段海亮
国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017200
摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。近年来煤炭生产任务加重，矿井开采深度增加，煤炭开采面临的问题增加，尤其是因瓦斯、通风等引起的矿井火灾。矿井火灾通常伴随大量有毒有害气体产生，还可引发矿井瓦斯爆炸，给矿工及生产设备安全造成严重威胁。本文就矿井火灾束管监测及灌浆防灭火技术应用展开探讨。
关键词：矿井火灾；防灭火；束管监测；灌浆
引言
矿井火灾是煤矿的主要灾害之一，据有关数据统计，目前，我国有自然发火危险性的矿井占比高达60%以上。矿井火灾可严重干扰正常生产秩序，威胁井下人员和设备的安全，严重时，甚至造成不可估量的损失。可见，有必要对矿井火灾监测和防灭火技术进行研究设计，以最大限度的抑制井下火灾的发生，保证煤矿生产安全。
1煤矿矿井火灾发生的原因分析
为了降低煤矿矿井火灾事故发生的概率，则需要对其原因加以分析。具体包括：（1）部分作业人员在矿井生产现场实施了违规行为，加上设备运行中安全性能有所降低，从而导致了火灾发生，威胁煤矿矿井生产人员的人身安全、煤矿的生产效益等；（2）由于矿井中的通风工作落实不到位，使气温长期维持在较高的水平上。一旦在生产过程中达到了煤炭自燃点，则会出现煤炭自燃现象，引起火灾，对煤矿矿井生产质量、成本经济性等造成不同程度的影响。
2束管监测系统的分类
束管监测系统通过地面抽气泵的运转，使束管管缆内为负压状态，监测地点的气体在大气压的作用下，将气体送至地面监测室，处于待检状态;当需要检测某一路气体时，则经过气路控制柜内三通电磁阀的切换，以及注气泵的运转，实现气体自动进样，然后再经过矿用气相色谱仪的分析，最终得出正确的分析结果。应用气相色谱分析技术对煤层自燃升温过程中产生的多种标志性气体进行综合分析，预测预报煤层自然发火过程，达到定点、定量、定性、实时，连续循环监测的目的，从而掌握煤层自然发火的变化趋势，指导煤矿有针对性地采取相应的防灭火措施，达到早期预测预报煤层自然发火状态和启封火区的目的。矿井火灾束管监测系统有矿用传感器型束管监测系统、分析仪器型束管监测系统和气相色谱仪型束管监测系统：（1）传感器型监测系统适合于在井下分析，但传感器的测量范围有一定的限度，不能准确的反映的井下气体的真实变化趋势，不利于对矿井防灭火的研究；（2）分析仪器型束管监测系统只能对O2、CH4、CO、CO2这4种气体进行分析，缺少对烷烃、烯烃、炔烃类气体的分析，《煤矿安全规程》第二百四十八条中对乙烯、乙炔都有相应要求，所以需要另外配备一种可以分析烷烃、烯烃、炔烃类气体的色谱仪；（3）气相色谱仪型束管监测系统可以一次进样并同时对O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H6、C2H4、C2H2等气体进行分析，且测量精度高，能够准确反映气体的变化趋势。因此，目前我国普遍采用气相色谱仪型束管监测系统。
3井下自然发火束管监测系统
煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井自燃火灾预防与处理的基础，是矿井防灭火的关键。目前，煤层火灾的监测主要有煤矿自然发火束管监测系统、煤矿安全监控系统和人工检测三种手段，安全监控系统可以连续监测CO(一氧化碳)、CO2(二氧化碳)、O2(氧气)等环境参数，根据这些环境参数的变化进行煤层火灾的预报;人工检测主要由人工直接在各测点进行气体检测，取样工作量大，间隔时间长，不能连续实时进行检测。而束管监测系统是一种煤炭自燃发火指标气体有效监测的专用技术，能够实时反映具有自燃危险区域的各种有害气体变化趋势，为矿井管理人员及时掌握井下各监测点的气样参数变化，有的放矢地采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免煤炭自燃事故的发生，确保矿井安全生产。
4灌浆防灭火技术
4.1灌浆防灭火技术
（一）灌浆系统。地面固定式集中灌浆系统主要由制浆机、注浆池、供水管路及灌浆管路组成。灌浆前由人工或机械取土（也可用粉煤灰或其它浆料），经皮带运输至制浆机中集中制备泥浆，经回风立井→集中回风大巷→一采区胶带巷→工作面灌浆管路→采空区，把泥浆送到灌浆点，进行灌浆。（二）灌浆参数。为保证注浆得到应有的防灭火效果，根据煤层的地质力学数，裂隙、节理发育程度，地面制浆站与采空区的距离，浆液与管道之间的阻力，工作面和采空区的空间尺寸，工作面的生产作业制度等来确定注浆参数，具体参数如下：（1）灌浆材料。常用的井下灌浆材料主要有：粉煤灰、黄土、矸石粉、尾矿等。粉煤灰由于具有灰质轻、流动性好等特点，常作为注浆材料的首选。如果煤业矿区内粉煤灰材料少，费用高，且矿区附近黄土储量丰富，是进行黄泥灌浆的有利条件。因此，采用矿井附近地表黄土作为注浆材料。需要注意的是矿井取土时尽可能过筛或使用较好的黄土，以保证灌浆工作的连续性。（2）土水比。土水比是灌浆浆液的重要指标，土水比过大则浆液浓度大，输送阻力大，流速低，难以输送至所需地点。土水比过小则灌浆效果不好，常用的土水比为1:2～1:5。
4.2阻化剂防灭火技术
通过对煤矿矿井实际情况及防灭火要求的综合考虑，在完成具体处理工作的过程中，需要对阻化剂防灭火技术的科学应用进行充分考虑。在此期间，应做到：（1）注重水玻璃、氢氧化钙等阻化剂材料的高效利用，按照适宜的比例混合在一起，进而搅拌形成防灭火过程中所需的阻化液，并在液压泵的支持下将阻化液沿高压胶管压至工作面，再由专人手持喷枪将阻化剂向采空区进行喷洒，确保矿井生产中的防灭火处理效果良好，实现对阻化剂防灭火技术的高效利用；（2）在运用阻化剂防灭火技术对煤矿矿井安全生产方面进行考虑时，需要控制好阻化剂的喷洒速度及喷洒量，避免影响技术的应用效果，满足煤矿企业的长效发展要求。同时，需要煤矿技术人员对矿井生产中阻化剂防灭火技术的作用效果是否显著加以评估，处理好其中的细节问题，从而为煤矿矿井中的安全隐患处理及防灭火技术应用质量提高打下基础。
4.3泡沫防灭火技术
应用泡沫充填剂是矿井充填堵漏风防灭火的主要技术手段之一。泡沫是不溶性气体分散在液体或熔融固体中而形成的分散性物质。泡沫可由溶体膜和气体构成，也可以由液体膜、气体和固体粉末所构成，前者称为二相泡沫，后者称为三相泡沫或多相泡沫。无机固体三相泡沫由无机固体粉末、泡沫液、气源等组成，其形成过程很复杂。气源可以是空气，也可以是惰气。泡沫液由水添加起泡沫剂、稳定剂、悬浮剂等组成。无机固体干粉包括:添加剂、起固结作用的水泥、固体废弃物(粉煤灰、矸石粉等)等惰性粉料。其中气源和泡沫液提供的气体共同产生两相泡沫作为固体粉末载体，由无机固体粉末固结提供骨架支撑而形成有一定强度的固态泡沫体，从而使三相泡沫不收缩，不破坏，以达到防灭火的目的。但泡沫的稳定时间还需要深入研究，泡沫灭火对顶煤自燃和上分层采空区浮煤自燃火灾也显得无能为力。
结语
随着科技的不断进步尤其是自动控制技术的发展，束管监测系统的使用将会向着集成化、自动化方向的发展，煤矿束管监测系统作为一种预防预测煤炭自然发火的监测手段，正发挥着其巨大的作用，要想充分的发挥出束管监测系统在煤矿安全生产中的作用，就要求必须要有规范的操作标准，优秀的检测分析专业人员，以及一系列严格的综合管理保障体系。
参考文献
[1]焦世雄.综合防灭火技术在沿空留巷综采工作面的应用［J］.山东煤炭科技，2020（5）：89-91.
[2]光辛亥.综采工作面综合防灾灭火技术的实践应用［J］.能源与节能，2020（3）：163-164+188.