煤礦井下自然發火束管監測系統應用的探討

何澤林

摘要：現階段我國防沖工作形勢嚴峻，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際的防火措施。

關鍵詞：自然發火；監測系統；束管監測；礦井火災

礦井火災是煤礦主要災害之一，據不完全統計，我國自燃或存在自燃危險的礦井已占到60%以上。當井下發生自燃時，產生的有毒有害氣體或由此而引起的瓦斯爆炸等災害，嚴重地威脅著工人的生命安全；由于自燃火災封閉或燒毀了井下設備、凍結了大量寶貴的煤炭資源，破壞礦井開采部署，縮短礦井服務年限，每年給國家帶來數十億元的經濟損失。

涼山州益門煤礦始建于1958年，屬涼山州地方國有企業，礦區位于益門復背斜東翼，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，多數為復煤層，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。煤質除C16為無煙煤外，其余為主焦煤或良好的配焦煤。工業牌號有瘦煤、焦煤和無煙煤（次煤）三種。礦井現可采煤層為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火的困擾，為此在礦井火災早期預測預報方面進行了有效的探索，2017年3月在礦井井下安裝布置了井下自然發火束管監測系統，對礦井自然發火進行全面的監測，將礦井自然發火消滅在萌芽狀態。

2017年生產原煤57.85萬噸，掘進總量4850余米，產銷率100%；實現零重傷、零死亡目標。2018年15月份發生輕傷10起，較2017年同期下降50%。截至2018年6月13日，連續安全生產2312天。

一、井下自然發火束管監測系統

煤層自燃火災監測與早期預報是礦井自燃火災預防與處理的基礎，是礦井防滅火的關鍵。目前，煤層火災的監測主要有煤礦自然發火束管監測系統、煤礦安全監控系統和人工檢測三種手段，安全監控系統可以連續監測CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）、O2（氧氣）等環境參數，根據這些環境參數的變化進行煤層火災的預報；人工檢測主要由人工直接在各測點進行氣體檢測，取樣工作量大，間隔時間長，不能連續實時進行檢測。而束管監測系統是一種煤炭自燃發火指標氣體有效監測的專用技術，能夠實時反映具有自燃危險區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測點的氣樣參數變化，有的放矢地采取預防煤層自燃火災的措施，從而避免煤炭自燃事故的發生，確保礦井安全生產。

我礦安裝的JSG9煤礦自然發火束管監測系統機房及抽氣泵設置在地面監測室內，敷設16芯主束管1800米，分路箱設置在+1941m五線大巷；敷設4芯束管4000米，分路箱設置在各采區附近的圍巖相對穩定、無淋水、粉塵較小的巷道中；敷設單管4000米，從4芯束管分路箱敷設到各采區采樣點，布置13個測點。

束管監測系統能夠一次進樣檢測O2（氧氣）、N2（氮氣）、CO（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，對自燃發火標志性氣體C2H2（乙炔）、C2H4（乙烯）、C2H6（乙烷）和滅火標志性氣體CO（一氧化碳）進行預報，尤其是C2H4（乙烯）、C2H2（乙炔）等重要火災氣體的出現，對于指導礦井火災的發展過程的判斷具有重要的參考價值；工作效率高，可連續循環監測，節省了大量的人力、物力，降低了勞動強度；我礦主要通過對巷道高冒處、煤巖交接地點的自然發火監測，經過對自然火災標志氣體的確定和分析，及時預測預報，自安裝一年多以來及時監測發現了6處巷道煤層發熱隱患，為綜合防治煤礦自燃火災及礦井瓦斯事故提供了科學依據，對及時采取措施有效措施消除自燃火災提供了有力的技術支撐。

二、束管監測系統使用中存在的問題及解決方法

JSG9煤礦井下自然發火束管監測系統在涼山州益門煤礦安裝、運行一年多以來，主要問題有：

（1）束管的強度和韌性不夠容易發生折損，特別是單芯束管，生產人員在工作面進行移架、巷道維修或其它作業時，極易折斷，造成束管抽氣泵堵塞或折斷漏風無法抽到采集點，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。加強束管監測系統管路檢查維護，使管路及系統處于完好狀態。同時研發具有較高強度和韌性的束管新材料。

（2）回采工作面后部采樣難度大。束管監測工作主要是通過采空區的預埋管路進行氣樣分析，掌握采空區內部氣體濃度隨工作面推進的變化情況，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充填，工作面后部不存在空區，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其受風流和爆破影響較大。

解決方法：除了采用束管監測系統外，需進一步探索新技術、新手段進行綜合預測預報。

（3）井下放炮工作會產生的一氧化碳，給束管監測系統帶來干擾，造成氣樣采集不真實，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志性氣體分析外，還要對乙烯和乙炔兩種氣體進行綜合分析研判。

（4）束管監測系統主機中關鍵零部件為精密零部件，也是易損件，在監測過程中容易出現損壞而使監測結果錯誤或中斷監測，從而影響監測連續性。

解決方法：加強設備儀器保養維護，配備足夠的備品備件。

三、結語

JSG9煤礦井下自然發火束管監測系統的安裝使用，為涼山州益門煤礦煤層自然發火預測預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煤礦井下自然發火束管監測系統，為礦井火災防治做出積極貢獻。

參考文獻：

[1]余明高，黃之聰.預報煤礦自然發火的束管監測系統.礦業安全與環保，1998（a08）：3436.

[2]常德喜.束管監測系統在張集礦的應用及改造.經營管理者，2010（16）：378379.