全创煤矿煤自燃火源位置的判定

梁新星

（山西潞安矿业集团有限公司王庄煤矿，山西长治 046000）

全创煤矿煤自燃火源位置的判定

梁新星

（山西潞安矿业集团有限公司王庄煤矿，山西长治 046000）

通过对全创煤矿原火区观测孔气体和温度的检测，研究得出：原火区没有复燃的可能性。为了查明原火区与目前井下CO泄露点是否存在漏风通道，采用释放SF6示踪气体测定漏风技术，确定了原火区与目前井下3个CO异常涌出点之间没有漏风通道。综合原火区预留观测孔孔底气体和温度信息、SF6示踪气体检测漏风通道实验、探测钻孔的孔底气体和温度信息，最后判定火源位于故县全创煤矿两条巷道内。

原火区；煤自燃；火源位置；SF6示踪气体

2009年8月20日全创煤矿43采区井下皮带巷闭墙处、风流中出现CO浓度增高，出现异常，对矿井安全生产构成威胁，特别是对矿井煤层自然发火产生重要的影响[1-2]。通过对原火区预留观测孔孔底气体和温度信息[3-4]、SF6示踪气体检测漏风通道实验[5-7]、探测钻孔的孔底气体和温度信息的分析对比[8]，为下一步制定灭火方案提供了非常有力的科学依据[9-11]。

1 原火区概况

2009年8月20日王庄矿43采区井下曾出现多处CO涌出点，43采区井下皮带巷闭墙处CO浓度高达1 200～1 300mg/L、风流中CO浓度达到100mg/L。经巡回排查和探测，CO来源于井田内故县全创煤矿采空区遗留的不合格炸药自燃，后通过实施“地面打钻注浆”总体灭火方案，2009年10月11日井下火灾气体全部消失，2009年11月8日灭火工程竣工验收。

2 原火区观测孔气体和温度检测

为了探明是否为原火区复燃，9月23日打开原火区灭火时预留的A13地面观测孔，并进行了测温测气，钻孔往里进风，孔底气体如表1所示，孔底温度为13℃，说明原火区没有复燃。

3 SF6示踪气体试验

目前国内外广泛应用SF6示踪剂来研究气体流动的踪迹及其规律，通过瞬时释放和连续稳定定量释放SF6，可以检测漏风的通道、方向、风速、风量等。为了查明原火区与目前井下CO泄露点是否存在漏风通道，实施了释放SF6示踪气体测定漏风技术。

3.1 SF6的性质

SF6是一种无色、无嗅的，具有惰性的非燃烧性气体。它的物理活性大，在扰动的空气中可以迅速混合而均匀地分布在检测空间中。这种气体不溶于水，无沉降，不凝结，不为井下物料表面所吸附，不与碱起作用，是一种良好的负电性气体。SF6的检出灵敏度高，使用带电子捕获器的气相色谱仪或SF6检测仪均可有效的检出（检测精度可达8×10-12）。SF6在大气与矿井环境中的本原含量低，约为10-14～10-15g/mL。SF6的这些性质，使得人们可以方便、准确的应用它进行矿井漏风检测。

3.2 瞬时释放SF6定性测定采空区漏风基本原理

在漏风源处一次瞬时释放一定数量的SF6气体，同时在漏风汇处取样分析（一般每间隔5～20min取一次样），通过分析采集的气样中是否含有SF6来确定是否存在漏风通道，并根据测出含有SF6的时刻通过下式计算漏风风速[12]。

式中：V为漏风风速，m/s；L为漏风距离，m；t为从漏风源到漏风汇的漏风时间（即从SF6气体释放到检测出SF6气体的时间），min。

3.3 SF6示踪气体测定漏风通道的应用

1）总体方案：本次测定采用在地面可能存在的漏风源（原火区A13观测孔）一次性瞬时释放SF6气体20 kg，在王庄煤矿井下可能存在的漏风汇（井下4305放水巷车场、4307集回新闭口、4309检测点等三个地点）采集气体分析，以判定是否存在漏风通道并估算相应的漏风风速[13]。

2）检测步骤：a.9月24日11:30在原火区A13观测孔一次性释放SF6气体20 kg。b.在地面释放30min后开始人工采集气样，每隔10min采集一次，共采集20次。c.将采集的气样及时送太原理工大学矿井火灾实验室进行分析，测定SF6浓度，并填入记录表格中。

3）检测仪器及材料:a.SF6气体（20 kg）。b.电子捕获检测器的色谱分析仪器1台，实验条件：载气为99.999%氮气；柱温为80℃；汽化温度为100℃；检测器温度为150℃；电流为0.25 nA。c.采样袋70个及手工采样器6个。

4）检测结果：井下各CO涌出点均没有收集到SF6气体，说明在目前条件下原火区A13观测孔与目前3个井下检测点不存在漏风通道。

为了防止由于井下漏风风速过低而造成没有接收到示踪气体的可能，在9月25日10∶30再次在原接收地点采集气样，每隔1 h采集一次，共又采集4次，仍然没有监测到SF6气体，表明原火区与目前井下3个CO异常涌出点之间没有漏风通道，也反映了2009年井下注浆封堵效果较好。

4 地面钻探

由于原火区封堵地点没有CO涌出，且经观测孔测温测气和释放SF6测定漏风试验结果，原火区复燃可能性较小，因而无法确定火源的具体位置，为此，9月26日开始对可能火区范围内实施地面打钻作业，从而根据钻孔孔底的温度、气体等信息，确定火区的范围和位置，为灭火工程的顺利实施提供科学依据，布置钻孔共7个如表2所示（其中2号孔为煤柱孔，无法取气测温），其余钻孔孔底信息如表3所示。

根据这次所成钻孔孔底信息，孔底CO最高达0.617 6%，并伴有C2H4、C2H2气体，说明仍有高温火区存在；1号钻孔孔底温度达26.6℃，而其余各点孔底温度均低于15.1℃，初步确定火区范围集中在故县全创煤矿两条巷道及停采线附近，为此，进一步在故县全创煤矿两条巷道内补充钻孔，并根据钻孔孔底信息确定火源的具体位置，为下一步灭火方案的制定提供科学依据。

由于故县全创煤矿为小窑开采区，地质资料不尽详细，为保证钻孔的成孔率，在目前现已知的井下巷道测点布置探测孔，第二次在故县全创煤矿两条巷道内布置探测孔9个（见图2），坐标如表4所示，所成孔底气体温度信息如表5所示。

根据第二次钻探所成钻孔孔底信息，Y9钻孔孔底温度达34.4℃，F15钻孔孔底温度也在16.5℃，确定火区范围集中在故县全创煤矿两条巷道。

5 结束语

综合以上原火区预留观测孔孔底气体和温度信息、SF6示踪气体检测漏风通道实验、探测钻孔的孔底气体和温度信息，可以确定火源位于故县全创煤矿两条巷道内，为下一步灭火方案的制定提供了科学依据。

[1]李文锋,吴,张明富.易自燃特厚煤层综放面采空区防灭火技术[J].中州煤炭,2012(11):117-118.

[2]吴海军,曾凡宇,姚海飞,等.矸石山自燃危险性评价及治理技术[J].煤炭科学技术,2013,41(4):119-123.

[3]刘星魁,刘鹏飞.煤巷周围破碎煤体自燃特征及防火方案研究[J].煤炭科学技术,2013,41(11)：75-78.

[4]李永刚,谢劲松.MEA防灭火剂防治煤体高温技术的应用[J].煤炭工程,2007（2）:41.

[5]陈金玉，马丕梁，孔一凡，等.SF6气体示踪法测定钻孔瓦斯抽放有效半径[J].煤矿安全,2008,39(9):23-25.

[6]刘瑛忠，马忠利.示踪技术在煤矿漏风检测中的应用[J].煤矿安全,2002,33(4):26-28.

[7]张福成.SF6示踪气体测定漏风技术在神东矿区的应用[J].煤炭工程,2006(6):94-96.

[8]刘星魁,刘鹏飞.煤巷周围破碎煤体自燃特征及防火方案研究[J].煤炭科学技术,2013,41(11)：75-78.

[9]张锦鹏,姚文龙.综放面火区快速封闭及煤体自燃原因探讨[J].中州煤炭,2012(4):81-83.

[10]王俊梅.浅谈煤自燃火灾的预测预报[J].中州煤炭,2008(6):87-88.

[11]王继仁,邓存宝,单亚飞，等.煤的自燃倾向性新分类方法[J].煤炭学报,2008,33(1):47-50.

[12]李迎春，杨胜强，张帅.基于示踪气体采空区漏风通道定性识别[J].煤矿安全,2013,44(1)：185-188.

[13]刘国忠，李国华，王正辉，等.SF6示踪气体连续释放法在采空区漏风检测中的应用[J].煤矿安全,2011,42(9):114-117.

Position Determination of Coal Spontaneous Combustion in Quanchuang Mine

LIANG Xinxing
(Wangzhuang Mine,Lu'an Mining Group,Changzhi 046000,China)

Bymeasurement of gas and temperature of observation well in original fire zone in QuanchuangMine,the study concludes the impossibility of recombustion.To check if air-leaking passages exist in the original fire zone and CO leakage points,SF6tracing gas was released tomeasure air leakage. The technology determined that there were no air-leaking passages in the original fire zone and three CO emission points.In combination with the gas and temperature data of the observation well,the air leakage experiment with the SF6tracing gas,and the gas and temperature data at the bottom of detection drilling holes,the fire position was located in the tworoadways ofQuanchuangMine.

original fire zone;coal spontaneous combustion;inflammation position;SF6tracinggas

TD752

A

1672-5050（2015）05-0016-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.007

（编辑：薄小玲）

2015-04-09

梁新星（1987-），男，河南辉县人，大学本科，助理工程师，从事煤矿矿井开采工作。