利用束管监测“三带”目标注氮实现科学防火

摘要：通过对恒大公司4301工作面采用束管监控技术，确定工作面老塘“三带”划分步距、规律，找出氧化带的准确位置，从而对氧化带进行科学注氮，实现工作面安全防火，为今后采煤工作面安全防火提供了宝贵的经验。

关键词：束管监控技术 确定“三带”实现科学注氮防火

中图分类号：TN145+.5 文献标识码：A 文章编号：

1、束管监控技术实施的重要性

我国煤炭工业和其他工业一样，取得了突飞猛进的发展，随着全国煤炭生产的发展形势,向高产、高效和深部煤田发展，我们在与井下火灾斗争方面积累了许多宝贵和有益的经验，取得了相当多的先进科研成果，促进了煤炭工业的稳步发展。但大量的事实证明，矿井自然发火依然严重影响着许多矿井的安全生产，由自然发火引起的重大恶性事故也时有发生。

恒大公司是突出矿井，水、火、瓦斯并存，自燃发火非常严重，煤层自燃发火期3~6个月，最短时仅为15天。在过去，矿井自然发火时刻困扰着我矿的安全生产，也曾因发火封闭了很多采面和巷道，特别是在1998年因发火造成“1.24”特大瓦斯爆炸事故，所以防治自然发火工作是摆在我们面前的主要课题。2005年以来，我们引进应用束管监测系统测定老塘“三带”、 实现目标注氮科学防火这项技术后，有效抑制了采煤工作面自然发火事故，实现了矿井自然发火率为零的好成绩。所以应用束管监测老塘“三带”，实现目标注氮科学防火，是矿井实现采煤工作面防治自然发火最重要的保障。

2、4301工作面概况

4301工作面布置在我公司北翼151采区，该工作面走向长度433米，倾斜长度100米，煤层平均厚度6.1米，煤质为气煤，开采的煤层为太上2~3层，自然发火等级为І级易自燃煤层，自然发火期3~6个月，煤尘爆炸指数41.58%，矿井瓦斯等级为突出矿井，工作面绝对瓦斯涌出量为55~62m3/min。

3、主要技术内容

3.1氮气灭火原理

氮气是一种不燃烧，也不助燃的惰性气体，气体性质稳定，无腐蚀作用，在空气中占78%，无色、无味、无毒，比重为0.97，比空气轻。由于氮气的密度与空气的密度接近，因此，气体在老塘内能够均匀扩散，从而置换老塘内氧气、降低氧气含量，切断煤炭氧化需氧途径，抑制煤炭氧化，达到消除自然发火的目的。

3.2工作原理：

利用束管监控技术，在采煤工作面老塘内埋设束管，利用水环式真空泵作为动力源，通过束管管路将采煤工作面老塘内气体抽出并送入到GC-4085气相色谱仪，化验分析各种气体浓度的变化规律，找出老塘内“三带”即：“冷却带、氧化带、窒息带”划分步距，从而找准注氮点，合理地对氧化带注氮，降低氧化带内氧气含量，阻止煤体氧化、消除自然发火隐患。

技术关键三带的划分

漏风带：氧气含量为17~20%

氧化带：氧气含量为7~17%

窒息带：氧气含量为7%以下

3.4注氮防火：

工作面注氮防火采用井下移动注氮系统。制氮机型号DM-5185、DM-5160，氮气压力为0.8Mpa，产氮量在300~600m3/h，氮气浓度为98%，利用移动制氮机和注氮管路对回采工作面老塘内氧化带有针对性地注氮，降低氧化带内氧气含量，降低残煤氧化程度，防止工作面老塘自然发火。

4、详细技术内容

4.1铺设束管

管路为12芯乙烯管，管路由地面井筒-650运输大巷156采区和151采区（每个采区各6束）采煤工作面回风顺槽工作面（在工作面上三角、工作面上三角以下45米处和工作面下三角等地点埋设束管，工作面束管利用铁管作为保护外皮）。

4.2地面设有泵房和化验室，利用泵房内的真空泵作为动力，通过束管管路将采煤工作面老塘内气体抽出送入到GC-4085气相色谱仪，再经过A5085色谱工作站化验气体成分，分析各种气体浓度变化规律，找出老塘内“三带”内的“氧化带”分布步距和范围，及时埋设注氮高顶管。

4.3在151采区的专用硐室内均安设了DM-5160、DM-5185型制氮机，铺设了直径为∮108mm的注氮管路3800米，到达采煤工作面的运输顺槽后与∮83mm注氮高顶管汇接，合理地对氧化带注氮，降低氧化带内氧气含量，阻止煤体氧化、消除自燃发火隐患。

4.44301工作面氧化带位置的确定

通过气体化验数据分析，4301工作面老塘氧化带距离工作面19.8~47.97m（见图所示）

4.5我公司炮采放顶煤工作面氧化带的普遍规律性

通过对4301工作面实施束管监测老塘“三带”，实现目标注氮科学防火这项技术后，可以推论出，我公司151采区的所有采煤工作面老塘氧化带位置是距离工作面19.8~47.97m之间。

基础数据表

5、效果分析

通过对4301工作面老塘氧化带连续注氮，降低老塘内氧气的浓度，有效抑制煤炭的氧化，工作面自2010年9月9日开采以来，截止到2011年3月份，从未过发生自然发火，安全生产煤炭66万吨。

参考文献

1、《矿井通风》 中国矿业大学出版社黄元平

2、《现代煤矿“一通三防”与事故防治新技术》作 者：李华,出版社：中国煤矿学院出版社

作者简介：刘志鹏（1975—），男，辽宁阜新人，恒大公司通风工程师，毕业于抚顺煤炭工业学校通风专业。