基于KJ95系统千秋煤矿防火预警系统的建立和应用

2014-09-15魏天乐

科技视界 2014年24期

王洋魏天乐武磊

（河南大有能源股份有限公司千秋煤矿监测队，河南三门峡472000）

0 前言

煤炭自燃火灾是矿井安全生产的主要灾害之一。如何防止和减少自燃火灾的损失是目前国内外有关专家正在致力研究的课题。及时、准确的煤炭自燃火灾早期预报，可将火灾处理于萌芽之中，达到防止火灾或减少火灾损失的目的。千秋煤矿通过对煤炭自燃指标气体的探索与研究，大大促进了煤炭自燃的预测预报工作，有力地促进了矿井的防灭火工作。

1 千秋煤矿及KJ95 监控系统简介

千秋煤矿位于义马市境内，井田位于义马煤田中部，矿井与1956年筹建，1958 年投产，设计生产能力60 万吨/年，经过技术改造后，2007 年核定生产能力210 万吨/年，是义煤集团公司的骨干矿井之一。千秋煤矿为立井、斜井多水平上下山开拓，井田走向长4.0~8.5 千米，倾斜宽1.4~4.0 千米，井田面积17.986 平方千米。矿井通风方式为混合式，通风方法为抽出式，主要开采侏罗系义马组2-1 煤、2-3 煤（合并后称二煤），煤种为长焰煤，煤层自然发火期1 个月，最短20 天，在开采过程中出现过仅7 天就发生自然发火现象，开采自燃煤层。矿井采用走向长壁后退式采煤法，回采工艺采用炮采、综采和综放。

千秋煤矿KJ95 安全监控系统由天地科技股份有限公司设计，并于2008 年升级为KJ95N。该系统具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测瓦斯浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实现瓦斯超限声光报警、断电控制，由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源、避雷器等设备组成的系统。

2 防火预警系统的建立

2.1 防火预警传感器的确定

实验表明：煤炭热解时有规律的出现CO, C2H4，C3H8 三种气体，且气体生成量随煤温增加而增大，在常温下CO 生成量较小，只有在较高温度时才大量生成，而相对与其他气体来说，CO 大量出现的温度较低。同时在煤样热解前从煤样袋中抽取的气体中分析就有C2H4，故C2H4 不宜作指标气体，因此可采用CO 为主要预测预报煤层自燃发火的指标气体，C2H4、C3H8 为预报预测煤炭自燃发火的辅助指标气体。

2.2 防火预警的建立原则

2.2.1 防火预警具有灵敏性，监测数据必须及时、准确、可靠

采用CO 为主要预测预报煤层自燃发火的指标气体后，CO 传感器就是预测指标气体的主要武器，CO 传感器具有灵敏性，会全天候实时的关注主要地点的气体变化，发现问题会及时的通过KJ95 系统显示给机房值班人员

2.2.2 防火预警具有可操作性，实用性强，维护简单

CO 传感器可以根据需要在任何地点使用，吊挂。安装简单，可操作性强。如果传感器出现问题可以随时调校、更换。

2.3 防火预警预报系统传感器安装设置原则

本系统在各个主要的掘进巷道和采煤工作面的风流及回风流、主要进风和回风巷、老巷闭墙处、曾经出现自燃的地点等处安装一氧化碳并布置了束管检测的抽气点，基本涵盖井下所有可能发生自燃现象的地点。系统共安装了一氧化碳传感器30 台，其中一水平安装4 台，二水平安装了26 台，铺设监测线路约4000 米。报警点也根据各自的情况进行了设置：采掘工作面设置为24PPM、进风流设置为2PPM、回风流设置为3PPM、总回风设置为5PPM。由于井下条件很复杂，为了能够把实时的数据传到监测中心，本系统采用电缆与光纤相结合的传输方式，将远端的实时数据传到监控指挥中心，监控中心指挥人员可通过监视器看到井下各个地点的实时数据，通过这套预警监控系统有力的提高了井下防火监控的管理水平。

3 防火预警系统的实现

千秋煤矿井下防火预警系统不是通过单一的手段监测和预警，而是一个综合的全方位多途径的防火监测预警系统，也就是我矿所称的四位一体预防火警系统，即防火系统预警、便携仪器定位、人工测量确诊、束管分析定性。除了这几种主要的常用手段之外，特殊情况下也不排除同时采用其它的监控和预防手段，直至准确的将结果监测出来。

本系统在各个主要的掘进巷道和采煤工作面的风流及回风流、主要进风和回风巷、老巷闭墙处、曾经出现自燃的地点等处安装一氧化碳，布置了束管检测的抽气点，并安排瓦检员对上述等地区进行不定时的一氧化碳气体检查，本系统基本涵盖井下所有可能发生自燃现象的地点，为防止自燃火灾的发生提供了有力的保障。

本系统的综合监测预警手段为井下煤炭自燃发火的准确性和可靠性奠定了基础。当任何一种手段监测到有煤层自燃发火的迹象时，同时要在最短的时间内组织通过其他手段和途径一一进行检测以便进一步的确认是否真正的有煤层自燃的发生。这样就大大提高了预警的准确性，以减少不必要的人力和物力投入。

2009 年2 月19 日0 点班21 区进风下山第五联络巷安装的防火预警系统CO 传感器显示数值开始由零逐渐变大, 立刻引起了监测值班人员的注意，并立即向值班领导汇报，在排除传感器故障的原因后，2009 年2 月19 日0 点班立即派防火队队长带领人员到21 区进风下山侦查，对附近的一氧化碳气体和煤体温度进行检查，发现21 区进风下山第一联络巷以下进风下山和21 区皮带下山煤油味大，立即用便携式CO 检查仪和红外线温度仪在21 区进风下山10 米东邦锚喷皮裂缝处进行CO 气体测量，测出一氧化碳值为100～120PPm，煤体外表温度为47 度，且漏风处有糊味确定为煤体自燃发火。

确定有发火迹象后，立即组织人员在21 区进风下山50～150 米处每隔5 米施工防火钻孔1～2 个进行查找高温煤体，19 日8 点半发现在21 区进风下山第一联络巷以下十几米有高温煤体，立即补打防火钻孔。钻孔施工完毕后与注浆主管路连接进行注胶充填。通过注胶充填发现21 区进风下山第一联络巷附近防火钻孔充填凝胶后21 区进风下山CO 气体很快消除。

通过这套系统的监测分析不仅减少了防火队人员对老火点的巡查次数，而且还可为井下防火工作提供强有力的保证。一旦在井下发现有一氧化碳气体时，通过该系统能第一时间掌握具体的地点，不仅为现场防火指挥工作提供决策依据，而且更重要是为指挥抢险救灾工作争取宝贵的时间，将井下火灾带来的损失减少到最小，为我矿的安全生产提供了保障。