礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)在石港公司的應(yīng)用

1、火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)礦井火災(zāi)自然發(fā)火本文介紹了JSG-8型礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、原理、使用過程中的注意事項(xiàng)，以及在陽煤集火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)礦井火災(zāi)自然發(fā)火本文介紹了JSG-8型礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、原理、使用過程中的注意事項(xiàng)，以及在陽煤集團(tuán)石港公司的建立運(yùn)行，利用遍布井下的束管網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對井下密閉區(qū)域、回采工作面及高冒區(qū)等地點(diǎn)的循環(huán)監(jiān)測。通過抽樣分析，為礦井防治自然發(fā)火工作提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。1引言石港公司14#煤層自燃傾向性等級屬于一類，容易自燃，全硫4.32%，吸氧量為1.25cm3/g干煤，最短自然發(fā)火期為33天；15#煤層自燃傾向性等級屬于二類，容易自燃，全硫2

2、.62%，吸氧量為0.71cm3/g干煤，最短自然發(fā)火期為76天。為此石港公司亟需上一套監(jiān)測系統(tǒng)，對井下氣體含量變化趨勢做出分析，以便及時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)14#、15#煤層自然發(fā)火程度，對煤礦防滅火工作有著重要意義。井下煤層自然發(fā)火將直接影響煤礦安全生產(chǎn)，煤層自然發(fā)火嚴(yán)重時(shí)將引起礦井瓦斯爆炸，尤其是高瓦斯礦井。如何準(zhǔn)確監(jiān)測、預(yù)報(bào)煤層自然發(fā)火，為煤礦防滅火提供科學(xué)依據(jù)，是當(dāng)前煤炭安全生產(chǎn)的重要任務(wù)。如何準(zhǔn)確監(jiān)測、預(yù)報(bào)煤炭自然發(fā)火，為防滅火提供科學(xué)依據(jù)是石港公司目前亟需解決得問題，也是當(dāng)前煤炭安全生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。通過礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)，就能夠?qū)ΡO(jiān)測地點(diǎn)的CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C2H2

3、、C2H6、N2氣體含量變化趨勢做出分析，從而對煤炭自然發(fā)火標(biāo)志氣體C2H4、C2H2、C2H6及滅火標(biāo)志氣體N2提前進(jìn)行預(yù)報(bào)，這樣對及時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)14#煤層、15#煤層自然發(fā)火情況具有非常重要的意義，為石港公司14#煤層、15#煤層的火災(zāi)隱患、瓦斯防治提供科學(xué)依據(jù)。2礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)簡介JSG-8型礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)是通過束管取樣分析礦井采空區(qū)、密閉區(qū)、高冒區(qū)、巷道及其它地點(diǎn)的CO、O2、CO2等氣體濃度，預(yù)報(bào)煤礦自然火災(zāi)的成套裝置。2.1束管監(jiān)測系統(tǒng)的組成JSG-8型礦井火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)具有微機(jī)分析與控制、色譜高精度分析、束管負(fù)壓運(yùn)載氣體三項(xiàng)高新技術(shù)。它具有獨(dú)特的數(shù)據(jù)分析功能，在束管檢

4、測下，系統(tǒng)自動將分析數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并用數(shù)據(jù)分析某一采樣點(diǎn)的氣體量在一段時(shí)間內(nèi)的變化趨勢。該系統(tǒng)共有7大部分組成：束管部分：由粉塵過濾器、束管、單管、分路箱等組成，其作用是運(yùn)載井下氣體。控制部分：由輸出控制接口板，電磁閥驅(qū)動電路，抽氣泵，自動進(jìn)樣器等組成，它們各自裝在微機(jī)和控制柜內(nèi)，其作用是按規(guī)定順序和時(shí)間將氣體送入氣相色譜儀中。氣體分析部分：由氣相色譜分析儀，專用輸入輸出接口，載氣接口等組成。其作用是將氣體進(jìn)行分析并送入采樣接口板中。數(shù)據(jù)采樣部分：由數(shù)據(jù)采樣接口板、采樣程序組成，用以采集色譜儀傳來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)處理。數(shù)據(jù)分析部分：由測控軟件內(nèi)的數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、譜圖檢測、計(jì)算結(jié)果等

5、組成，通過分析將采樣數(shù)據(jù)形成分析報(bào)告及譜圖。2.2束管監(jiān)測系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作時(shí)，啟動抽氣泵，束管內(nèi)形成負(fù)壓，井下外部的壓力大于束管內(nèi)的壓力，使井下氣體被吸入束管，到達(dá)井上的電磁閥前并處于等待檢測狀態(tài)。氣相色譜儀達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)后，微機(jī)通過控制接口板輸出一個(gè)開關(guān)量給驅(qū)動電路，驅(qū)動電路的繼電器吸合，接通某一束管的電磁閥，該路束管的氣體被送入色譜儀中，由色譜儀開始分析。色譜儀的分析結(jié)果被送到微機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采樣接口板上，經(jīng)過信號放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由分析軟件進(jìn)行處理，形成譜圖和分析結(jié)果，分別在屏幕和打印機(jī)上出現(xiàn)，完成某一路束管氣體的檢測分析過程。2.3束管監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)表1束管監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)12

6、-48路12-48路氣體采樣電磁閥循環(huán)監(jiān)測或人工設(shè)定O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H28種氣體常量分析時(shí)，O.1%；微量分析時(shí)，1ppm30km2.4束管的敷設(shè)及布點(diǎn)原則束管敷設(shè)管道內(nèi)的高度一般不低于1.8m，用吊臺掛鉤吊掛，敷設(shè)要平、直、穩(wěn)，與動力電纜之間的距離不應(yīng)小于0.5m，并要避免與其他管線交叉。束管入口處必須安設(shè)濾塵器，整條束管至少安設(shè)3個(gè)濾水器。監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)選在圍巖穩(wěn)定、前后5m范圍內(nèi)無分支巷道并靠近巷道末端，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在距巷道頂板0.5m處巷道中。超過煤層自然發(fā)火期的分層工作面的監(jiān)測點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在上分層回風(fēng)側(cè)的停采線處；回采巷道在上分層出現(xiàn)過升溫點(diǎn)處，要靠頂

7、板設(shè)監(jiān)測點(diǎn)；各分層巷道有通風(fēng)設(shè)施時(shí)應(yīng)在該設(shè)施回風(fēng)側(cè)1m的頂板上設(shè)點(diǎn)；采區(qū)內(nèi)丟煤處，巷道內(nèi)錯(cuò)、外錯(cuò)，丟頂煤，留三角煤，分層巷道的盲巷及溜煤眼上方均應(yīng)設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)；采掘工作面有明顯升溫征兆的區(qū)段，必須設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)；火區(qū)密閉必須設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。2.5束管監(jiān)測系統(tǒng)的防堵、防漏和防凍為了防止束管因塵埃和冷凝水堵管，應(yīng)在監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)氣口處設(shè)置濾塵器和濾水器。從吸氣口至井底的束管管路中還需要安設(shè)濾水器，其數(shù)量應(yīng)根據(jù)吸氣口和束管沿途的溫度差來確定，一般不少于3個(gè)。為防止束管與束管、束管與分束管聯(lián)接處漏氣，束管與束管之間用直徑10m的銅管聯(lián)接，所有接口均用環(huán)氧樹脂封閉。此外，應(yīng)采取具體措施防止鉆孔到分析室的束管或氣纜因冬季地

8、面氣溫低造成結(jié)露凍結(jié)。3束管監(jiān)測系統(tǒng)在石港公司的應(yīng)用我公司束管監(jiān)測系統(tǒng)于2008年10月21日安裝調(diào)試完畢，在調(diào)試完畢后首先在我公司15101首采工作面試運(yùn)行。我公司15101工作面于07年9月19日開始試生產(chǎn)，12月26日工作面發(fā)現(xiàn)明火被迫封閉。08年8月份根據(jù)集團(tuán)公司氣樣分析，15101工作面已具備啟封條件，在啟封過程中，由于回風(fēng)底鼓嚴(yán)重，進(jìn)風(fēng)200米處冒頂，分別對15101進(jìn)、回風(fēng)順槽進(jìn)行縮封，同時(shí)在15101進(jìn)、回風(fēng)及尾巷埋設(shè)束管，構(gòu)建15101井下束管網(wǎng)絡(luò)。在處理進(jìn)風(fēng)冒頂期間，由于煤層復(fù)燃，又對回風(fēng)、進(jìn)風(fēng)、尾巷及防火措施巷進(jìn)行了封閉。3.1束管監(jiān)測系統(tǒng)管路工程從地面束管監(jiān)測機(jī)房的終端

9、接線箱引出束管，沿瓦斯管路斜井鋪設(shè)，并在中下部安裝一16路分路箱，然后16芯束管延伸至15101進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)巷，在15101進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)巷設(shè)一16路分路箱，其中13芯束管繼續(xù)延伸至15101瓦斯尾巷處的13路分路箱，然后接單管至15101高抽巷、15101瓦斯尾巷、15101回風(fēng)巷等處；另外3芯從15101進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)巷的16路分路箱接單管至15101進(jìn)風(fēng)端頭、落山及高冒區(qū)。從而在我公司15101首采工作面的自燃危險(xiǎn)區(qū)建立自然發(fā)火觀測站，進(jìn)行系統(tǒng)的、定期的觀測。3.2束管測點(diǎn)埋設(shè)我公司15101首采工作面現(xiàn)為火區(qū)，不能正?；夭?，就目前來說，我們在15101工作面各巷道埋設(shè)的束管監(jiān)測管路為1#束管、2#束管

10、、3#束管、6#束管、8#束管、11#束管、12#束管、13#束管、14#束管、16#束管。束管布置圖如下圖。在15101工作面正常續(xù)采后，各巷道埋設(shè)束管監(jiān)測管路為防火措施巷埋3路，間距50米交替布置監(jiān)測點(diǎn)；尾巷落山側(cè)埋3路，間距30米交替布置監(jiān)測點(diǎn)，尾巷口1路；回風(fēng)落山埋3路，間距30米交替布置監(jiān)測點(diǎn)，落山1路，回風(fēng)1路。束管布置圖如下圖。3.3束管監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用分析通過束管監(jiān)測系統(tǒng)對15101首采工作面的氣體檢測，提供14#煤層、15#煤層的自然發(fā)火依據(jù)，特別是在15101采空區(qū)、巷道高冒、封閉火區(qū)等地點(diǎn)，人員難以進(jìn)入的“死區(qū)”，提供非人力所能為的監(jiān)測手段。為火區(qū)啟封，礦井瓦斯事故救災(zāi)提供有

11、效的數(shù)據(jù)。在2008年10月29日前后，通過束管監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)15101工作面巷道內(nèi)氣體變化比較明顯，特別是進(jìn)風(fēng)巷CO有增高的趨勢，于是通風(fēng)工區(qū)根據(jù)這個(gè)情況封閉了15101進(jìn)風(fēng)巷，并不間斷往15101進(jìn)風(fēng)巷注氮?dú)?。表進(jìn)風(fēng)氣體含量變化趨勢分析報(bào)告在2008年11月7日開始對15101進(jìn)風(fēng)巷打鉆探高冒區(qū)，并通過15101防火措施巷向15101進(jìn)風(fēng)巷注MEA高分子阻化劑，根據(jù)15101進(jìn)風(fēng)氣體含量變化分析結(jié)果，在15101進(jìn)風(fēng)巷CO、T降低后，通風(fēng)工區(qū)決定再向15101進(jìn)風(fēng)巷壓注LFM輕型充填材料，這樣就為滅火提供了參考依據(jù)。通過束管監(jiān)測，判斷火區(qū)狀況，從而避免對火區(qū)盲目投入成本，對生產(chǎn)效益起到一定的

12、節(jié)支作用。比如由于束管監(jiān)測系統(tǒng)能監(jiān)測N2指標(biāo)，就為氮?dú)鉁缁鹛峁┝速Y料和數(shù)據(jù)，當(dāng)往火區(qū)注液氮時(shí)可根據(jù)束管監(jiān)測出來的N2含量指標(biāo)，能夠清楚的知道井下的情況，避免注氮?dú)獠蛔闫鸩坏椒罍缁鹦Ч鸩坏椒罍缁鹦Ч蛲饏^(qū)不停地注液氮造成經(jīng)濟(jì)損失；或者有人員進(jìn)入“死區(qū)”檢查，一旦造成人員傷亡，那將是不可估量的損失。3.3束管監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)3.3.1束管監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)JSG-8束管監(jiān)測系統(tǒng)一次進(jìn)樣能分析CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C2H2、C2H6、N2八組份氣體，分析時(shí)間不大于15mim；通過監(jiān)測報(bào)表或趨勢曲線及時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行自燃火災(zāi)預(yù)測預(yù)報(bào)，并對發(fā)火危險(xiǎn)性進(jìn)行判別。數(shù)據(jù)庫記錄：有相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲和檢

13、索功能，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。采用開放式數(shù)據(jù)存儲格式、實(shí)現(xiàn)分析數(shù)據(jù)的共享。對井下不經(jīng)常檢測的地點(diǎn)，為節(jié)省投資可以不輔設(shè)束管，由人工采樣，手動進(jìn)樣色譜儀進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果在微機(jī)顯示、貯存和打印。3.3.2束管監(jiān)測系統(tǒng)的缺點(diǎn)束管單管容易斷裂是束管的一個(gè)缺點(diǎn)。此外每次氣體檢測都是先通過循環(huán)真空泵對井下氣體預(yù)抽120分鐘，待置換完管內(nèi)氣體后，然后通過色譜儀對所采集氣體進(jìn)行分析，由于每個(gè)地點(diǎn)的氣體進(jìn)樣時(shí)間僅為2分鐘，這樣對于漏風(fēng)比較嚴(yán)重的地點(diǎn)就會出現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)相差較大的現(xiàn)象。為了更確切的反應(yīng)各地點(diǎn)的氣體含量趨勢變化情況，我們在束管監(jiān)測的同時(shí)，輔以人工檢定管測定和瓦斯探頭進(jìn)行監(jiān)測，并時(shí)常進(jìn)行人工取樣分析，

14、以此確保監(jiān)測地點(diǎn)氣體的真實(shí)情況。4結(jié)束語通過建立礦井束管監(jiān)測系統(tǒng)，能夠通過束管取樣分析礦井采空區(qū)、密閉區(qū)、巷道中的CO、CO2、CH4等氣體的濃度，經(jīng)過測定分析及時(shí)預(yù)報(bào)，為煤礦自燃火災(zāi)和瓦斯監(jiān)控工作提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)能主動監(jiān)測預(yù)報(bào)井下氣體及自燃火災(zāi)隱患，使得煤礦安全綜合防治由被動變?yōu)橹鲃?，井下安全防治工作可?shí)現(xiàn)“對癥下藥”，避免了缺乏科學(xué)數(shù)據(jù)、盲目治理的弊端，既為煤礦科學(xué)管理提供保障，又為煤礦節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，意義重大。礦山管理人員可以通過該系統(tǒng)掌握各地點(diǎn)氣體的數(shù)據(jù)來了解礦井的狀況，特別是井下人員無法進(jìn)入的區(qū)域，它具有其它監(jiān)測手段無法替代的優(yōu)點(diǎn)，是采空區(qū)內(nèi)因火災(zāi)早期預(yù)報(bào)的有效技術(shù)途徑。同時(shí)礦山管理人員還可以偵測出早期自燃發(fā)火、爆炸的氣體指標(biāo)，以便有效地控制潛在的煤礦自燃發(fā)火和爆炸風(fēng)險(xiǎn)，為煤礦自燃火災(zāi)和礦井瓦斯事故的防治工作提供科學(xué)依據(jù)，從而對礦井的井下瓦斯、通風(fēng)系