火災束管監測系統礦井火災自然發火本文介紹了JSG-8型礦井火災束管監測系統的特點、組成、原理、使用過程中的注意事項，以及在陽煤集火災束管監測系統礦井火災自然發火
    本文介紹了JSG-8型礦井火災束管監測系統的特點、組成、原理、使用過程中的注意事項，以及在陽煤集團石港公司的建立運行，利用遍布井下的束管網絡，實現了對井下密閉區域、回采工作面及高冒區等地點的循環監測。通過抽樣分析，為礦井防治自然發火工作提供了科學、準確的數據。
    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2.62%，吸氧量為0.71cm3/g干煤，最短自然發火期為76天。為此石港公司亟需上一套監測系統，對井下氣體含量變化趨勢做出分析，以便及時預測預報14#、15#煤層自然發火程度，對煤礦防滅火工作有著重要意義。
    井下煤層自然發火將直接影響煤礦安全生產，煤層自然發火嚴重時將引起礦井瓦斯爆炸，尤其是高瓦斯礦井。如何準確監測、預報煤層自然發火，為煤礦防滅火提供科學依據，是當前煤炭安全生產的重要任務。
    如何準確監測、預報煤炭自然發火，為防滅火提供科學依據是石港公司目前亟需解決得問題，也是當前煤炭安全生產的重要任務之一。
    通過礦井火災束管監測系統，就能夠對監測地點的CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C2H2、C2H6、N2氣體含量變化趨勢做出分析，從而對煤炭自然發火標志氣體C2H4、C2H2、C2H6及滅火標志氣體N2提前進行預報，這樣對及時預測預報14#煤層、15#煤層自然發火情況具有非常重要的意義，為石港公司14#煤層、15#煤層的火災隱患、瓦斯防治提供科學依據。
    2礦井火災束管監測系統簡介
    JSG-8型礦井火災束管監測系統是通過束管取樣分析礦井采空區、密閉區、高冒區、巷道及其它地點的CO、O2、CO2等氣體濃度，預報煤礦自然火災的成套裝置。
    2.1束管監測系統的組成
    JSG-8型礦井火災束管監測系統具有微機分析與控制、色譜高精度分析、束管負壓運載氣體三項高新技術。它具有獨特的數據分析功能，在束管檢測下，系統自動將分析數據存入數據庫，并用數據分析某一采樣點的氣體量在一段時間內的變化趨勢。該系統共有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，其作用是運載井下氣體。
    控制部分：由輸出控制接口板，電磁閥驅動電路，抽氣泵，自動進樣器等組成，它們各自裝在微機和控制柜內，其作用是按規定順序和時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。其作用是將氣體進行分析并送入采樣接口板中。
    數據采樣部分：由數據采樣接口板、采樣程序組成，用以采集色譜儀傳來的數據，并進行數據預報處理。
    數據分析部分：由測控軟件內的數據分析、圖形顯示、譜圖檢測、計算結果等組成，通過分析將采樣數據形成分析報告及譜圖。
    2.2束管監測系統工作原理
    系統工作時，啟動抽氣泵，束管內形成負壓，井下外部的壓力大于束管內的壓力，使井下氣體被吸入束管，到達井上的電磁閥前并處于等待檢測狀態。氣相色譜儀達到穩定工作狀態后，微機通過控制接口板輸出一個開關量給驅動電路，驅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。色譜儀的分析結果被送到微機內的數據采樣接口板上，經過信號放大，模數轉換，然后由分析軟件進行處理，形成譜圖和分析結果，分別在屏幕和打印機上出現，完成某一路束管氣體的檢測分析過程。
    2.3束管監測系統的技術參數
    表1束管監測系統技術參數
    12-48路
    12-48路氣體采樣電磁閥
    循環監測或人工設定
    O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H28種氣體
    常量分析時，≤O.1%；微量分析時，≤1ppm
    30km
    2.4束管的敷設及布點原則
    束管敷設管道內的高度一般不低于1.8m，用吊臺掛鉤吊掛，敷設要平、直、穩，與動力電纜之間的距離不應小于0.5m，并要避免與其他管線交叉。束管入口處必須安設濾塵器，整條束管至少安設3個濾水器。
    監測點應選在圍巖穩定、前后5m范圍內無分支巷道并靠近巷道末端，監測點應設置在距巷道頂板0.5m處巷道中。超過煤層自然發火期的分層工作面的監測點，應設在上分層回風側的停采線處；回采巷道在上分層出現過升溫點處，要靠頂板設監測點；各分層巷道有通風設施時應在該設施回風側1m的頂板上設點；采區內丟煤處，巷道內錯、外錯，丟頂煤，留三角煤，分層巷道的盲巷及溜煤眼上方均應設置監測點；采掘工作面有明顯升溫征兆的區段，必須設置監測點；火區密閉必須設監測點。
    2.5束管監測系統的防堵、防漏和防凍
    為了防止束管因塵埃和冷凝水堵管，應在監測點進氣口處設置濾塵器和濾水器。從吸氣口至井底的束管管路中還需要安設濾水器，其數量應根據吸氣口和束管沿途的溫度差來確定，一般不少于3個。
    為防止束管與束管、束管與分束管聯接處漏氣，束管與束管之間用直徑10m的銅管聯接，所有接口均用環氧樹脂封閉。此外，應采取具體措施防止鉆孔到分析室的束管或氣纜因冬季地面氣溫低造成結露凍結。
    3束管監測系統在石港公司的應用
    我公司束管監測系統于2008年10月21日安裝調試完畢，在調試完畢后首先在我公司15101首采工作面試運行。
    我公司15101工作面于07年9月19日開始試生產，12月26日工作面發現明火被迫封閉。08年8月份根據集團公司氣樣分析，15101工作面已具備啟封條件，在啟封過程中，由于回風底鼓嚴重，進風200米處冒頂，分別對15101進、回風順槽進行縮封，同時在15101進、回風及尾巷埋設束管，構建15101井下束管網絡。在處理進風冒頂期間，由于煤層復燃，又對回風、進風、尾巷及防火措施巷進行了封閉。
    3.1束管監測系統管路工程
    從地面束管監測機房的終端接線箱引出束管，沿瓦斯管路斜井鋪設，并在中下部安裝一16路分路箱，然后16芯束管延伸至15101進風系統巷，在15101進風系統巷設一16路分路箱，其中13芯束管繼續延伸至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回風巷等處；另外3芯從15101進風系統巷的16路分路箱接單管至15101進風端頭、落山及高冒區。從而在我公司15101首采工作面的自燃危險區建立自然發火觀測站，進行系統的、定期的觀測。
    3.2束管測點埋設
    我公司15101首采工作面現為火區，不能正常回采，就目前來說，我們在15101工作面各巷道埋設的束管監測管路為1#束管、2#束管、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工作面正常續采后，各巷道埋設束管監測管路為防火措施巷埋3路，間距50米交替布置監測點；尾巷落山側埋3路，間距30米交替布置監測點，尾巷口1路；回風落山埋3路，間距30米交替布置監測點，落山1路，回風1路。束管布置圖如下圖。
    3.3束管監測系統應用分析
    通過束管監測系統對15101首采工作面的氣體檢測，提供14#煤層、15#煤層的自然發火依據，特別是在15101采空區、巷道高冒、封閉火區等地點，人員難以進入的“死區”，提供非人力所能為的監測手段。為火區啟封，礦井瓦斯事故救災提供有效的數據。
    在2008年10月29日前后，通過束管監測系統發現15101工作面巷道內氣體變化比較明顯，特別是進風巷CO有增高的趨勢，于是通風工區根據這個情況封閉了15101進風巷，并不間斷往15101進風巷注氮氣。
    表215101進風氣體含量變化趨勢分析報告
    在2008年11月7日開始對15101進風巷打鉆探高冒區，并通過15101防火措施巷向15101進風巷注MEA高分子阻化劑，根據15101進風氣體含量變化分析結果，在15101進風巷CO、T降低后，通風工區決定再向15101進風巷壓注LFM輕型充填材料，這樣就為滅火提供了參考依據。
    通過束管監測，判斷火區狀況，從而避免對火區盲目投入成本，對生產效益起到一定的節支作用。比如由于束管監測系統能監測N2指標，就為氮氣滅火提供了資料和數據，當往火區注液氮時可根據束管監測出來的N2含量指標，能夠清楚的知道井下的情況，避免注氮氣不足起不到防滅火效果而起不到防滅火效果或往火區不停地注液氮造成經濟損失；或者有人員進入“死區”檢查，一旦造成人員傷亡，那將是不可估量的損失。
    3.3束管監測系統的優缺點
    3.3.1束管監測系統的優點
    JSG-8束管監測系統一次進樣能分析CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C2H2、C2H6、N2八組份氣體，分析時間不大于15mim；通過監測報表或趨勢曲線及時準確進行自燃火災預測預報，并對發火危險性進行判別。
    數據庫記錄：有相當的數據存儲和檢索功能，對歷史數據進行分析比較。采用開放式數據存儲格式、實現分析數據的共享。
    對井下不經常檢測的地點，為節省投資可以不輔設束管，由人工采樣，手動進樣色譜儀進行檢測，檢測結果在微機顯示、貯存和打印。
    3.3.2束管監測系統的缺點
    束管單管容易斷裂是束管的一個缺點。此外每次氣體檢測都是先通過循環真空泵對井下氣體預抽120分鐘，待置換完管內氣體后，然后通過色譜儀對所采集氣體進行分析，由于每個地點的氣體進樣時間僅為2分鐘，這樣對于漏風比較嚴重的地點就會出現檢測數據相差較大的現象。為了更確切的反應各地點的氣體含量趨勢變化情況，我們在束管監測的同時，輔以人工檢定管測定和瓦斯探頭進行監測，并時常進行人工取樣分析，以此確保監測地點氣體的真實情況。
    4結束語
    通過建立礦井束管監測系統，能夠通過束管取樣分析礦井采空區、密閉區、巷道中的CO、CO2、CH4等氣體的濃度，經過測定分析及時預報，為煤礦自燃火災和瓦斯監控工作提供科學依據。同時能主動監測預報井下氣體及自燃火災隱患，使得煤礦安全綜合防治由被動變為主動，井下安全防治工作可實現“對癥下藥”，避免了缺乏科學數據、盲目治理的弊端，既為煤礦科學管理提供保障，又為煤礦節約了經濟成本，意義重大。
    礦山管理人員可以通過該系統掌握各地點氣體的數據來了解礦井的狀況，特別是井下人員無法進入的區域，它具有其它監測手段無法替代的優點，是采空區內因火災早期預報的有效技術途徑。同時礦山管理人員還可以偵測出早期自燃發火、爆炸的氣體指標，以便有效地控制潛在的煤礦自燃發火和爆炸風險，為煤礦自燃火災和礦井瓦斯事故的防治工作提供科學依據，從而對礦井的井下瓦斯、通風系統做到最好的管理，降低了礦井火災和瓦斯爆炸發生的機率，從而減少礦井安全事故。
    同時針對束管監測系統在煤礦井下防滅火工作應用中存在的問題，只有提出執行規范的技術標準，選擇優秀的檢測分析專業人員，制定嚴格的綜合管理保障體系，才能為煤礦安全生產提供科學、準確的數據。
    在15101工作面幾次啟封過程中，我們根據這套系統來指導井下的滅火工作，并取得了一定的成效。
    目前我公司礦井火災束管監測系統經過近四個月的運行，系統性能穩定，能滿足礦井防滅火監測監控管理的需要。