1、矿井火灾束管监测系统在石港公司的应用论文摘要： 本文介绍了 JSG-8 型矿井火灾束管监测系统的特点、组成、原理、使用过程中的注意事项，以及在阳煤集团石港公司的建立运行，利用遍布井下的束管网络，实现了对井下密闭区域、回采工作面及高冒区等地点的循环监测。通过抽样分析，为矿井防治自然发火工作提供了科学、准确的数据。1 引言石港公司 14#煤层自燃倾向性等级属于一类，容易自燃，全硫4.32%，吸氧量为 1.25cm3/g 干煤，最短自然发火期为 33 天；15#煤层自燃倾向性等级属于二类，容易自燃，全硫 2.62%，吸氧量为 0.71cm3/g 干煤，最短自然发火期为 76 天。为此石港公司亟需上一
2、套监测系统，对井下气体含量变化趋势做出分析，以便及时预测预报 14#、15#煤层自然发火程度，对煤矿防灭火工作有着重要意义。井下煤层自然发火将直接影响煤矿安全生产，煤层自然发火严重时将引起矿井瓦斯爆炸，尤其是高瓦斯矿井。如何准确监测、预报煤层自然发火，为煤矿防灭火提供科学依据，是当前煤炭安全生产的重要任务。如何准确监测、预报煤炭自然发火，为防灭火提供科学依据是石港公司目前亟需解决得问题，也是当前煤炭安全生产的重要任务之一。通过矿井火灾束管监测系统，就能够对监测地点的CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C2H2、C2H6、N2 气体含量变化趋势做出分析，从而对煤炭自然发火标志气体 C2H4、C
3、2H2、C2H6 及灭火标志气体 N2 提前进行预报，这样对及时预测预报 14#煤层、15#煤层自然发火情况具有非常重要的意义，为石港公司 14#煤层、15#煤层的火灾隐患、瓦斯防治提供科学依据。2 矿井火灾束管监测系统简介JSG-8 型矿井火灾束管监测系统是通过束管取样分析矿井采空区、密闭区、高冒区、巷道及其它地点的 CO、O2、CO2 等气体浓度，预报煤矿自然火灾的成套装置。2.1 束管监测系统的组成JSG-8 型矿井火灾束管监测系统具有微机分析与控制、色谱高精度分析、束管负压运载气体三项高新技术。它具有独特的数据分析功能，在束管检测下，系统自动将分析数据存入数据库，并用数据分析某一采样点
4、的气体量在一段时间内的变化趋势。该系统共有 7 大部分组成：束管部分：由粉尘过滤器、束管（石港公司布有 16 芯束管和 13芯束管） 、单管、分路箱(含滤水器)等组成，其作用是运载井下气体。控制部分：由输出控制接口板，电磁阀驱动电路，抽气泵，自动进样器等组成，它们各自装在微机和控制柜内，其作用是按规定顺序和时间将气体送入气相色谱仪中。气体分析部分：由气相色谱分析仪，专用输入输出接口，载气接口等组成。其作用是将气体进行分析并送入采样接口板中。数据采样部分：由数据采样接口板、采样程序组成，用以采集色谱仪传来的数据，并进行数据预报处理。数据分析部分：由测控软件内的数据分析、图形显示、谱图检测、计算结
5、果等组成，通过分析将采样数据形成分析报告及谱图。2.2 束管监测系统工作原理系统工作时，启动抽气泵，束管内形成负压，井下外部的压力大于束管内的压力，使井下气体被吸入束管，到达井上的电磁阀前并处于等待检测状态。气相色谱仪达到稳定工作状态后，微机通过控制接口板输出一个开关量给驱动电路，驱动电路的继电器吸合，接通某一束管的电磁阀，该路束管的气体被送入色谱仪中，由色谱仪开始分析。色谱仪的分析结果被送到微机内的数据采样接口板上，经过信号放大，模数转换，然后由分析软件进行处理，形成谱图和分析结果，分别在屏幕和打印机上出序号技术参数说明1控制束管监测路数12-48 路(可扩充，我公司为 16 路束管)2输出
6、控制12-48 路气体采样电磁阀(可扩充)3运行时间循环监测或人工设定4分析气体O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2 8 种气体5分析精度常量分析时，O.1%；微量分析时，1ppm6井下管最大管采样距离30km2.4 束管的敷设及布点原则束管敷设管道内的高度一般不低于 1.8m，用吊台挂钩吊挂，敷设要平、直、稳，与动力电缆之间的距离不应小于 0.5m，并要避免与其他管线交叉。束管入口处必须安设滤尘器，整条束管至少安设 3 个滤水器。监测点应选在围岩稳定、前后 5m 范围内无分支巷道并靠近巷道末端，监测点应设置在距巷道顶板 0.5m 处巷道中。超过煤层自然发火期的分层工
7、作面的监测点，应设在上分层回风侧的停采线处；回采巷道在上分层出现过升温点处，要靠顶板设监测点；各分层巷道有通风设施时应在该设施回风侧 1m 的顶板上设点；采区内丢煤处，巷道内错、外错，丢顶煤，留三角煤，分层巷道的盲巷及溜煤眼上方均应设置监测点；采掘工作面有明显升温征兆的区段，必须设置监测点；火区密闭必须设监测点。2.5 束管监测系统的防堵、防漏和防冻为了防止束管因尘埃和冷凝水堵管，应在监测点进气口处设置滤尘器和滤水器。从吸气口至井底的束管管路中还需要安设滤水器，其数量应根据吸气口和束管沿途的温度差来确定，一般不少于 3 个。为防止束管与束管、束管与分束管联接处漏气，束管与束管之间用直径 10m
8、 的铜管联接，所有接口均用环氧树脂封闭。此外，应采取具体措施防止钻孔到分析室的束管或气缆因冬季地面气温低造成结露冻结。3 束管监测系统在石港公司的应用我公司束管监测系统于 2008 年 10 月 21 日安装调试完毕，在调试完毕后首先在我公司 15101 首采工作面试运行。我公司 15101 工作面于 07 年 9 月 19 日开始试生产，12 月 26 日工作面发现明火被迫封闭。08 年 8 月份根据集团公司气样分析，15101 工作面已具备启封条件，在启封过程中，由于回风底鼓严重，进风 200 米处冒顶，分别对 15101 进、回风顺槽进行缩封，同时在 15101 进、回风及尾巷埋设束管，
9、构建 15101 井下束管网络。在处理进风冒顶期间，由于煤层复燃，又对回风、进风、尾巷及防火措施巷进行了封闭。3.1 束管监测系统管路工程从地面束管监测机房的终端接线箱引出束管（16 芯） ，沿瓦斯管路斜井铺设，并在中下部安装一 16 路分路箱，然后 16 芯束管延伸至 15101进风系统巷，在 15101 进风系统巷设一 16 路分路箱，其中 13 芯束管继续延伸至 15101 瓦斯尾巷处的 13 路分路箱，然后接单管至 15101 高抽巷、15101 瓦斯尾巷、15101 回风巷等处；另外 3 芯从 15101 进风系统巷的 16路分路箱接单管至 15101 进风端头、落山及高冒区。从而在
10、我公司 15101首采工作面的自燃危险区建立自然发火观测站(点)，进行系统的、定期的观测。3.2 束管测点埋设我公司 15101 首采工作面现为火区，不能正常回采，就目前来说，我们在 15101 工作面各巷道埋设的束管监测管路为 1#束管（15101 高抽巷） 、2#束管（15101 回风机尾） 、3#束管（15101 瓦斯尾巷） 、6#束管（15101 尾巷闭墙） 、8#束管（15101 进风口以里 80 米） 、11#束管（15101 回风巷） 、12#束管（15101 回风闭墙） 、13#束管（15101 注胶巷观测孔） 、14#束管（15101 切巷外 10 米） 、16#束管（151
11、01 切巷 15#支架处） 。束管布置图如下图。图 1 15101 火区续采前束管布置图在 15101 工作面正常续采后，各巷道埋设束管监测管路为防火措施巷埋 3 路，间距 50 米交替布置监测点；尾巷落山侧埋 3 路，间距 30米交替布置监测点，尾巷口 1 路；回风落山埋 3 路，间距 30 米交替布置监测点，落山 1 路，回风 1 路。束管布置图如下图。图 2 15101 火区束管布置图3.3 束管监测系统应用分析通过束管监测系统对 15101 首采工作面的气体检测，提供 14#煤层、15#煤层的自然发火依据，特别是在 15101 采空区、巷道高冒、封闭火区等地点，人员难以进入的“死区”
12、，提供非人力所能为的监测手段。为火区启封，矿井瓦斯事故救灾提供有效的数据。在 2008 年 10 月 29 日前后，通过束管监测系统发现 15101 工作面巷道内气体变化比较明显，特别是进风巷 CO 有增高的趋势（见表 2） ，于是通风工区根据这个情况封闭了 15101 进风巷，并不间断往 15101 进风巷注氮气。表 2 15101 进风气体含量变化趋势分析报告监测时间O2N2COCH4C2H2C2H4C2H6CO22008-10-26 0947429.342047.18980.000043.27350.00000.00000.03960.15512008-10-27 09280610.42
13、3450.78170.001638.22440.00000.00000.04200.52762008-10-28 09510819.452571.67190.05808.49990.00000.00000.00650.31122008-10-29 06265818.542269.77830.155011.19200.00100.00090.08570.24472008-10-30 07091219.089170.99910.10889.45240.00000.00360.09530.25172008-10-31 05431518.353169.17550.187611.94060.00190.00810.01280.32042008-11-01 0728523.910350.42870.354943.65940.00000.00000.31331.33342008-11-02 1704522.814848.28340.053448.30510.0000
