爭取寶貴的時間，將井下火災(zāi)帶來的損失減少到最小，為我礦的安全生產(chǎn)提供了保障。

4 結(jié)論

千秋煤礦防火預(yù)警系統(tǒng)在煤層自燃發(fā)火這一特殊自燃災(zāi)害中發(fā)揮了它積極的作用，為我礦幾十年來的防滅火工作的經(jīng)驗和總結(jié)的結(jié)晶，徹底做到了一旦出現(xiàn)發(fā)火跡象，通過預(yù)警能及時發(fā)現(xiàn)、及時處理，把火災(zāi)徹底消滅在萌芽之中，為煤礦安全生產(chǎn)提供有利的保障，也充分體現(xiàn)了我礦提出的“防火為上”的理念。