矿井火灾束管监测及灌浆防灭火技术应用

张松宁

（晋能集团首阳煤业有限公司，山西 晋城 048000）

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[1-2]。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[3]。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[4-5]。

1 工程概况

山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司行政隶属山西省高平市，根据山西省煤炭工业厅综合测试中心于2019年3月提供的鉴定报告，首阳煤业15#煤层吸氧量为0.87 cm3/g，自燃倾向性等级为Ⅱ类，自燃煤层。15#煤层最短自然发火期天数为81天。故生产中必须加强通风，防止煤的自燃发生，同时应建立煤层自然发火监测系统并设计可靠的防灭火技术，保证首阳煤业作业安全。

2 火灾束管监测系统设计

2.1 束管监测指标体系

一般来说，自燃煤层发生自燃需经历三个氧化阶段，即缓慢氧化、加速氧化和激烈氧化。不同氧化阶段，产生的气体种类和气体浓度不同。可用来对煤层自燃和火灾进行监测的气体包括：CO、CO2、C1-C4烷烃、C2-C3烯烃及C2H2等。根据首阳煤业15#煤层自燃倾向检测报告，决定采用CO、C2H4、C2H2作为煤矿火灾检测的主要标志性气体，其中CO作为温度在30℃～160℃内的标志性气体。C2H4、C2H2作为温度在160℃～300℃之间的标志性气体。C2H6和C3H8作为15#煤层自然发火的辅助指标。

（1）CO气体浓度演化规律

CO存在于煤层自燃的整个过程中，且是自燃过程中出现最早的气体产物。……