矿井火灾的预测预报

【 摘
要】 本文针对煤矿 井下火灾发 生的条 件、煤 自 燃 过程的不 同阶段产生不 同的氧化产物这一特 点、着重介绍气相色谱法分析井下 大
气中有关组分含量新技 术及其在预测预报矿井火灾中的重要作用。
【 关键词 】 气相色谱 法 矿井火灾预测 中图分类号：Ｘ ７ ５ ２ 文献标识码 ：Ａ
｛ 自 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
气相色谱法在预测预报煤矿井下火灾 中应用
刘文 昌
（ 冀 中能源峰峰集团有限公 司 ）
Ｃ ２ Ｈ２ ≤Ｏ． ５ ｐ ｐ ｍ；Ｃ ２ Ｈ４ ≤０ ． １ ｐ ｐ ｍ。
（ ３ ） 配备专用的色谱柱及色谱分析数据处理专用软件等 。
３ － ３分 析 实 验
仪器设备 ： Ｇ Ｃ 一 ４ ０ ０ ８ Ａ 型气相色谱仪 ，并配有热导检测器 （ Ｔ Ｃ Ｄ） 、双 氢焰 检测器 （ Ｆ Ｉ Ｄ）、甲烷转化炉 ，Ａ ４ ８ ０ ０ 色谱工作站 。 分析条件 ： 色谱 柱 ：６ ０ — ８ ０目５ Ａ 分 子 筛 ，经 ５ ５ ０ ℃焙 烧 ２ 小 时 ，柱 子 为 ４ ａ ｒ ｍ×ｌ ｍ 螺旋形不锈钢柱 ，４ Ｏ 一 ６ ０ 目碳分子筛Ｔ Ｄ Ｘ 一 ０ １ ，柱子 为３ ａｍ ｒ Ｘ Ｏ ． ３ ５ ａ ｒ ｍ 螺旋形 不锈钢柱 。 柱温为８ Ｏ ℃，转化温度 为３ ６ ０ ℃，检测温度为１ ２ ０ ％。
起 重 大火 灾事 故 发 生 。
密 切相关 ，此 技术就是应 用气相色谱 分析技术 分析井下火 灾前后有 关 气体组分含 量的变化 ，并对这些变 化进行综合 分析 ，以一氧化碳 （ Ｃ Ｏ）、烯 烃 （ Ｃ Ｈ ： ）、乙炔 （ Ｃ ： Ｈ ）、氧气 （ ０ ）以及烯 烷 比 （ ｃ Ｈ ／ ｃ Ｈ ： ＋ ： ） 等， 这改 变了以前仅 以Ｃ Ｏ 的存在及其浓度变化作 为 判 断煤层 自然发火与火灾危 险程度预测的唯一指标 ，大大提高预测 的 准确性 。 ３ ． ２ 矿井火灾气体 的分析要求 针对煤 自燃 的特 点及作为早期 预测分析 的要求 ，用 于分析 自然 发火标志气体组分的气相色谱仪应具备以下性 能指标 ： （ １ ）色谱仪 除了具 有实验室通用型色谱仪的所有性能指标外 ， 还应具有煤矿专用的特点 ：即不仅具有分析 常量气体组分 （ Ｈ 、０ 、 Ｎ ２ 、Ｃ Ｈ ４ 、Ｃ Ｏ、Ｃ Ｏ ２ 、Ｃ ２ Ｈ６ 等 ）、微量组分 （ Ｃ Ｏ、Ｃ Ｏ ２ 、Ｃ ２ Ｈ ４ 、Ｃ ２ Ｈ ２ 、 Ｃ Ｈ 以及其它烃类组分 ） 的功能，还应满足高灵敏度分析 的要求 。 （ ２）色谱 仪 检 测 器 对 于 标 志 气 体 指 标 的检 测 灵 敏 度 应 达 到矿 井 火灾 早 期 预测 预 报 指标 的要求 ，即 最小 检 测浓 度 ：Ｃ Ｏ 、

煤炭自燃预测预报及防治技术作者：曲晟易来源：《科学与财富》2017年第28期摘要：本文总结煤炭自燃预测预报技术，其中预测技术包括煤的自燃危险性预测、煤的自燃危险区域判定、煤层自燃发火期预测等技术；预报技术包括气体分析法、测温法、气味分析法等技术；煤自燃防治措施主要有灌浆技术、阻化剂技术、惰化技术等。

关键词：煤炭自燃；预测预报；防治措施中图分类号：TD453 文献标识码：A我国有56%的煤矿存在自然发火问题，矿井火灾事故是一大突出灾害。

目前，煤炭自燃已成为制约我国煤炭工业高产、高效的主要灾害之一。

本文对煤炭自燃的预测预报技术和防治措施的应用及发展进行了总结分析。

一、煤炭自燃预测预报技术（一）预测技术。

预测技术是在煤层尚未出现自然发火征兆之前（潜伏期），采取不同方法对煤炭自燃危险性、易自燃危险区域、自然发火期等重要火灾参数指标做出超前判识的一种技术。

1、煤的自燃危险性预测。

煤炭自燃危险性预测技术主要包括煤自燃倾向性实验测试法、综合评判预测法。

（1）自燃倾向性实验测试法。

煤自燃倾向性的测试方法很多，主要包括：绝热测试法、着火点温度法、双氧水法（H2O2）、静态吸氧法、高温活化能法、差热分析法（DTA）、热重法（TG）、交叉点法（CPT）。

其中，绝热测试法被公认为是最科学、最准确的测试方法，但是由于其耗时长而未能得到广泛应用。

（2）综合评判预测法。

陈立文等对影响煤层自燃危险程度内、外因素，进行主观判断、分析评分，应用模糊数学理论，对开采煤层自燃危险程度进行综合评判预测。

王省身、蒋军成等人运用神经网络的方法，以影响开采煤层自燃危险性的三个主要因素作为预测指标，预测煤层自燃的危险程度。

施式亮、刘宝琛等用防火系数作为预测指标，建立了人工神经网络的时间序列煤自然发火预测模型来判断自然发火程度。

2、煤自燃危险区域判定。

煤自燃危险区域的探测方法主要有：经验统计法、无线电波法、地质雷达探测法、遥感技术、地面物探法、气体探测法。

员伤 亡 。应 此类事 故预 测和防 治 的需 要 ， 近
几 年 相 继 开 发 出 几种 装 置 和 仪 器 设 备 ，如 ＤＭＦ型带式输送 机 自动灭火 系统 、ＤＨ 型 Ｍ 硐 室与 胶带 自动洒 水灭 火 系统 ， 及之 后 的 以 改 进型 ， Ｍ ＺＳ 如 一１型带 式输 送机 自动洒 水 灭火系统 和 ＫＨＪ —ｌ型矿井火 灾监控 系统及 自动灭 火 装 置等 。这 无 疑 会 为 我 国 煤矿 外 因火 灾的预 测 预 报 及 防 治 增 添 新 的手 段 和 能 力 。这 些 系统 都 是 我 国 自已 研 制 开发 的 产 品 ， 应 我 国的具 体 国情 ， 全 可供 有 关 适 完
矿 井选 用 。 实 际 上 ，已在 多 个矿 井 得到 应 用 ， 安 全 生产 中发挥 着 良好 的作 用 。 在
全 规程 》 １ 年版 ） 为 法 定方 法 执行 。 （ ９ ９ ２ 作 它 简单 易学 ， 操作 简 便 ， 无 害 健 康 。 且 １． 煤层 开采 过程 中的火 灾测 报 ２ 预测预报指标 。 煤层 开采 时期 的 火灾 预测 预报 ， 国主 我 要 应 用 气 体 分析 法 。 为完 善 和 提 高 此 法 的 可 靠性 和 灵敏 性 ， 年 主要 研究 开发 了更 灵 近 敏 可 靠 的 检 测指 标 和适 应 新 指 标 的 仪 器 或 装置 ， 以及敏 感 元件 。关 于检 测指 标 ， 的 新
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ａｎｄ Ｔｅｃ ｈｎｏｌ Ｉ ｏｇｙ ｎｎｏｖ ｉ ａｔ ｏｎ Ｈｅｒ ｌ ｅｄ
！
Ｑ：９
工 业 技 术
我国煤矿 火灾防治技术
荆 海 波 （ 中煤龙化矿业公 司 黑龙 江依兰 １ ４ ５ ） ８ ４ ５ 同时给予适 当的评价 ， 供有关 摘 要 ： 绍一 些我 国近 几年研 究和开发 成功的 、 适 用于我 国 国情 的可 靠而经济 的火灾防 治技 术 与手段 ， 介 矿井选 择参 考 ， 正确地 予 以应 用。 并 关键词 ： 矿井火 灾 ｊ 自燃 倾向性 末的 预测 中图分类号 ： ＴＵ１ ２ 文献标识码 ； Ａ 文章编号 ： ６ ４ Ｏ ８ （０ ８ １ （） ０ １ １ Ｏ １ ７ 一 ９ ｘ ２ ０ ） ０ｃ一 ０ ０ 一 ｌ 箱移 到 井 下 ， 成 井 下检 测分 站 ， 组 分站 信 号 则 送 到地 面 ，由配 有微 机 的 总 站 集 中监 控 。 １ １ 煤 的 自燃倾 向性 鉴定 ． 此项 技术 在 ２ ０世 纪 ８ ０年代 中期 前 ， 应 此 种 新 系统 已在 几 个 矿 井具 体 应 用 ，效 果 用 的 是 照搬 苏 联 的 煤 着 火 温 度 降 低 值 法 。 尚属 满 意 ，在 进 一 步 实验 考证 、积 累 经 验 尽 管 发现 它 存在 着 不 少 缺 点 ，但 由 于 缺 乏 的 基础 上 ， 有 推 广价 值 。不足 之 处是 ， 具 使 要 自己的 技 术和 手段 ， 仍然 不 能 予以 割 含 ， 沿 用 的是 分 离 式 传 感 器 ， 增加 维 护 量 和 经 用 了几十 年 。进 入 ８０年 代 中期 ， 着 新 技 费 ，同 时 它 也 不 能 检 测 火 灾 气 体 全 组 分 中 随 术 的 发 展 ，我 国 才 开 始 开 发 研 制 以 现 代 色 的 Ｃ２Ｈ ２。为适 应 上述 集 中检 测 系统 的 需 谱 为 基础 的新 一 代 煤 的 自燃 倾 向 性 鉴 定技 要 ，我 国近 年 还 研 究 开 发 了 多 种 传 感 器 与 术 和手 段 。现 已开 发 出被 纳 入 法 规 的 色谱 之 配套 ， ＫＧＡ２型 ｃＯ 传感 器（ 如 电化学 型 ， 吸氧 鉴定 法及其 配套 仪器 ＺＰ 一１ 煤 的 自 Ｊ 型 测 量范 围 ０～０ｌ ０ 误 差 不大 干 ５ ） ０ ０ ５， ％ ， 型 Ｈ４传 感器 （ 气敏 型 ， 测量范 围 燃性 测 定 仪 ， 已投 入 实际 应 用 ， 我 国在 ＫＧＱ１ ｃ２ 业 使 这 方 面 的技 术 和 手 段 步 入 国 际 先 进 行 列 。 ０ ｌ ０ ０ ） ～Ｏ ０ ０ ２ 。此外还 有 ＫＧ Ｑ２型 ０２传感 色 谱 吸 氧 鉴 定 法 ，就 是 应 用 现 代 气 相 色 谱 器 ， ＫＧＳ ？型 Ｃ 和 ＫＧＱ１ 型 Ｃ０２传感器 Ｈ １ 技 术与 手 段 ， 测 煤 低温 下 吸氧 的 能 力 （ 检 氧 等 ，都 可供 火 灾 气 体 集 中检 测 系 统 应 用 。 量 、速 度 ），作 为 判 别 煤 的 自燃 倾 向 性 程 但 需 说 明的 是 ，这 些 传 感 器 目前 尚 属 试 用 度 。它 的 特 点 是 使 用 了现 代 色 谱 技 术 ，测 阶 段 ， 需 一 定 时 间 的检 验 。 还 － ｂ ＧＣ８ ） ５型 色谱 集 中检 测 系统 。 此系统 定 和 计 算 都 由色 谱 仪 及 其 附 件 完 成 ， 员 人 矿 不 接 触 有 害物 质 。该 方法 已纳 入 《 矿 安 是 已经通 过 国家 鉴 定 的攻 关项 目（ 井 多参 煤

安全回采 。２０ 年 ２ ０１ 月至 ２０ 年 ３ ， ０５ 月 采空区先后 发生过 ７次因遗煤阴燃而威胁到采煤工作面安全回
采的事故 ， 其主要原 因是 风压差不均衡造成采 空区
风压差较高的采 区或 区段进 回风之间的封 闭， 微量
的漏风已使采空 区遗 留煤炭处于 自热 阶段 ， 旦巷 一 道二次揭露 ， 短时间内迅速 发展到阴燃或 明火阶段
风影响； Ｊ＜０９ 时工作面受漏风影响， 自 当 ．５ 有 然发 火危险， 必须采取封堵措施。
因此 ．≥０ ９ 作为采煤工作面漏风 的安全值 ， ， ．６
Ｊ＜０９ 作为采煤工作面漏风的临近值 。 ． ５
１ ３ 漏风通 道 的封堵 ．
２２ １ 开区均压控制 区域 内漏风量的评价 ．． 开区均压漏风量的评价指标 ： ． ０９ ６≤ Ｊ＜ １ 。
．＝ ［ （７ ＋￡］ Ｐ Ｖ， ７ ， Ｐ ， ３ ） ÷［ １ １ ２３＋ｔ ］ （） ２ （ 】 ） １
预报的基础工作。 １１ 漏 风通 道 的存在 形式 ．
漏风通道存在的形式很多， 但其根本无外 乎并 联漏风通道 、 角联漏风通道和复杂联接漏风通道等 ３
种最基本的漏风形式 （ 风路线相对于进 回风路 线 漏
１２２ 间接查找法 ．．
灭火只能作为一种辅助手段 。如何进行早期的预测 预报是控制这类火灾的关键 。
１ 火灾的早期预测预报
如何查找漏风通道并加以封堵是火灾早期预测
间接查找法一是借助通风网络图并根据巷道所
在采掘空间的实 际情况进行综 合判断分析 ； 是根 ： 二 据气体方 程推算工作 面漏 风量进而查 找有无 漏风 通道 ：
式中 ． ， —— 采煤工作面漏风指标 ； 尸 —— 采煤工作面进风风流的风压 ，ａ Ｐ； 采煤工作面进风侧风量 ， ／ ｉ； ｒｎ ａ ｔ —— 采煤工作面进风风流的温度 ， ℃； Ｐ —— 采煤工作面回风流的风压 ，ａ 。 Ｐ；