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(duì)，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(shí)、準(zhǔn)確的煤炭自燃火災(zāi)早期預(yù)報(bào)，可將火災(zāi)處理于萌芽之中，達(dá)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(biāo)氣體的探索與研究，大大促進(jìn)了煤炭自燃的預(yù)測預(yù)報(bào)工作，有力地促進(jìn)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(jì)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(tuán)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(gè)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(jì)，并于2008 年升級為KJ95N。該系統(tǒng)具有模擬量、開關(guān)量、累計(jì)量采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、打印、聲光報(bào)警、控制等功能，用于監(jiān)測瓦斯?jié)舛?、一氧化碳濃度、風(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(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停，并實(shí)現(xiàn)瓦斯超限聲光報(bào)警、斷電控制，由主機(jī)、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報(bào)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(shí)驗(yàn)表明：煤炭熱解時(shí)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(shí)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(shí)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(biāo)氣體， 因此可采用CO 為主要預(yù)測預(yù)報(bào)煤層自燃發(fā)火的指標(biāo)氣體，C2H4、C3H8 為預(yù)報(bào)預(yù)測煤炭自燃發(fā)火的輔助指標(biāo)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(shí)、準(zhǔn)確、可靠

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

2.2.2 防火預(yù)警具有可操作性，實(shí)用性強(qiáng)，維護(hù)簡單

CO 傳感器可以根據(jù)需要在任何地點(diǎn)使用，吊掛。 安裝簡單，可操作性強(qiáng)。 如果傳感器出現(xiàn)問題可以隨時(shí)調(diào)校、更換。

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

本系統(tǒng)在各個(gè)主要的掘進(jìn)巷道和采煤工作面的風(fēng)流及回風(fēng)流、主要進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)巷、老巷閉墻處、曾經(jīng)出現(xiàn)自燃的地點(diǎn)等處安裝一氧化碳并布置了束管檢測的抽氣點(diǎn)，基本涵蓋井下所有可能發(fā)生自燃現(xiàn)象的地點(diǎn)。 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(bào)警點(diǎn)也根據(jù)各自的情況進(jìn)行了設(shè)置：采掘工作面設(shè)置為24PPM、進(jìn)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(shí)時(shí)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(yuǎn)端的實(shí)時(shí)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(gè)地點(diǎn)的實(shí)時(shí)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(shí)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(gè)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(shí)采用其它的監(jiān)控和預(yù)防手段，直至準(zhǔn)確的將結(jié)果監(jiān)測出來。

本系統(tǒng)在各個(gè)主要的掘進(jìn)巷道和采煤工作面的風(fēng)流及回風(fēng)流、主要進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)巷、老巷閉墻處、曾經(jīng)出現(xiàn)自燃的地點(diǎn)等處安裝一氧化碳，布置了束管檢測的抽氣點(diǎn)，并安排瓦檢員對上述等地區(qū)進(jìn)行不定時(shí)的一氧化碳?xì)怏w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(diǎn)，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(zhǔn)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(shí)，同時(shí)要在最短的時(shí)間內(nèi)組織通過其他手段和途徑一一進(jìn)行檢測以便進(jìn)一步的確認(rèn)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(zhǔn)確性，以減少不必要的人力和物力投入。

2009 年2 月19 日0 點(diǎn)班21 區(qū)進(jìn)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(bào)，在排除傳感器故障的原因后，2009 年2 月19 日0 點(diǎn)班立即派防火隊(duì)隊(duì)長帶領(lǐng)人員到21 區(qū)進(jìn)風(fēng)下山偵查，對附近的一氧化碳?xì)怏w和煤體溫度進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)21 區(qū)進(jìn)風(fēng)下山第一聯(lián)絡(luò)巷以下進(jìn)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(jìn)風(fēng)下山10 米東邦錨噴皮裂縫處進(jìn)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(jìn)風(fēng)下山50～150 米處每隔5 米施工防火鉆孔1～2 個(gè)進(jìn)行查找高溫煤體，19 日8 點(diǎn)半發(fā)現(xiàn)在21 區(qū)進(jìn)風(fēng)下山第一聯(lián)絡(luò)巷以下十幾米有高溫煤體， 立即補(bǔ)打防火鉆孔。 鉆孔施工完畢后與注漿主管路連接進(jìn)行注膠充填。 通過注膠充填發(fā)現(xiàn)21 區(qū)進(jìn)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(jìn)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(duì)人員對老火點(diǎn)的巡查次數(shù)，而且還可為井下防火工作提供強(qiáng)有力的保證。 一旦在井下發(fā)現(xiàn)有一氧化碳?xì)怏w時(shí)，通過該系統(tǒng)能第一時(shí)間掌握具體的地點(diǎn)，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(xiǎn)救災(zāi)工作爭取寶貴的時(shí)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(yàn)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(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)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。